Informacja

W2017_Wykład_26_czytanie - Biologia

W2017_Wykład_26_czytanie - Biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Rozmnażanie płciowe

Rozmnażanie płciowe było wczesną innowacją ewolucyjną po pojawieniu się komórek eukariotycznych. Fakt, że większość eukariontów rozmnaża się płciowo, jest dowodem na ich ewolucyjny sukces. U wielu zwierząt jest to jedyny tryb reprodukcji. A jednak naukowcy dostrzegają pewne rzeczywiste wady rozmnażania płciowego. Na pierwszy rzut oka potomstwo, które jest genetycznie identyczne z rodzicem, może wydawać się korzystniejsze. Jeśli organizm rodzicielski z powodzeniem zajmuje siedlisko, potomstwo o tych samych cechach odniosłoby podobny sukces. Istnieje również oczywista korzyść dla organizmu, który może produkować potomstwo przez pączkowanie bezpłciowe, fragmentację lub jaja bezpłciowe. Te metody rozmnażania nie wymagają innego organizmu płci przeciwnej. Nie ma potrzeby tracić energii na szukanie lub przyciąganie partnera. Tę energię można wydać na wyprodukowanie większej liczby potomstwa. Rzeczywiście, niektóre organizmy prowadzące samotny tryb życia zachowały zdolność do rozmnażania bezpłciowego. Ponadto w populacjach bezpłciowych każdy osobnik jest zdolny do reprodukcji. W przeciwieństwie do tego samce w populacjach płciowych (połowa populacji) same nie wydają potomstwa. Z tego powodu populacja bezpłciowa może teoretycznie rosnąć dwa razy szybciej niż populacja seksualna. Oznacza to, że w konkurencji populacja bezpłciowa miałaby przewagę. Wszystkie te zalety rozmnażania bezpłciowego, które są również wadami rozmnażania płciowego, powinny oznaczać, że liczba gatunków z rozmnażaniem bezpłciowym powinna być bardziej powszechna.

Jednak organizmy wielokomórkowe, które zależą wyłącznie od rozmnażania bezpłciowego, są rzadkie.

Dlaczego więc rozmnażanie płciowe jest tak powszechne?

Jest to jedno z ważnych pytań w biologii i jest przedmiotem wielu badań od drugiej połowy XX wieku do chwili obecnej. Prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że zmienność, jaką tworzy rozmnażanie płciowe wśród potomstwa, jest bardzo ważna dla przetrwania i reprodukcji tego potomstwa. Jedynym źródłem zmienności genetycznej organizmów bezpłciowych jest mutacja. W organizmach rozmnażających się płciowo mutacje są nieustannie przetasowywane między pokoleniami, gdy rodzice łączą swoje unikalne genomy, a geny mieszają się w różne kombinacje w procesie mejoza.

Hipoteza Czerwonej Królowej:

Nie ma wątpliwości, że rozmnażanie płciowe zapewnia ewolucyjne korzyści organizmom, które wykorzystują ten mechanizm do produkcji potomstwa. Problematyczne pytanie brzmi: dlaczego nawet w obliczu pozornie stabilnych warunków rozmnażanie płciowe trwa, gdy jest trudniejsze i daje mniej potomstwa dla poszczególnych organizmów? Zmienność jest wynikiem rozmnażania płciowego, ale dlaczego konieczna jest ciągła zmienność? Wprowadź hipotezę Czerwonej Królowej, po raz pierwszy zaproponowaną przez Leigh Van Valen w 1973 roku.1 Koncepcja została nazwana w nawiązaniu do wyścigu Czerwonej Królowej w książce Lewisa Carrolla, Na drugą stronę lustra, w którym Czerwona Królowa mówi, że trzeba biec na pełnych obrotach, żeby pozostać tam, gdzie się jest.

