ყველამ იცის, რომ სქესობრივი გამრავლებისას ორი გამეტის (სქესის უჯრედების) შერწყმის შედეგად წარმოიქმნება ახალი ორგანიზმი. გამეტოგენეზი, ანუ გენერაციული უჯრედების ფორმირება ხდება სპეციფიკური დაყოფის გზით, რომელსაც მეიოზი ეწოდება. რა არის ამ პროცესის არსი, როგორია მისი ეტაპები, ამ სტატიაში გეტყვით.
ცოტა ზოგადი ცოდნა
ჩვენს პლანეტაზე ჰეტეროსექსუალური ორგანიზმების უმეტესობისთვის დამახასიათებელია სქესობრივი გამრავლება. ამ შემთხვევაში, გამეტებს აქვთ ნახევარი ქრომოსომული ნაკრები, რომელსაც ჰაპლოიდი (n) ეწოდება. გამეტების შერწყმის შედეგად წარმოიქმნება ზიგოტა, რომელშიც აღდგება დიპლოიდი და ქრომოსომების ნაკრები აღინიშნება 2n, რაც წარმოადგენს მეიოზის არსს (მოკლედ)..
მაგალითად, დროზოფილას (ხილის ბუზს) აქვს მხოლოდ 4 ქრომოსომა - ეს არის დიპლოიდური ნაკრები. მის ბირთვში გამეტებს მხოლოდ 2 ქრომოსომა აქვთ. ადამიანებში, ბირთვის თითოეულ უჯრედში არის 46 ქრომოსომა, ხოლო გამეტებში (კვერცხუჯრედი და სპერმატოზოიდები) - 23.
მაგრამდიპლოიდის აღდგენა სქესობრივი გამრავლების დროს მხოლოდ მცირე ნაწილია იმისა, თუ რა არის მეიოზის არსი.
ქრომოსომა და ქრომატიდები
შემდეგი მასალის გასაგებად, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს განსხვავება ამ ორს შორის.
ქრომოსომებს (გამოიყენება აღნიშვნა n) გენეტიკური მასალის მატარებლებს უწოდებენ, მაგრამ უბრალოდ ეს არის დნმ-ის მოლეკულები (დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა), მრავლდება სპირალიზებული და განლაგებულია ევკარიოტული უჯრედების ბირთვში (აქვს ბირთვი მემბრანული გარსით.) ორგანიზმები. იმ ფორმით, რომლითაც ჩვენ შევეჩვიეთ მათ ხილვას სახელმძღვანელოებსა და საცნობარო წიგნებში (ზემოთ ფოტოზე ნაჩვენებია ადამიანის ქრომოსომა), ისინი შესამჩნევი ხდებიან მხოლოდ ინტერფაზის დროს, უჯრედების გაყოფამდე, როცა უკვე გაორმაგდებიან.
მაგრამ ქრომატიდები (აღნიშნავენ) - ეს მხოლოდ ქრომოსომის სტრუქტურული ნაწილია, რომელმაც უკვე გაიარა რეპლიკაციის (გაორმაგების) პროცესი უჯრედების გაყოფამდე ინტერფაზაში. ქრომატიდი არის დნმ-ის ორი ასლიდან ერთ-ერთი, რომელიც ამ მომენტში დაკავშირებულია სპეციალური შეკუმშვით (ცენტრომერით).
სანამ ორი ქრომატიდი დაკავშირებულია ცენტრომერით, მათ დის ქრომატიდებს უწოდებენ. და მხოლოდ უჯრედების სქესობრივი დაყოფის დროს (მეიოზის) გამოყოფენ და წარმოადგენენ მემკვიდრეობითი მასალის დამოუკიდებელ ერთეულებს და თუ მათ შორის მოხდა გადაკვეთა (დაწვრილებით მოგვიანებით), მაშინ ისინი განიცდიდნენ ცვლილებებს გენის თანმიმდევრობაში.
