Biologia vegetale - Evoluzione delle piante, endisimbiosi

Approvvigionamento energetico e fotosintesi

Per l'approvvigionamento energetico svolgono la fotosintesi, un insieme di reazioni biochimiche, che permette di catturare parte dell'energia solare trasformando l'anidride carbonica in zuccheri ed altre sostanze. Sono formati da cellule eucariote, cioè cellule particolarmente evolute, dotate di un vero e proprio nucleo. Le pareti cellulari sono strutturate con una base di cellulosa e le cellule stesse possono immagazzinare amido come fonte energetica di riserva.

Endosimbiosi

L'endosimbiosi è la relazione biologica definita dalla teoria endosimbiotica che riguarda le origini di alcuni organismi. L'ipotesi è che alcuni organismi biologici furono ingeriti da altri organismi e poiché ne trassero un vantaggio evoluzionistico di sopravvivenza reciproco, svilupparono una relazione simbiotica permanente che nelle generazioni è divenuta indissolubile e imprescindibile; come esempio viene postulato che, nel passato remoto del precambriano,

dell'endosimbionte. Nel corso del tempo, l'endosimbionte ha perso la sua capacità di vivere in modo indipendente e si è integrato completamente nell'ospitante, diventando un organulo chiamato cloroplasto. Questo processo, noto come endosimbiosi primaria, ha permesso alle piante di sviluppare la capacità di fotosintesi e di colonizzare l'ambiente terrestre. La teoria dell'endosimbiosi è supportata da evidenze scientifiche, come la presenza di doppia membrana nei cloroplasti, la presenza di DNA e ribosomi all'interno dei cloroplasti, simili a quelli dei batteri, e la capacità dei cloroplasti di replicarsi indipendentemente dalla cellula ospite. In conclusione, l'interazione mutualistica tra organismi può portare a vantaggi evolutivi e alla formazione di nuove strutture e funzioni. L'endosimbiosi è un esempio di questo tipo di relazione, che ha avuto un ruolo fondamentale nell'evoluzione delle piante e nella colonizzazione della terraferma.

dell'ospite. Entrambi gli organismi liberarono, nello spazio fra le 2 membrane, tutta una serie di sostanze. Man mano che il batterio perdeva individualità la cellula eucariote ospitante aveva sempre più il controllo sull'ospite e la membrana di quest'ultimo perse la sua selettività. Si formò così la prima alga che, al suo interno, conteneva il plastidio. Tutto quello che conteneva l'alga venne perso, tranne il cloroplasto. Il citoplasma non serviva più a niente quindi l'alga venne ridotta. Si formarono così un totale 4 membrane che delimitarono il plastidio (alcune 3). Cloraracniophyta derivano da un organismo che ha fatto simbiosi con un alga verde (come anche l'Euglena). Dinophyta, Alghe brune, Diatomee, Aptophyta derivano da un organismo che ha fatto simbiosi con alga rossa. Licheni derivano da un organismo che ha fatto simbiosi con un'alga fungo. Non tutte le piante fanno fotosintesi, alcune sono solo

parassite (Apicomplexa Malaria) - Il plasmodium della malaria era un alga, ma l'evoluzione ha eliminato la capacità fotosintetica perché essendo parassita vive al buio quindi non gli serviva ma i cloroplasti sono rimasti.

Importante: Quando l'organismo eucariote viene parassitato da un altro organismo, più il parassita è diverso dall'ospitante più è facile eliminarlo.

Ci occuperemo solo del phylum delle piante non delle alghe.

- Muschi

- Epatiche tallose Briophyta

- Epatiche cormoidi

- Antocerote

QUALI SONO STATI GLI ORGANISMI USCITI DALL'ACQUA?

Le prime piante che sono uscite dall'ambiente acquatico derivano da un individuo ancestrale comune alle Charophyta (alghe verdi ancora viventi) e vengono chiamate Land Plants. Sono tutte aplonti mentre le Land plants attuali sono tutte aplodiplonti.

QUANDO SONO USCITE DALL'ACQUA?

Le piante non si sono uscite dall'acqua per evolversi, semplicemente venivano spiaggiate dalle

Maree e piante sulla terra ferma

Le piante, anche se inizialmente sopravvivevano a stento, sono riuscite a riprodursi e ad adattarsi a vivere sulla terra ferma. Sulla terra non c'era ossigeno (Atmosfera riducente).

Evoluzione delle piante

Nella storia della vita, presumibilmente circa 3,5 miliardi di anni fa, avvenne qualcosa di fondamentale per lo sviluppo delle piante e della vita stessa: alcuni organismi unicellulari cominciarono a fare fotosintesi, cioè ad assorbire l'energia proveniente dal Sole per trasformarla in energia chimica.

L'atmosfera primordiale iniziò ad arricchirsi di ossigeno gassoso, cosa che favorì l'evoluzione di tutti gli esseri viventi.

I primi organismi a svilupparsi furono alcune forme unicellulari eucariote, circa 1,5 miliardi di anni fa. A partire da esse si differenziarono le prime alghe pluricellulari (700 milioni di anni fa) e pian piano queste forme di vita autotrofe diedero origine a una grande varietà di esseri viventi.