Wszystkie gatunki współewoluują z innymi organizmami. Na przykład drapieżniki współewoluują ze swoją zdobyczą, a pasożyty ze swoimi żywicielami. Niezwykłym przykładem koewolucji między drapieżnikami a ich ofiarami jest unikalna koadaptacja nocnych nietoperzy i ich ofiar. Nietoperze znajdują swoją ofiarę, emitując wysokie kliknięcia, ale ćmy wykształciły proste uszy, aby słyszeć te kliknięcia, dzięki czemu mogą unikać nietoperzy. Ćmy zaadaptowały również zachowania, takie jak odlatywanie od nietoperza, gdy po raz pierwszy go słyszą, lub upadek nagle na ziemię, gdy nietoperz jest na nich. Nietoperze wyewoluowały „ciche” kliknięcia, próbując uniknąć słuchu ćmy. Niektóre ćmy rozwinęły zdolność reagowania na kliknięcia nietoperzy własnymi kliknięciami, co ma na celu zmylenie zdolności echolokacji nietoperzy.

Każda niewielka przewaga uzyskana dzięki korzystnej odmianie daje gatunkowi przewagę nad bliskimi konkurentami, drapieżnikami, pasożytami, a nawet ofiarami. Jedyną metodą, która pozwoli współewoluującym gatunkom zachować własny udział w zasobach, jest także ciągłe doskonalenie jego zdolności do przetrwania i produkowania potomstwa. Gdy jeden gatunek zyskuje przewagę, inne gatunki również muszą zdobyć przewagę, w przeciwnym razie zostaną pokonane. Żaden pojedynczy gatunek nie posuwa się zbyt daleko do przodu, ponieważ zmienność genetyczna wśród potomstwa rozmnażania płciowego zapewnia wszystkim gatunkom mechanizm wytwarzania przystosowanych osobników. Gatunki, których osobniki nie mogą nadążyć, wymierają. Hasło Czerwonej Królowej brzmiało: „Wystarczy wszystkie biegi, które możesz zrobić, aby pozostać w tym samym miejscu”. To trafny opis koewolucji między konkurującymi gatunkami.

Mejoza

Rozmnażanie płciowe wymaga nawożenie, połączenie dwóch komórek z dwóch pojedynczych organizmów. Jeśli te dwie komórki zawierają po jednym zestawie chromosomów, to powstała komórka zawiera dwa zestawy chromosomów. Haploidalny komórki zawierają jeden zestaw chromosomów, diploidalny komórki zawierają dwa zestawy chromosomów. Liczba zestawów chromosomów w komórce nazywa się jej ploidalność poziom. Jeśli cykl reprodukcyjny ma trwać, diploidalna komórka musi w jakiś sposób zredukować liczbę zestawów chromosomów, zanim zapłodnienie będzie mogło nastąpić ponownie, w przeciwnym razie liczba zestawów chromosomów będzie stale podwajana w każdym pokoleniu. Tak więc, oprócz zapłodnienia, rozmnażanie płciowe obejmuje podział jądrowy, który zmniejsza liczbę zestawów chromosomów.

Podział jądrowy, który tworzy komórki haploidalne, zwany mejoza, jest związany z mitozą. W mitozie zarówno jądra rodzicielskie, jak i potomne są na tym samym poziomie ploidalności - diploidalnym dla większości roślin i zwierząt. Mejoza wykorzystuje wiele takich samych mechanizmów jak mitoza. Jednak jądro wyjściowe jest zawsze diploidalne, a jądra powstałe na końcu podziału mejotycznego są haploidalne. Aby osiągnąć to zmniejszenie liczby chromosomów, mejoza składa się z jednej rundy duplikacji chromosomów i dwóch rund podziału jądra. Ponieważ zdarzenia zachodzące podczas każdego z etapów podziału są analogiczne do zdarzeń mitozy, przypisywane są te same nazwy etapów. Ponieważ jednak istnieją dwie rundy podziału, główny proces i etapy są oznaczone „I” lub „II”. Zatem, mejoza ja jest pierwszą rundą podziału mejotycznego i składa się z profazy I, prometafazy I i tak dalej. Mejoza II, w którym odbywa się druga runda podziału mejotycznego, obejmuje profazę II, prometafazę II i tak dalej.