ყველა ქრომოსომა განსხვავებულია ფორმისა და ზომის მიხედვით ერთ ჰომოლოგიურ (იდენტურ) წყვილში. იმავე სახეობის უჯრედებში ქრომოსომების მთელ კომპლექტს კარიოტიპი ეწოდება. ამრიგად, ადამიანებში, კარიოტიპი არის 46 ქრომოსომა,აქედან 22 წყვილი ჰომოლოგიური ანუ აუტოსომებია, ხოლო 23 წყვილი სქესის ქრომოსომა (X და Y). ადამიანის გამეტებში (სპერმატოზოიდი და კვერცხუჯრედი) არის ქრომოსომების ნახევარი (ჰაპლოიდური) ნაკრები - 23 აუტოსომა და 1 სასქესო ქრომოსომა (X ან Y)..
უბრალოდ მეიოზი უზრუნველყოფს ასეთ კომპლექტს გამეტებში.
სპეციალური უჯრედების დაყოფა
სპეციფიკური დაყოფა ჩანასახოვანი უჯრედების წარმოქმნით - მეიოზი (ბერძნული სიტყვიდან Μείωσις, რაც ნიშნავს შემცირებას) არის უჯრედის ორი თანმიმდევრული დაყოფის ერთობლიობა, რის შედეგადაც ბირთვი ორჯერ იყოფა, ხოლო ქრომოსომა მხოლოდ ერთხელ.. ამის გამო ხდება გამეტებში დაყენებული ქრომოსომის ნახევრად შემცირება (შემცირება), რაც მათი შერწყმისას აღადგენს ზიგოტის დიპლოიდიას. ეს არის მისი ბიოლოგიური მნიშვნელობა.
მეიოზი (მისი ფაზები) ყველა ცოცხალ ორგანიზმში ერთნაირად ხდება:
- პირველი გაყოფა (შემცირება), რის შემდეგაც ქრომოსომების რაოდენობა განახევრდება.
- მეორე გაყოფა (განტოლება) ხდება როგორც მარტივი გაყოფა (მიტოზი). მას ასევე უწოდებენ ნიველირებას.
პირველი მეიოტური გაყოფა
ბირთვში გაყოფისთვის (ინტერფაზა) უჯრედის მომზადებისას ქრომოსომების რაოდენობა ორმაგდება (არის 4 ნ), რაც დამახასიათებელია მარტივი გაყოფით (მიტოზი) უჯრედებისთვის. გამეტების წინამორბედების უჯრედებში (ადამიანებში, სპერმატოციტები და კვერცხუჯრედები) ასეთი გაორმაგება არ ხდება ინტერფაზაში და უჯრედი იწყებს მეიოზს 2n ქრომოსომის ნაკრებით და გადის.შემდეგი ნაბიჯები:
- პროფაზა I. ამ ეტაპზე ქრომოსომა უფრო მკვრივი ხდება და უახლოვდება ერთმანეთს. ხდება ჰომოლოგიური ქრომოსომების (ერთი წყვილი) კონიუგაცია (ადჰეზია), რომლის დროსაც ხდება გადაკვეთა. ეს პროცესი დამახასიათებელია მხოლოდ მეიოზისთვის (რა არის არსი, ქვემოთ აღვწერთ). შემდეგ ქრომოსომა გამოიყოფა, უჯრედის ბირთვის გარსი ნადგურდება და გაყოფის ღერძი იწყებს ფორმირებას.
- მეტაფაზა I. ღეროვანი ბოჭკოები მიმაგრებულია ქრომოსომების ცენტრომერებზე და ისინი განლაგებულია გაყოფის ეკვატორის გასწვრივ ერთმანეთის მოპირდაპირედ და არა იმავე ხაზის გასწვრივ (როგორც მიტოზის დროს).
- ანაფაზა I. ღეროების ძაფები ჭიმავს ქრომოსომებს პოლუსებამდე. მოკლედ, მეიოზის მნიშვნელობა და არსი მდგომარეობს გაყოფის ამ ფაზაში - პოლუსებს აქვთ n ქრომოსომა.
