Mejozė
Mejozė yra ypatingas ląstelių dalijimosi būdas. Skirtingai nei mitozės atveju, kai dalijasi įprastos kūno ląstelės, mejozės metu susidaro ląstelės, turinčios tik pusę įprasto chromosomų skaičiaus - po vieną iš kiekvienos poros. Dėl šios priežasties mejozė dažnai vadinama redukciniu dalijimusi. Ilgainiui mejozė padidina genetinę variaciją tokiu būdu, kuris bus paaiškintas vėliau.
Lytinis dauginimasis vyksta tada, kai spermatozoidas apvaisina kiaušinėlį. Kiaušinėliai ir spermatozoidai yra specialios ląstelės, vadinamos lytinėmis ląstelėmis. Gametos yra haploidinės; jos turi tik pusę chromosomų skaičiaus, palyginti su įprasta kūno ląstele (vadinama somatine ląstele). Apvaisinimas atkuria kūno ląstelių chromosomų skaičių iki diploidinio.
Pagrindinis chromosomų skaičius rūšies kūno ląstelėse vadinamas somatiniu skaičiumi ir žymimas 2n. Žmogaus 2n = 46: turime 46 chromosomas. Lytinėse ląstelėse chromosomų skaičius yra n (žmogaus: n = 23). Taigi įprastuose diploidiniuose organizmuose chromosomų yra dvi kopijos, po vieną iš kiekvieno tėvo (23x2=46). Vienintelė išimtis yra lytinės chromosomos. Žinduolių patelės turi dvi X chromosomas, o patinai - vieną X ir vieną Y chromosomą.
Kariotipas - tai eukariotų rūšiai būdingas chromosomų skaičius. Kariotipų sudarymas ir tyrimas yra citogenetikos, ląstelių genetikos, dalis.
Visi eukariotai, kurie dauginasi lytiniu būdu, naudoja mejozę. Tai apima ir daugelį vienaląsčių organizmų. Mejozė nevyksta archėjose ir bakterijose, kurios dauginasi aseksualiai, pavyzdžiui, dvinario dalijimosi būdu.
Kryžminimas vyksta tarp homologinių chromosomų chromatidžių
Mejozė kaip lytinio dauginimosi dalis
Apvaisinimo reikšmė
Palikuonis gauna po chromosomų rinkinį iš kiekvieno iš tėvų, taigi iš viso pusė jo paveldimumo yra iš kiekvieno iš tėvų. Tačiau abu chromosomų rinkiniai nėra identiški tėvų chromosomoms. Taip yra todėl, kad jos pasikeičia per redukcinį dalijimąsi vykstant procesui, vadinamam kryžminimu.
Mejozės reikšmė
Tai yra dvejopas dalykas:
1. Pirma, sumažinti kiekvieno kiaušinėlio ar spermatozoido chromosomų skaičių iki vieno rinkinio.
Dvi chromosomos poroje nėra identiškos, nes bet kuriame chromosomų lokuse gali būti skirtingų alelių (geno formų). Pagalvokite apie kiekvieną chromosomų porą, po vieną rinkinį iš kiekvieno iš tėvų. Iš kiekvienos poros tik viena patenka į kiekvieną gametą. Taigi pirmiausia gametos skiriasi, nes iš kiekvienos poros gametoje gali būti tėvo arba motinos chromosomos. Tai vadinama "nepriklausomu asortimentu".
2. Kad tarp kiekvienos tėvų chromosomų poros įvyktų kryžminimas. Kryžminimas keičia alelius, esančius tam tikroje chromosomoje.
Taigi, nors ir apibūdinamos kaip "motinos" ir "tėvo" chromosomos, praktiškai visos gametų chromosomos nėra tokios pačios kaip tėvų chromosomos. Taip yra todėl, kad vykstant mejozės procesui buvo apsikeista chromosomų dalimis.
Nors lytinės ląstelės turi tik vieną chromosomų rinkinį, šis rinkinys yra sumaišytas abiejų tėvų genetinės medžiagos mišinys. Kiekvienas kiaušinėlis ar spermatozoidas gali turėti skirtingą tėvų chromosomų alelių pasirinkimą.