Mejoza I

Mejozę poprzedza interfaza składająca się z G1, S i G2 fazy, które są prawie identyczne z fazami poprzedzającymi mitozę.

Profaza I

Na początku profazy I, zanim chromosomy będą widoczne pod mikroskopem, chromosomy homologiczne są przyłączone na ich końcach do otoczki jądrowej przez białka. Chromosomy homologiczne są podobnymi, ale nie identycznymi chromosomami. Na przykład, chromosom 12 od twojej matki i chromosom 12 od twojego ojca będą obecne w każdej z twoich komórek. Każdy chromosom 12 zawiera te same geny, zwykle w tych samych lokalizacjach, jednak każdy gen może być innym allelem. Gen A na chromosomie 12 twojej matki może być allelem R', a gen A na chromosomie 12 twojego ojca może być allelem r. U gatunków takich jak ludzie, mimo że chromosomy płciowe X i Y nie są homologiczne (większość ich genów jest różna), mają mały obszar homologii, który umożliwia chromosomom X i Y parowanie podczas profazy I. Częściowy kompleks synaptonemalny rozwija się tylko między regionami homologii. Bardzo ważne będzie zrozumienie, czym są chromosomy homologiczne podczas śledzenia procesu mejozy.

Dwa homologiczne chromosomy są pokazane przed replikacją DNA. Każdy chromosom ma trzy geny z zaznaczonym miejscem. Chromosomy homologiczne zawierają te same geny, ale nie są identyczne. Każdy z nich może zawierać różne allele każdego genu.
Źródło: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

Gdy otoczka jądrowa zaczyna się rozpadać, białka związane z chromosomami homologicznymi zbliżają parę do siebie. ten kompleks synaptonemalny, sieć białek pomiędzy chromosomami homologicznymi, najpierw tworzy się w określonych miejscach, a następnie rozprzestrzenia się na całą długość chromosomów. Nazywa się ścisłe parowanie homologicznych chromosomów synapsy. W synapsie geny na chromatydach homologicznych chromosomów są ze sobą dokładnie dopasowane. Kompleks synaptonemalny wspiera wymianę segmentów chromosomalnych między chromatydami homologicznymi innymi niż siostrzane, proces zwany crossover. Przejście można zaobserwować wizualnie po wymianie, jak chiasmata (liczba pojedyncza = chiasma) (patrz rysunek poniżej).

Na początku profazy I chromosomy homologiczne łączą się, tworząc synapsę. Chromosomy są ściśle ze sobą połączone i idealnie wyrównane przez siatkę białkową zwaną kompleksem synaptonemalnym oraz przez białka kohezyny w centromerze.

Wzdłuż kompleksu synaptonemalnego rozmieszczone są w odstępach duże zespoły białkowe zwane guzki rekombinacyjne. Te zgromadzenia wyznaczają punkty późniejszej chiasmata i pośredniczą w wieloetapowym procesie krzyżowanie— lub rekombinacja genetyczna — między chromatydami nie siostrzanymi. W pobliżu guzka rekombinacyjnego na każdej chromatydzie dwuniciowy DNA jest rozszczepiany, odcięte końce są modyfikowane i tworzone jest nowe połączenie między chromatydami niebędącymi siostrami. W miarę postępu profazy I kompleks synaptonemalny zaczyna się rozpadać, a chromosomy zaczynają się zagęszczać. Po zniknięciu kompleksu synaptonemalnego chromosomy homologiczne pozostają połączone ze sobą w centromerze i chiasmacie. Chiasmata pozostają do anafazy I. Liczba chiasmata zmienia się w zależności od gatunku i długości chromosomu. Aby prawidłowo oddzielić homologiczne chromosomy podczas mejozy I, musi być co najmniej jeden chiasma na chromosom, ale może ich być nawet 25. Po skrzyżowaniu kompleks synaptonemalny ulega rozpadowi i zostaje usunięte połączenie kohezynowe między parami homologicznymi. Pod koniec profazy I pary są trzymane razem tylko przy chiasmacie (rysunek poniżej) i są nazywane tetrady ponieważ cztery siostrzane chromatydy każdej pary chromosomów homologicznych są teraz widoczne.

