Oppimisen tueksi: Kasvien lisääntyminen
1. Kasvit voivat lisääntyä suvullisesti ja suvuttomasti
Kasvit ovat tehokkaita lisääntyjiä. Ne voivat lisääntyä sekä suvuttomasti että suvullisesti. Useat kasvilajit käyttävät kumpaakin lisääntymistapaa, mutta eivät kaikki: osa kasvilajeista lisääntyy vain suvuttomasti tai suvullisesti.
Suvuttomassa lisääntymisessä syntyvät jälkeläiset ovat emoyksilön kopioita eli klooneja. Emokasvista syntyneillä jälkeläisillä on siis täsmälleen samat geenit kuin emoyksilölläkin.
Suvullisessa lisääntymisessä jokainen syntyvä jälkeläinen on omanlaisensa, toista samanlaista yksilöä ei ole (identtisiä kaksosia lukuun ottamatta). Suvullisessa lisääntymisessä munasolun DNA ja siitepölyhiukkasen DNA yhtyvät. Kummassakin emokasvissa kukin syntynyt sukusolu on omanlaisensa johtuen meioosin vastinkromosomien sattumanvaraisesta jakautumisesta tytärsolujen välille sekä tekijäinvaihdunnasta. Kasviin muodostuu suvullisen lisääntymisen seurauksena siemeniä ja näistä kasvaa ominaisuuksiltaan erilaisia jälkeläisiä.
Pohdi yksin tai parin kanssa: Miten voi olla mahdollista, että suvuttomasti lisääntyvien kasvien jälkeläiset ovatkin erilaisia kuin "vanhempansa"?
(Löydät vastauksen "Perinnöllisyys ja evoluutio" -otsikon alta.)
Tutustu aiheeseen myös esimerkkikasvin, omenapuun, lisääntymisestä kertovan tekstin avulla täällä: Omenan lisääntyminen ja jalostus.
2. Kasvien suvuton lisääntyminen
Kasvien suvuton lisääntyminen tapahtuu yleensä siten, että kasvi kasvattaa osia, jotka irtoavat emoyksilöstä ja jatkavat kasvuaan itsenäisesti. Oikeastaan suvuttoman lisääntymisen seurauksena syntyneet kasvit eivät ole yksilöitä siinä mielessä kuin suvullisessa lisääntymisessä syntyvät perimältään erilaiset yksilöt. Kasvien suvuton lisääntyminen tapahtuu siis ilman sukusoluja ja hedelmöitystä.
Esimerkiksi kasvin juuret voivat kasvaa emoyksilön ympärille, ja osaan näistä juurista alkaa muodostua uusia, suoraan juurista kasvavia taimia, jotka ovat emoyksilön kopioita eli klooneja. Tällä tavoin syntyneitä uusia kasviyksilöitä kutsutaan juurivesoiksi. Esimerkiksi kirsikka tai haapa tekee usein juurivesoja, joista emokasvia voi lisätä.
Useat maan pintaa pitkin kasvavat kasvit kasvattavat puolestaan maanpäällisiä rönsyjä, joihin myöhemmin kasvaa omat juuret. Kasvit voivat lisääntyä suvuttomasti myös esimerkiksi juurimukuloiden tai sipulien avulla. Mansikalla on rönsyjä, joista mansikka on helppo lisätä irrottamalla rönsyt ja istuttamalla ne. Monilla luonnonkasveilla on rönsyjä, kuten rönsyleinikillä.
Useat kasvit pystyvät muodostamaan uuden yksilön sellaisista osistaan, joiden kärjet kasvavat. Näissä kärkien kasvupisteissä sijaitsee soluja, joiden jakautuessa (solut monistavat itseään ja niiden määrä kasvaa) ja erikoistuessa (solut muodostuvat hiukan erilaisiksi geeniensä ohjaamina ja muodostavat kasvin eri osat) kasvi kasvaa ja kehittyy. Jos tällainen kasvin osa irtoaa emoyksilöstä ja päätyy otolliseen ympäristöön, jossa se saa riittävästi vettä, ravinteita ja auringon valoa, pystyy katkennut osa muodostamaan itselleen uudet juuret ja alkaa kasvaa uudeksi klooniksi.
3. Kasvien suvullinen lisääntyminen
Miten kasvit tuottavat siemeniä?
