Η εναλλαγή των γενεών είναι μια διαδικασία που συμβαίνει σε φυτά, πρωτίστες και μύκητες, κατά την οποία οι οργανισμοί κυκλώνουν μέσω γενεών που αναπαράγονται είτε σεξουαλικά είτε ασεξουαλικά για να διαιωνίσουν το είδος. Ένα πλήρες κύκλωμα συνθέτει έναν πλήρη κύκλο ζωής για τον οργανισμό, είτε είναι φτέρη είτε άλγη. Πολλαπλές γενιές συμβαίνουν κατά τη διάρκεια ενός μόνο κύκλου ζωής, σε αντίθεση με τα περισσότερα ζώα.
Για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί η εναλλαγή των γενεών, είναι απαραίτητο να αναθεωρήσουμε μερικούς βασικούς όρους βιολογίας. Τα διπλοειδή κύτταρα περιέχουν ένα πλήρες σύνολο γενετικών πληροφοριών με τη μορφή χρωμοσωμάτων, ενώ τα απλοειδή κύτταρα περιέχουν μόνο τα μισά από τα χρωμοσώματα. Οι άνθρωποι και άλλα ζώα είναι διπλοειδή, παράγοντας μικρούς αριθμούς απλοειδών κυττάρων με σκοπό την αναπαραγωγή, αλλά οι οργανισμοί που υφίστανται την εναλλαγή γενεών είναι ικανοί να ζουν τόσο σε διπλοειδή όσο και σε απλοειδή μορφές. Η μείωση είναι ένας τύπος κυτταρικής διαίρεσης που οδηγεί σε τέσσερα απλοειδή κύτταρα, ενώ η μίτωση παράγει δύο θυγατρικά κύτταρα που είναι πανομοιότυπα με το γονικό κύτταρο, που περιέχουν όλες τις γενετικές πληροφορίες που βρίσκονται στον γονέα.
Στην απλοειδή φάση τους, γνωστή και ως γενιά γαμετόφυτων, οι οργανισμοί παράγουν απλοειδή σπόρια μέσω της διαδικασίας της μίτωσης. Αυτά τα σπόρια μπορούν να συντηχθούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν έναν ζυγώτη που περιέχει γενετικές πληροφορίες από έναν μόνο γονέα ή από δύο διαφορετικούς γονείς του ίδιου είδους. Η δημιουργία γαμετόφυτων είναι η φάση κατά την οποία ο οργανισμός αναπαράγεται σεξουαλικά, παρέχοντας την ευκαιρία ανταλλαγής γενετικών πληροφοριών με άλλους οργανισμούς.
Ο γονιμοποιημένος ζυγώτης από τη γενιά των γαμετόφυτων εξελίσσεται σε σπορόφυτο, το οποίο έχει διπλοειδή κύτταρα. Τα κύτταρα του σπορόφυτου υφίστανται μείωση για να δημιουργήσουν απλοειδή κύτταρα που εξελίσσονται σε γαμετόφυτα, ξεκινώντας έτσι μια νέα φάση και φέρνοντας τον οργανισμό ολοκληρωτικά στον κύκλο, από γαμετόφυτο σε σπορόφυτο και πάλι πίσω. Πολλοί άνθρωποι έχουν παρατηρήσει ότι ορισμένοι οργανισμοί περνούν από αυτές τις φάσεις σε διαφορετικές εποχές του χρόνου, όπως κατά την περίοδο της άνοιξης της γύρης.
Αυτές οι εναλλασσόμενες φάσεις μπορεί να φαίνονται αισθητά διαφορετικές σε ορισμένα είδη. Σε ορισμένους οργανισμούς, το σπορόφυτο είναι η κυρίαρχη μορφή. τα δέντρα, για παράδειγμα, είναι σπορόφυτα. Σε άλλους οργανισμούς, το γαμετόφυτο είναι ο κυρίαρχος οργανισμός, όπως φαίνεται στο συκώτι. Στα ανθοφόρα φυτά, τα γαμετόφυτα αναπτύσσονται σε μικροσκοπικό επίπεδο στη γύρη και στα άνθη, με τους ανθρώπους να βλέπουν κυρίως τη μορφή σπορόφυτου. Η εναλλαγή των γενεών και οι διάφοροι τρόποι με τους οποίους εκδηλώνεται είναι μια ενδιαφέρουσα απεικόνιση της ποικιλομορφίας της ζωής.