Zdarzenia krzyżowe są pierwszym źródłem zmienności genetycznej w jądrach wytwarzanych przez mejozę. Pojedynczy przypadek krzyżowania między homologicznymi chromatydami nie siostrzanymi prowadzi do wzajemnej wymiany równoważnego DNA między chromosomem matczynym a chromosomem ojcowskim. Teraz, kiedy ta siostrzana chromatyda zostanie przeniesiona do komórki gamety, będzie nosić trochę DNA od jednego rodzica osobnika i trochę DNA od drugiego rodzica. Siostrzana rekombinowana chromatyda ma kombinację genów matczynych i ojcowskich, które nie istniały przed krzyżowaniem. Wielokrotne skrzyżowania w ramieniu chromosomu mają ten sam efekt, wymieniając segmenty DNA w celu stworzenia zrekombinowanych chromosomów.

Krzyżowanie zachodzi między chromatydami nie siostrzanymi chromosomów homologicznych. Rezultatem jest wymiana materiału genetycznego między homologicznymi chromosomami.

Możliwa dyskusja

Jakie są główne różnice między profazą I mejozy a profazą mitozy?

Prometafaza I

Kluczowym wydarzeniem w prometafazie I jest przyłączenie mikrotubul włókien wrzeciona do białek kinetochorowych w centromerach. Białka kinetochorowe to wielobiałkowe kompleksy, które wiążą centromery chromosomu z mikrotubulami wrzeciona mitotycznego. Mikrotubule wyrastają z centrosomów umieszczonych na przeciwległych biegunach komórki. Mikrotubule przesuwają się w kierunku środka komórki i przyczepiają się do jednego z dwóch połączonych chromosomów homologicznych. Mikrotubule przyczepiają się do kinetochorów każdego chromosomu. Gdy każdy członek pary homologicznej jest przyczepiony do przeciwległych biegunów komórki, w następnej fazie mikrotubule mogą rozerwać parę homologiczną. Włókno wrzeciona, które jest przymocowane do kinetochoru, nazywane jest mikrotubulą kinetochorową. Pod koniec prometafazy I każda tetrada jest przyłączona do mikrotubul z obu biegunów, z jednym homologicznym chromosomem skierowanym do każdego bieguna. Chromosomy homologiczne nadal są utrzymywane razem w chiasmacie. Ponadto błona jądrowa uległa całkowitemu zniszczeniu.

Metafaza I

Podczas metafazy I chromosomy homologiczne są ułożone w centrum komórki z kinetochorami skierowanymi na przeciwległe bieguny. Pary homologiczne orientują się losowo na równiku. Na przykład, jeśli dwa homologiczne elementy chromosomu 1 są oznaczone jako aib, wówczas chromosomy mogą być ustawione w linii a-b lub b-a. Jest to ważne przy określaniu genów przenoszonych przez gametę, ponieważ każda otrzyma tylko jeden z dwóch homologicznych chromosomów. To się nazywa Niezależny asortyment. Przypomnijmy, że chromosomy homologiczne nie są identyczne, zawierają niewielkie różnice w swojej informacji genetycznej, powodując, że każda gameta ma unikalny skład genetyczny.