Suvullista lisääntymistä varten tarvitaan sukusoluja, joiden yhdistyessä uusi yksilö saa alkunsa. Sukusoluja kutsutaan kasveilla munasoluksi ja siitepölyksi.
Kukin sukusolu on ainutkertainen
Kun kasvi valmistaa munasoluja ja siitepölyä, sukusolun kromosomien kokonaismäärä puolittuu. Geenit sijaitsevat kromosomeissa ja kullakin lajilla on sille tyypillinen kromosomimäärä. Esimerkiksi puutarhamansikalla kromosomien määrä tavallisessa solussa on 56 (merkitään 2n = 56). Sen sijaan puutarhamansikan kukan siitepölyhiukkasissa ja munasoluissa kromosomimäärä on puoliintunut (n = 28). Sukusolut syntyvät meioosiksi kutsutun solunjakautumisen seurauksena. Näin kukan munasoluissa ja siitepölyhiukkasissa on vain puolet kasvin muiden solujen kromosomien lukumäärästä.
Kukin sukusolu on perimältään erilainen kuin muut samassa emokasvissa olevat sukusolut, koska sukusolujen syntyessä (meioosissa) vastinkromosomien jakautumien tytärsoluihin on sattumanvaraista. Samalla tapahtuu tekijäinvaihtoa, jonka seurauksena syntyy uusia geeniyhdistelmiä kromosomeihin.
Ainutkertainen siemen
Siitepölyn hedelmöittäessä munasolun kromosomimäärä palautuu normaaliksi. Hedelmöityksen seurauksena syntyy kasviin siemenen. Mansikalla siemenet ovat marjan pinnalla. Mansikan kukassa on tapahtunut yhtä monta sukusolun hedelmöitystä kuin siinä on siemeniä. Jokainen siemen on omanlaisensa, joten jokaisesta siemenestä kasvaa yksilö, jonka geeniyhdistelmää ei ole millään muulla kasvilla. Tämän yksilön geenit ovat kuitenkin muodostuneet sen "vanhempien" geeneistä, joten se muistuttaa joiltakin ominaisuuksiltaan niitä.
Kromosomiston moninkertaistuminen
Kasveilla on myös sellainen erityisominaisuus, että jos kasvin sukusolujen geenimäärä ei puolitukaan, vaan sukusoluihin päätyy koko yksilön kromosomisto (eli kaikki geenit), se voi silti yhdistyä toisen kasviyksilön samanlaiseen, koko kromosomiston sisältävään sukusoluun. Tällöin syntyvä siemen sisältää kaksinkertaisen määrän geenejä kuin kasviyksilöllä normaalisti on. Eläimillä näin vakava virhe periytymisessä johtaisi kuolemaan, mutta kasviyksilö voi kehittyä aivan normaalisti kaksinkertaisen kromosomiston kanssa. Seurauksena on usein tavallista kasviyksilöä paljon suurempi kasvi. Kromosomiston kaksinkertaistuminen on luonnonolosuhteissakin kasveille ihan tavallista, mutta erityisesti kasvinjalostuksessa tätä menetelmää käytetään usein, jotta saadaan suurempia ja enemmän satoa tuottavia kasveja. Tätä kutsutaan polyploidiaksi.
Suvullinen lisääntyminen aiheuttaa muuntelua
Suvullisen lisääntymisen seurauksena eliöt muuttuvat aina hieman sukupolvesta toiseen. Tämä aiheuttaa lajin sisäistä vaihtelua. Lajin sisäistä vaihtelua kutsutaan myös lajin sisäiseksi monimuotoisuudeksi. Sen seurauksena samaan lajiin kuuluvat yksilöt ovat keskenään erilaisia. Monimuotoisuus voi olla suurta tai pientä sen mukaan, kuinka samankaltaisia tai erilaisia yksilöt ovat keskenään.
Monimuotoisuus tuottaa eliöille suurta etua, koska monipuoliset geeniyhdistelmät takaavat yleensä paremmin populaatioiden hyvän terveyden. Lisäksi ympäristöolosuhteiden muuttuessa monimuotoiset populaatiot pärjäävät paremmin, koska joukosta löytyy todennäköisesti aina myös sellaisia yksilöitä, joiden geenit soveltuvat myös muuttuneisiin olosuhteisiin.