Quasi 300 milioni di anni dopo,

comparvero semplici piante peduncolate capaci di crescere anche fuori dall'acqua. La vera e propria colonizzazione delle terre emerse avvenne quindi circa 450 milioni di anni fa ed è riconosciuto il legame evolutivo tra le alghe verdi pluricellulari e le piante che ancora oggi ricoprono tutta la superficie terrestre. A dimostrazione di ciò ci sono numerosi fatti: - I pigmenti fotosintetici di alghe e piante sono gli stessi (Clorofille e Carotenoidi -> Assorbono l'energia luminosa) - La presenza della cellulosa nelle pareti cellulari - Somiglianze tra alcuni passaggi dei cicli biologici La prima grande sfida da affrontare per quegli organismi che facevano la loro comparsa sulla terraferma fu quella di riuscire a sviluppare dei sistemi per assorbire una quantità sufficiente di acqua e di sostanze nutritive in essa disciolte. Briophyte Circa 430 milioni di anni fa, da un gruppo di (a cui appartengono i muschi) dirette discendenti delle Tracheophyte.

staccarono le prime piante dotate di un sistema vascolare, leIn queste alcuni tessuti si specializzarono per dare origine ai vari organi che assolvevano al compito diancorare la pianta al substrato (radici) e di sfruttare al meglio l'energia derivante dalla luce solare(fusti).Tra questi:

• Xilema: Tessuto specializzato che nasce dall'esigenza di trasportare l'acqua e gli ioni mineralidisciolti in essa.
• Floema: Tessuto specializzato, ovviava all'altra necessità di trasporto, quella legata ai prodotti dellafotosintesi.

Le piante svilupparono anche altre strutture e tessuti per rendere più agevole la vita sulla terraferma, ad esempio:

• Cuticola: Rivestimento ceroso delle foglie
• Stomi: Piccolissime aperture su foglie e fusti che permettono gli scambi gassosi con l'ambiente.

A questi adattamenti legati principalmente alle funzioni fisiologiche e strutturali delle nascenti nuove famiglie dipiante, si aggiunsero altre modificazioni che riguardavano

Anche la riproduzione. Se per le piante evolutivamente più antiche la fecondazione richiedeva (discorso è valido ancora oggi per le briofite) la presenza di acqua, le piante dei nuovi "rami evolutivi" svilupparono degli organi riproduttivi gametangi sporangi pluricellulari chiamati archegoni e anteridi, dove le cellule riproduttive (gameti e spore) sono protette dalla disidratazione da uno strato di cellule che le riveste. Un'ultima grande innovazione fu lo sviluppo del seme, una struttura di resistenza capace di garantire la dispersione e la protezione della pianta in diversi ambienti. Un grosso vantaggio evolutivo, comparso intorno alla fine del Paleozoico, che permise alle piante che lo utilizzarono, chiamate spermatofite, di diventare nel tempo la divisione di piante più diffuse sulla terra. Le piante dotate di seme sono definite angiosperme, e la loro origine evolutiva è datata intorno alla fine del Paleozoico.

FOTOSINTESI OSSIGENICA (fotosintesi primitiva) Cianobatteri

<p><strong>(Cianophyta)</strong>&rarr;Ciclo aplonte gametogamia oogama: Il gamete femminile è prodotto in una gametocisti localizzata all'ascella di una ramificazione, circondata da una serie di cellule avvolte a spirale. Lo zigote diviene spora duratura e le cellule che circondavano la gemetocisti formano un'ulteriore parete della spora duratura.</p> <p><strong>CUTINA</strong></p> <p>Il problema più rilevante nell'uscita dall'acqua è stato evitare la perdita d'acqua eccessiva e, quindi, l'essicamento. La cutina è la sostanza cerosa idrofoba presente in maggior quantità all'interno della cuticola protettiva che ricopre le parti esterne dei tessuti tegumentari delle piante prevenendone la disseccazione. La cutina era già presente nelle Carophyta come tipo di molecola, quindi questo tipo di molecola è stata favorita quando, in seguito a cambiamenti, ha potuto cominciare a resistere alla perdita d'acqua. La cutina però limita il passaggio del vapore.</p>

acqueo quindi vi era la necessità di creare aperture nella cutina per consentire il passaggio di CO₂.

LE EPATICHE

Le epatiche sono il primo phylum di organismi attualmente viventi che si è staccato dalla linea principale, dopo la fuoriuscita dall'ambiente acquatico, per le aperture non regolabili attraverso i quali passava l'anidride carbonica (che effettuano quindi gli scambi di gas). Sono ricoperte di strati protettivi per evitare la perdita d'acqua. Questa divisione ha portato successivamente alla nascita di muschi, antocerote ecc.

Le epatiche si sono staccate prima che si creassero gli stomi.

Gli organi di una pianta sono:

• Il muschio invece possiede:
  • Fusto
  • Fusticino
  • Foglia
  • Foglioline
  • Radice
  • Rizoidi
  • Fiore

Spermatophyta (Seme)

Riproduzione attraverso Spore Gymnosperme (No seme) Seedless Vascular Plants Angiosperme)

Tallophyta Pterophyta

Licophyta Antocerote

Muschi Tracheophyta

Epatiche Briophyta

Cormophyta LAND PLANTS o Embriophyta

Raggruppamento Polifiletico:

Più phyla. Raggruppamento di elementi lontani (Diversa linea evolutiva)

Raggruppamento Monofiletico: Raggruppamento di elementi vicini (Stessa linea evolutiva) (A e B, C, D, Eecc.)

Raggruppamento Parafiletico: Raggruppamento sbagliato, parte degli organismi che hanno un antenato incomune. Si raggruppano A, B, C, D ed E che hanno un antenato in comune, ma questo antenato è in comune anche con F e G.

Le prime piante Cormophyta comparse sulla terra si sono estinte ma sono le prime da cui deriveranno poi tutte le altre.

Considerate piante superiori, erano soltanto un bastone nel terreno (solo fusto, niente foglie e niente radici).

Erano organismi 2n che attuavano meiosi (spore n rilasciate e trasportate nell’ambiente per riprodurre la specie).

Le spore dovevano essere “liberate” il più in alto possibile per diffondere meglio.

Estroflessioni: Le cellule contenute all’