Ta losowość jest fizyczną podstawą do powstania drugiej formy zmienności genetycznej potomstwa. Weź pod uwagę, że homologiczne chromosomy organizmu rozmnażającego się płciowo są pierwotnie dziedziczone jako dwa oddzielne zestawy, po jednym od każdego z rodziców. Na przykładzie ludzi, jeden zestaw 23 chromosomów jest obecny w komórce jajowej od matki. Ojciec dostarcza drugi zestaw 23 chromosomów w plemniku zapładniającym komórkę jajową. Każda komórka wielokomórkowego potomstwa ma kopie oryginalnych dwóch zestawów homologicznych chromosomów. W profazie I mejozy chromosomy homologiczne tworzą tetrady. W metafazie I pary te ustawiają się w połowie drogi między dwoma biegunami komórki, tworząc płytkę metafazy. Ponieważ istnieje taka sama szansa, że ​​włókno mikrotubul napotka chromosom odziedziczony po matce lub ojcu, układ tetrad na płytce metafazowej jest losowy. Każdy chromosom odziedziczony po matce może być skierowany do dowolnego bieguna. Każdy chromosom odziedziczony po ojcowsku może również znajdować się w jednym z biegunów. Orientacja każdej tetrady jest niezależna od orientacji pozostałych 22 tetrad.

To zdarzenie – losowy (lub niezależny) zestaw chromosomów homologicznych na płytce metafazowej – jest drugim mechanizmem, który wprowadza zmienność do gamet lub zarodników. W każdej komórce poddawanej mejozie układ tetrad jest inny. Liczba wariacji zależy od liczby chromosomów tworzących zestaw. Istnieją dwie możliwości orientacji na płycie metafazowej; możliwa liczba wyrównań wynosi zatem 2n, gdzie n to liczba chromosomów w zestawie. Ludzie mają 23 pary chromosomów, co daje ponad osiem milionów (223) możliwe genetycznie odmienne gamety. Liczba ta nie obejmuje zmienności, która została wcześniej utworzona w chromatydach siostrzanych przez crossover. Biorąc pod uwagę te dwa mechanizmy, jest wysoce nieprawdopodobne, aby jakiekolwiek dwie komórki haploidalne powstałe w wyniku mejozy miały ten sam skład genetyczny (patrz rysunek poniżej).

Podsumowując genetyczne konsekwencje mejozy I, geny matki i ojca są rekombinowane przez zdarzenia krzyżowe, które występują między każdą parą homologiczną podczas profazy I. Ponadto losowy zestaw tetrad na płytce metafazowej wytwarza unikalną kombinację chromosomów matczynych i ojcowskich które przedostaną się do gamet.

Przypadkowy, niezależny asortyment podczas metafazy I można wykazać, rozważając komórkę z zestawem dwóch chromosomów (n = 2). W tym przypadku możliwe są dwa układy na płaszczyźnie równikowej w metafazie I. Całkowita możliwa liczba różnych gamet wynosi 2n, gdzie n równa się liczbie chromosomów w zestawie. W tym przykładzie istnieją cztery możliwe kombinacje genetyczne gamet. Przy n = 23 w komórkach ludzkich istnieje ponad 8 milionów możliwych kombinacji chromosomów ojcowskich i matczynych.

Anafaza I

W anafazie I mikrotubule rozrywają połączone chromosomy. Chromatydy siostrzane pozostają ściśle związane w centromerze. Chiasmata są łamane w anafazie I, gdy mikrotubule przyłączone do połączonych kinetochorów rozrywają homologiczne chromosomy.

Możliwa dyskusja

Jaka główna różnica występuje w anafazie I mejozy w porównaniu z anafazą mitozy?

Telofaza I i Cytokineza

W telofazie oddzielone chromosomy docierają do przeciwnych biegunów. Pozostała część typowych zdarzeń telofazowych może wystąpić lub nie, w zależności od gatunku. W niektórych organizmach chromosomy ulegają dekondensacji i wokół chromatyd w telofazie I tworzą się otoczki jądrowe. W innych organizmach cytokineza – fizyczne rozdzielenie składników cytoplazmatycznych na dwie komórki potomne – zachodzi bez przekształcenia jąder. U prawie wszystkich gatunków zwierząt i niektórych grzybów cytokineza oddziela zawartość komórki poprzez bruzdę rozszczepienia (zwężenie pierścienia aktynowego prowadzące do podziału cytoplazmatycznego). W roślinach płytka komórkowa jest tworzona podczas cytokinezy komórkowej przez pęcherzyki aparatu Golgiego, które łączą się na płytce metafazowej. Ta płytka komórkowa ostatecznie doprowadzi do powstania ścian komórkowych, które oddzielają dwie komórki potomne.

