本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
“深入观察”是 PBS 的超高清短视频系列(我去年在这里写过相关文章),最新一集以节日为主题,我认为非常值得分享。
我注意到一个小小的技术错误:旁白说“种子必须暴露才能捕捉花粉并受精”……实际上,是卵子或胚珠。在它们受精之前,它们还不是种子。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保未来能够继续制作关于塑造我们当今世界的发现和思想的有影响力的报道。
球果内的那些种子是某些松树“松子”的来源,这些松树将大量营养储藏在种子中。
如果您对这个解释感到满意(就目前而言,它也是正确的),那么可以就此停止阅读。但圣诞树性 繁殖的实际情况比“深入观察”节目所展示的要复杂得多,也更奇怪。这是因为针叶树(像所有植物一样)实际上拥有动物所缺乏的完全不同的生命形式/阶段:配子体。
什么是配子体?嗯,你体内除卵细胞或精子细胞外的每个细胞都是二倍体——也就是说,每个细胞包含两整个人类 DNA 副本,一套来自你的母亲,一套来自你的父亲。你可能还记得高中生物课上老师强调的,我们所有的 23 条染色体都是成对出现的。
通常,在你的卵巢或睾丸中,这些二倍体细胞会经历减数分裂——一种减数细胞分裂(老师一直强调的另一个令人讨厌的术语)——从而在卵细胞和精子细胞中只剩下一套染色体。这样,当卵细胞与精子细胞结合时,产生的合子最终会再次获得两整套染色体(而不是四套)。
现在想象一下,你不是制造单倍体(单 DNA 副本)的卵细胞和精子细胞,而是制造了被称为孢子的单倍体细胞。这些细胞不是与另一个孢子融合以重新建立二倍体状态,而是通过通常的方法(有丝分裂)开始分裂,并生长成完全不同的人类形态。这个人类分身(如果它像植物一样,就不会看起来像人类,并且可能是也可能不是自由生活的!)——然后会继续制造卵细胞和精子细胞。这就是配子体。
在苔藓和蕨类植物等更早进化的植物中,配子体是一种大型、可见且自由生活的生物体。蕨类植物的配子体是一种独立的小植物,独自生活在森林底层植被中。在针叶树等较晚进化的植物中,雌性配子体是隐藏在孢子体(我们看到的大型二倍体植物)雌球果内的小而不显眼的细胞团。它会产生一个卵子进行受精,但配子体的其余细胞会分裂,成为胚胎的食物,而胚胎将是受精的结果。
当你吃松子时,你吃的大部分是雌性配子体。里面隐藏着一个小小的植物胚胎——如果你把松子切成两半,你就会看到它可爱又天真地藏在那里,就像你把花生掰成两半一样——而且它是二倍体。与红藻紫菜(用于制作包裹寿司的紫菜)一起,松子可能是人类日常食用的唯一单倍体食物。
雄性配子体只有四个细胞大小,但它获得了雌性配子体梦寐以求的暴露机会和冒险经历。它就是雄性花粉粒,你在视频结尾看到的小小的带翅膀的结构。在花粉粒内部是一个细胞,它有一天会分裂形成两个精子细胞核(针叶树精子不仅没有尾巴,甚至没有自己独立的细胞),然后它们会沿着另一个细胞产生的花粉管进入雌性配子体——如果它们足够幸运地落在雌球果上,而不是落在你刚洗过的车上。
如果您像我一样喜欢生命周期图,那么这里有一个很好的图表,总结了圣诞树诚然令人困惑,甚至可能令人惊讶地复杂的性 繁殖。