Kaip ir permaišant kortų kaladę, galima sukurti daugybę skirtingų genų kombinacijų, nekeičiant nė vieno atskiro geno (mutacija). Tačiau mutacijų pasitaiko ir jos gali pridėti alelių, kurių anksčiau populiacijoje nebuvo. Bet kokiu atveju, maišymas padidina palikuonių įvairovę, o įvairovė suteikia bent kai kuriems palikuonims daugiau galimybių išgyventi sunkiais laikais. Mejozės metu vykstantis alelių permaišymas gali būti priežastis, kodėl apskritai egzistuoja lytinis dauginimasis.
"Nesunku sugalvoti priežasčių, kodėl seksualinės populiacijos turėtų turėti ilgalaikį pranašumą prieš aseksualias. Jos gali greičiau evoliucionuoti, kad atitiktų besikeičiančias aplinkybes..."
Ypatingi atvejai
Ciklinė partenogenezė
Keli gana dideli taksonai (organizmų grupės) naudoja ciklinę partenogenezę. Tai yra, kai kelios kartos gimsta mergystės būdu, o paskui atsiranda karta, kuriai būdingas įprastas lytinis dauginimasis. Pavyzdžiai - amarai ir kladoceranai (maži vėžiagyviai, vadinami vandens blusomis). Paprastai amarai veikia taip: kai oras geras ir jų augalai šeimininkai yra geriausios būklės, jie naudojasi partenogeneze. Sezono pabaigoje, kai orai pablogėja, jos dauginasi lytiniu būdu. Ši dauginimosi sistema vadinama apogamija.
Partenogenezės metu kiaušinėliuose yra tik motinos genetinė medžiaga ir jie nėra apvaisinami. Kiaušialąstės gali susidaryti mejozės arba mitozės būdu. Vykstant mejozei, kryžminimo būdu susidaro genetinis atspaudas, kuris šiek tiek skiriasi nuo motinos genetinio atspaudo. Taigi partenogenetinių žalčialunkių palikuonys nėra identiški ir pasižymi tam tikra genetine variacija: dėl mejozės skiriasi kai kurie chromosomų segmentai. Mitozės metu susidaro identiški palikuonys.
Tarp šių partenogenetinių taksonų yra nemažai rūšių, kurios visiškai atsisakė lyties.
Seksualumo praradimas
Keletas eukariotų visiškai prarado lytinio dauginimosi gebėjimą, todėl juose nevyksta mejozė. Tarp jų yra Bdelloidinėsropliukės, kurios dauginasi tik partenogenezės būdu.
Išsami informacija apie mejozę
Mejozę galima suskirstyti į I ir II mejozę.
Mejozė I
Pirmojo padalijimo funkcija - leisti kirsti. Kaip ir mitozę, mejozę sudaro profazė, metafazė, anafazė ir telofazė.
I profazė
Chromosomos tampa matomos, branduolio apvalkalas išnyksta, o centriolės (esančios branduolio viršuje ir apačioje) pradeda formuoti verpstės pluoštus, kurie apgaubia chromosomas.
Šiame etape kiekviena chromosoma suskaidoma į dvi seserines chromatides, kurias kartu laiko centromeros. Dabar porinės chromosomos turi keturias chromatides (2 seserų rinkinius), suspaustas viena prie kitos. Kryžminimas vyksta tarp dviejų neseserinių chromatidžių; kitos dvi lieka nesusikryžminusios. Kryžminimo metu apsikeičiama kiekvienos dalyvaujančios chromatidės segmentais, DNR ir susijusiu chromatino baltymu. Genetiškai šis procesas vadinamas rekombinacija.
I metafazė
Chromosomos išsirikiuoja išilgai verpstės skaidulų ekvatorinės (centrinės) linijos homologinėmis poromis.
I anafazė
Chromosomos padalijamos taip, kad abiejose ląstelės pusėse jų būtų po lygiai. Kadangi žmogaus ląstelėje yra 46 chromosomos, abiejose pusėse lieka po 23 chromosomas.
(Vyksta citokinezė - ląstelės dalijimasis į dvi dalis. Ląstelė dalijasi.)