Dwie komórki haploidalne są końcowym wynikiem pierwszego podziału mejotycznego. Komórki są haploidalne, ponieważ na każdym biegunie znajduje się tylko jeden z każdej pary chromosomów homologicznych. Dlatego obecny jest tylko jeden pełny zestaw chromosomów. To dlatego komórki są uważane za haploidalne – istnieje tylko jeden zestaw chromosomów, mimo że każdy homolog nadal składa się z dwóch siostrzanych chromatyd. Przypomnijmy, że chromatydy siostrzane są jedynie duplikatami jednego z dwóch homologicznych chromosomów (z wyjątkiem zmian, które nastąpiły podczas krzyżowania). W mejozie II te dwie siostrzane chromatydy rozdzielą się, tworząc cztery haploidalne komórki potomne.

Mejoza II

U niektórych gatunków komórki wchodzą w krótką interfazę lub interkineza, przed wejściem do mejozy II. W interkinezie brakuje fazy S, więc chromosomy nie są duplikowane. Dwie komórki wytworzone w mejozie I przechodzą synchronicznie zdarzenia mejozy II. Podczas mejozy II chromatydy siostrzane w dwóch komórkach potomnych rozdzielają się, tworząc cztery nowe haploidalne gamety. Mejoza II jest podobna do mitozy, z tą różnicą, że każda dzieląca się komórka ma tylko jeden zestaw homologicznych chromosomów. Dlatego każda komórka ma połowę liczby siostrzanych chromatyd do oddzielenia jako komórka diploidalna przechodząca mitozę.

Profaza II

Jeśli chromosomy uległy dekondensacji w telofazie I, ponownie się kondensują. Jeśli powstały otoczki jądrowe, rozpadają się na pęcherzyki. Centrosomy, które zostały zduplikowane podczas interkinezy, oddalają się od siebie w kierunku przeciwnych biegunów i tworzą się nowe wrzeciona.

Prometafaza II

Koperty jądrowe są całkowicie rozbite, a wrzeciono jest w pełni uformowane. Każda siostrzana chromatyda tworzy indywidualny kinetochor, który przyczepia się do mikrotubul z przeciwległych biegunów.

Metafaza II

Chromatydy siostrzane są maksymalnie skondensowane i wyrównane na równiku komórki.

Anafaza II

Chromatydy siostrzane są rozrywane przez mikrotubule kinetochorowe i przemieszczają się w kierunku przeciwnych biegunów. Mikrotubule inne niż kinetochorowe wydłużają komórkę.

Anafaza II

Proces dopasowania chromosomów różni się między mejozą I i mejozą II. W prometafazie I mikrotubule przyłączają się do połączonych kinetochorów chromosomów homologicznych, a chromosomy homologiczne są ułożone w środku komórki w metafazie I. W anafazie I chromosomy homologiczne są rozdzielone. W prometafazie II mikrotubule przyczepiają się do kinetochorów chromatyd siostrzanych, a chromatydy siostrzane są ułożone w punkcie środkowym komórek w metafazie II. W anafazie II chromatydy siostrzane są rozdzielone.

Telofaza II i cytokineza

Chromosomy docierają do przeciwnych biegunów i zaczynają się dekondensować. Wokół chromosomów tworzą się otoczki jądrowe. Cytokineza rozdziela dwie komórki na cztery unikalne komórki haploidalne. W tym momencie nowo utworzone jądra są haploidalne. Wytwarzane komórki są genetycznie unikalne ze względu na losowy dobór homologów ojcowskich i matczynych oraz z powodu rekombinacji segmentów chromosomów matczynych i ojcowskich (z ich zestawami genów), która ma miejsce podczas krzyżowania. Cały proces mejozy został przedstawiony na poniższym rysunku.

