Эта функция перешла к спорам. Одетые плотной оболочкой, предохраняющей от неблагоприятных воздействий среды, они долго могли путешествовать в водной стихии. Найдя "уголок" с благоприятными для жизни условиями, споры оседали. Но теперь они не сразу производили гаметы, а сначала развивались в новое небольшое растение, которое накапливало питательные вещества для образования многих гамет, в том числе и женских, которые нужно было обеспечить запасом питания впрок, на первые шаги самостоятельной жизни после оплодотворения.
Так возник механизм чередования поколений, ставший с той поры обязательным для всех многоклеточных растений. Родословная каждого из них складывалась теперь следующим образом. Организм, состоящий из диплоидных — с двойным набором хромосом — клеток, производил материнские воспроизводящие клетки (первый этап размножения). Каждая из этих клеток в результате редукционного деления распадалась на четыре споры (второй этап размножения). Из каждой споры развивался новый организм, состоящий из гаплоидных — с одинарным набором хромосом — клеток. Гаплоидный организм производил множество гамет (третий этап размножения).
Диплоидный организм — спорофит, производящий споры, стали называть бесполым поколением. Гаплоидный организм — гаметофит, производящий гаметы, которые в результате слияния попарно (на данном этапе развития слияние разнополых гамет является, по сути дела, оплодотворением) образуют диплоидную зиготу, стали называть половым поколением.
Первоначально спорофит и гаметофит существовали раздельно. Пример такого разделения поколений дают нам папоротники, развитие которых было описано в начале главы.
Зачем же нужно разделение поколений? И почему оно сохранилось у столь высокоорганизованных наземных растений?
Папоротники некогда вышли из воды на сушу и стали земными жителями. Но таковыми являются лишь спорофиты папоротников. Гаметофиты их до сих пор нуждаются в водной среде. Потому-то сухопутные папоротники обитают лишь в тенистых и сырых местах, где может скапливаться дождевая или болотная вода. Для развития спорофитов избыток воды не нужен, они могли бы обойтись и без нее. Но споры, хоть превратности судьбы и могут занести их куда угодно, на любую почву, прорастают и развиваются в гаметофит только там, где для этого достаточно влаги.
Вода нужна и для того, чтобы оснащенные жгутиками мужские гаметы могли передвигаться в поисках женских гамет. Иначе встреча мужской и женской гамет произойти не может.
Впрочем, у некоторых папоротников, хотя они называются водными и в самом деле обитают в воде, в процессе эволюции выработались приспособления, которые, в сущности, обеспечивали возможность протекания полного цикла развития в воздушной среде.
Так, у некоторых видов водных папоротников селагинелл споры не выпадают из спорангия, а прорастают здесь же. Гаметофит таким образом паразитирует на спорофите, развивается и образует мужские и женские гаметы. В итоге слияния последних образуется зигота и развивается в новый спорофит, который на первых порах становится паразитом на гаметофите. Только после образования корня и первого листа он покидает свою "мать" (гаметофит) и "бабушку" (материнский спорофит), переходя к самостоятельному существованию.
Вероятно, такой способ развития у селагинелл возник потому, что у этих папоротников не было особой нужды в интенсивном расселении. Выиграв независимость оплодотворения от водной среды, селагинеллы проиграли возможность широкого освоения новых мест обитания.
Селагинеллы дают пример того, как гаметофит перешел к развитию на спорофите и как сомкнулись, таким образом, два разобщенных ранее звена цепочки чередования поколений. Дальнейшая эволюция в этом направлении еще более "спрятала" развитие гаметофита. У семенных (и, в частности, у цветковых) растений он развивается в тканях спорофита. Более того, здесь же происходит и начальное развитие нового спорофита (зародыша будущего растения), вырастающего из зиготы. А что касается проигранных предшественниками возможностей спорового расселения, то в ходе эволюции появились не менее эффективные способы, о которых мы расскажем в одной из последующих глав этой книги.
Возвращаясь к вопросу о том, "дети" или "внуки" развиваются из семян материнского растения, и пытаясь дать точный ответ на него, мы должны помнить про общность живых организмов, про то, что новые и совершенные формы жизни — это не отрицание предшествующих, а развитие их.