I telofazė
Dvi dukterinės ląstelės visiškai pasidalijusios, susidaro branduolio apvalkalas ir chromosomos tampa mažiau matomos. Kiekvienoje iš šių ląstelių yra 23 chromosomos.
Mejozė II
Dvi ląstelės vėl ruošiasi dalytis - tai vadinamoji interkinezė arba II interfazė. Abi šios ląstelės pereis II mejozę.
II profazė
Chromosomos tampa matomos, branduolio apvalkalas išnyksta, o centriolės suformuoja verpstės skaidulas.
II metafazė
Chromosomos išsidėsčiusios išilgai vidurinės linijos ant verpstės skaidulų
II anafazė
Chromosomos padalijamos į dvi chromatides. Chromatidės - tai dvi DNR (deoksiribo-nukleino rūgšties) grandinės, sudarančios chromosomą. Jas jungia viduryje esanti jungtis, vadinama centromera.
(Vyksta citokinezė. Ląstelė dalijasi.)
II telofazė
Ląstelės yra visiškai padalytos. Branduolio apvalkalas persitvarko ir susidaro keturios naujos ląstelės su skirtinga DNR.
Vyrų visos keturios ląstelės tampa spermatozoidais. Moterų tik viena tampa subrendusiu kiaušinėliu, o likusios trys vėl absorbuojamos į organizmą.
Įvykiai, susiję su mejozės procesu ir rodantys chromosomų kryžminimą
Problemos
Žmonių organizme yra tam tikrų būklių, kurias sukelia nevykusios mejozės. Pavyzdžiai:
- Dauno sindromas - 21 chromosomos trisomija
- Patau sindromas - 13 chromosomos trisomija
- Edvardso sindromas - 18 chromosomos trisomija
- Klinefelterio sindromas - papildomos X chromosomos vyrams, t. y. XXY, XXXY, XXXXY.
- Ternerio sindromas - vienos X chromosomos trūkumas moterims, t. y. XO
- Trigubas X sindromas - papildoma X chromosoma moterims
- XYY sindromas - papildoma Y chromosoma vyrams
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra mejozė?
A: Mejozė - tai ląstelių dalijimosi būdas, kurio metu ląstelės turi pusę įprasto chromosomų skaičiaus - po vieną chromosomą kiekvienoje poroje. Jis taip pat vadinamas redukuojančiuoju padalijimu.
K: Kaip mejozė padidina genetinį kintamumą?
A: Mejozė didina genetinį kintamumą, kurdama naujus genų derinius dėl kryžminio susijungimo I profazės metu ir atsitiktinės segregacijos I anafazės metu. Kaip mejozė didina genetinį kintamumą?
K: Kas yra lytinės ląstelės?
A: Gametos yra specialios ląstelės, vadinamos lytinėmis ląstelėmis arba haploidinėmis ląstelėmis, kurios turi tik pusę chromosomų, palyginti su įprastomis kūno ląstelėmis (vadinamomis somatinėmis ląstelėmis).
K: Kas yra somatinių ląstelių skaičius?
A: Pagrindinis chromosomų skaičius rūšies kūno ląstelėse vadinamas somatiniu skaičiumi ir žymimas 2n. Žmonių 2n = 46, taigi turime 46 chromosomas.
K: Kiek chromosomų yra gametose?
A: Lytinėse ląstelėse yra n chromosomų, o žmogaus atveju - 23 chromosomos. Taigi, įprastuose diploidiniuose organizmuose yra dvi kiekvienos chromosomos kopijos - po vieną iš kiekvieno iš tėvų (23x2=46). Vienintelė šios taisyklės išimtis - lytinės chromosomos; žinduolių patelės turi dvi X chromosomas, o patinai - vieną X ir vieną Y chromosomą.
K. Ar mejozė vyksta archėjose, ar bakterijose?
Atsakymas: Ne, archėjose ir bakterijose mejozė nevyksta, jos dauginasi tiesiog dalydamosi ląstelėmis.
K: Ar vienaląsčiai organizmai dauginasi lytiniu būdu?
Taip, lytinis dauginimasis vyksta ir tarp vienaląsčių organizmų, nes jie taip pat naudoja mejozę lytiniam dauginimuisi.