Komórka zwierzęca o diploidalnej liczbie cztery (2n = 4) przechodzi przez etapy mejozy, tworząc cztery haploidalne komórki potomne.

Porównanie mitozy i mejozy

Mitoza i mejoza to obie formy podziału jądra w komórkach eukariotycznych. Mają pewne podobieństwa, ale wykazują również wyraźne różnice, które prowadzą do bardzo różnych wyników. Mitoza to pojedynczy podział jądrowy, w wyniku którego powstają dwa jądra, które zwykle są podzielone na dwie nowe komórki. Jądra powstałe w wyniku podziału mitotycznego są genetycznie identyczne z pierwotnym jądrem. Mają taką samą liczbę zestawów chromosomów, jeden zestaw w przypadku komórek haploidalnych i dwa zestawy w przypadku komórek diploidalnych. U większości roślin i wszystkich gatunków zwierząt to zazwyczaj komórki diploidalne przechodzą mitozę, tworząc nowe komórki diploidalne. W przeciwieństwie do tego, mejoza składa się z dwóch podziałów jądrowych, w wyniku których powstają cztery jądra, które zwykle są podzielone na cztery nowe komórki. Jądra powstałe w wyniku mejozy nie są genetycznie identyczne i zawierają tylko jeden zestaw chromosomów. To połowa liczby zestawów chromosomów w oryginalnej komórce, która jest diploidalna.

Główne różnice między mitozą a mejozą występują w mejozie I, która jest zupełnie innym podziałem jądra niż mitoza. W mejozie I, homologiczne pary chromosomów łączą się ze sobą, wiążą się z kompleksem synaptonemalnym, rozwijają chiasmatę i przechodzą krzyżowanie między siostrzanymi chromatydami i ustawiają się wzdłuż płytki metafazowej w tetradach z przyłączonymi włóknami kinetochorowymi z przeciwległych biegunów wrzeciona kinetochor homologu w tetradzie. Wszystkie te zdarzenia występują tylko w mejozie I.

Kiedy chiasmata ustępuje i tetrada zostaje rozbita, a homologi przesuwają się do jednego lub drugiego bieguna, poziom ploidii – liczba zestawów chromosomów w każdym przyszłym jądrze – zostaje zmniejszona z dwóch do jednego. Z tego powodu mejoza I jest określana jako podział redukcyjny. Nie ma takiego obniżenia poziomu ploidalności podczas mitozy.

Mejoza II jest znacznie bardziej analogiczna do podziału mitotycznego. W tym przypadku zduplikowane chromosomy (tylko jeden ich zestaw) układają się na płytce metafazowej z podzielonymi kinetochorami przyczepionymi do włókien kinetochorów z przeciwległych biegunów. Podczas anafazy II, podobnie jak w anafazie mitotycznej, kinetochory dzielą się i jedna siostrzana chromatyda – teraz nazywana chromosomem – jest przyciągana do jednego bieguna, podczas gdy druga siostrzana chromatyda jest przyciągana do drugiego bieguna. Gdyby nie fakt, że doszłoby do krzyżowania, to dwa produkty każdego indywidualnego podziału mejozy II byłyby identyczne (jak w mitozy). Zamiast tego są różne, ponieważ zawsze istniało co najmniej jedno skrzyżowanie na chromosom. Mejoza II nie jest podziałem redukcyjnym, bo chociaż w powstałych komórkach jest mniej kopii genomu, to wciąż jest jeden zestaw chromosomów, tak jak było pod koniec mejozy I.

Zarówno mejoza, jak i mitoza są poprzedzone jedną rundą replikacji DNA; jednak mejoza obejmuje dwa podziały jądrowe. Cztery komórki potomne powstałe w wyniku mejozy są haploidalne i odmienne genetycznie. Komórki potomne powstałe w wyniku mitozy są diploidalne i identyczne z komórką rodzicielską.

Tajemnica ewolucji mejozy

Niektóre cechy organizmów są tak rozpowszechnione i fundamentalne, że czasami trudno jest przypomnieć sobie, że ewoluowały one podobnie jak inne prostsze cechy. Mejoza jest tak niezwykle złożoną serią zdarzeń komórkowych, że biologom trudno było postawić hipotezę i przetestować, jak mogła ewoluować. Chociaż mejoza jest nierozerwalnie spleciona z rozmnażaniem płciowym oraz jego zaletami i wadami, ważne jest oddzielenie kwestii ewolucji mejozy od ewolucji płci, ponieważ wczesna mejoza mogła być korzystna z innych powodów niż obecnie. Myślenie nieszablonowe i wyobrażanie sobie, jakie mogą być wczesne korzyści z mejozy, jest jednym ze sposobów odkrywania, jak mogła ewoluować.

Mejoza i mitoza dzielą oczywiste procesy komórkowe i ma sens, że mejoza wyewoluowała z mitozy. Trudność polega na wyraźnych różnicach między mejozą I a mitozą. Adam Wilkins i Robin Holliday2 podsumowali unikalne zdarzenia, które musiały wystąpić, aby wyewoluować mejozy z mitozy. Te etapy to homologiczne parowanie chromosomów, wymiany krzyżowe, pozostawanie przyłączonych chromatyd siostrzanych podczas anafazy oraz supresja replikacji DNA w interfazie. Twierdzą, że pierwszy krok jest najtrudniejszy i najważniejszy, a zrozumienie, w jaki sposób ewoluował, uczyniłoby proces ewolucyjny bardziej przejrzystym. Sugerują eksperymenty genetyczne, które mogą rzucić światło na ewolucję synapsy.

Istnieją inne podejścia do zrozumienia postępującej ewolucji mejozy. U jednokomórkowych protistów istnieją różne formy mejozy. Niektóre wydają się prostszymi lub bardziej „prymitywnymi” formami mejozy. Porównanie podziałów mejotycznych różnych protistów może rzucić światło na ewolucję mejozy. Marilee Ramesh i współpracownicy 3 porównali geny zaangażowane w mejozę u protistów, aby zrozumieć, kiedy i gdzie mogła ewoluować mejoza. Chociaż badania wciąż trwają, ostatnie badania dotyczące mejozy u protistów sugerują, że niektóre aspekty mejozy mogły ewoluować później niż inne. Tego rodzaju porównanie genetyczne może nam powiedzieć, które aspekty mejozy są najstarsze i z jakich procesów komórkowych mogły się zapożyczyć we wcześniejszych komórkach.

Link do nauki

Klikaj kolejne kroki tej interaktywnej animacji, aby porównać mejotyczny proces podziału komórek z procesem mitozy: Jak dzielą się komórki.

PRZYPISY

  1. Leigh Van Valen, „Nowe prawo ewolucji”, teoria ewolucji 1 (1973): 1–30.
  2. Adam S. Wilkins i Robin Holliday, „Ewolucja mejozy od mitozy” Genetyka 181 (2009): 3–12.
  3. Marilee A. Ramesh, Shehre-Banoo Malik i John M. Logsdon, Jr, „Inwentarz filogenetyczny genów mejotycznych: dowody na seks w Giardia i wczesne eukariotyczne pochodzenie mejozy” Aktualna biologia 15 (2005):185–91.



Uwagi:

  1. Jordell

    Martwię się też o to pytanie. Czy możesz mi powiedzieć, gdzie mogę o tym przeczytać?

  2. Osmond

    ciekawe! więcej tego

  3. Hakem

    Tak, talent :)

  4. Aylmer

    Potwierdzam. To było i ze mną. Możemy się komunikować na ten temat.

  5. Rodger

    Przepraszam za wtrącanie się... Zdaję sobie sprawę z tej sytuacji. Jest gotowy do pomocy.

  6. Gugor

    Ciekawe było to przeczytanie, ale zostało napisane trochę sucho. Czytaj więcej :)

  7. Ravin

    Moim zdaniem to - zamieszanie.

  8. Illias

    Przepraszam, ale to mi nie odpowiada.



Napisać wiadomość