- ტელოფაზა I. ამ ეტაპზე ყალიბდება ბირთვული კონვერტები. ცხოველებში და ზოგიერთ მცენარეში ხდება ციტოპლაზმის შემდგომი დაყოფა და წარმოიქმნება ორი ქალიშვილი უჯრედი.
წარმოქმნილი უჯრედები შედიან ინტერფაზაში, რომელიც ან ძალიან მოკლეა ან არ არსებობს.
მეორე მეიოტური გაყოფა
მეიოზ II აქვს იგივე ფაზები:
- პროფაზა II. ქრომოსომა ხდება უფრო მკვრივი, ბირთვული მემბრანები ქრება და დაშლის ღერი იწყებს გამოჩენას (ფოტო ზემოთ).
- მეტაფაზა II-ის დროს ღერძის ფორმირება გრძელდება და ქრომოსომა განლაგებულია გაყოფის ეკვატორის გასწვრივ.
- ანაფაზა II. ქრომოსომა გადაჭიმულია უჯრედის პოლუსებამდე (ფოტო ქვემოთ).
- ტელოფაზა II. იქმნება ბირთვული გარსები, ციტოპლაზმა იყოფა მათ შორისორი უჯრედი.
ამ გაყოფით ქრომოსომების რაოდენობა არ იცვლება, მაგრამ თითოეული მათგანი შედგება მხოლოდ ერთი ქრომატიდისგან (სტრუქტურული ერთეული). ეს არის მეიოზის II არსი. უჯრედები წარმოიქმნება ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრებით თითოეულ (n)ში.
მეიოზის ბიოლოგიური მნიშვნელობა
რა არის, უკვე ნათელი გახდა:
- მეიოზი არის სრულყოფილი მექანიზმი, რომელიც უზრუნველყოფს სახეობის კარიოტიპის (ქრომოსომების რაოდენობა) მუდმივობას, რომელიც თანდაყოლილია სქესობრივი გამრავლებისთვის.
- მეიოზის ორი ზედიზედ გაყოფის გამო, გამეტებში ქრომოსომების რაოდენობა ხდება ჰაპლოიდური და ლოგიკური ხდება დიპლოიდის აღდგენა, როდესაც ისინი შერწყმდებიან (განაყოფიერდებიან) ზიგოტის წარმოქმნით თავდაპირველ დიპლოიდურ კარიოტიპთან..
- ეს არის მეიოზი, რომელიც უზრუნველყოფს ორგანიზმების ისეთ თვისებას, როგორიცაა ცვალებადობა. I პროფაზაში - გადაკვეთის გამო, ხოლო ანაფაზა I - იმის გამო, რომ სხვადასხვა გენის მქონე ჰომოლოგიური ქრომოსომა შეიძლება დასრულდეს სხვადასხვა გამეტებში.
რა არის კროსოვერი
დავუბრუნდეთ მეიოზის I პროფაზას. სწორედ ამ მომენტში, როდესაც ჰომოლოგიური ქრომოსომა მიუახლოვდა და თითქმის შეერთდა, შეიძლება მოხდეს მათ შორის ნებისმიერი ადგილის გაცვლა. სწორედ ამ გაცვლას ჰქვია გადაკვეთა, რაც სიტყვასიტყვით ინგლისურიდან თარგმნა (გადაკვეთა) ნიშნავს გადაკვეთას ან გადაკვეთას.
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ქრომოსომის ერთ ნაწილს შეუძლია შეცვალოს ადგილები მეორე ქრომოსომის იმავე ნაწილთან იმავე წყვილიდან. ეს მექანიზმი უზრუნველყოფს ორგანიზმების რეკომბინაციურ გენეტიკურ ცვალებადობას. გადარევაგენები იწვევს ბიომრავალფეროვნების გაზრდას ერთ სახეობაში.
სიცოცხლის ციკლი და მეიოზი
დამოკიდებულია ცხოვრების ციკლის მეიოზის რომელ სტადიაზე მიმდინარეობს, ბიოლოგიაში არსებობს მეიოზის სამი ტიპი:
- საწყისი (ზიგოტი) ჩნდება ზიგოტაში განაყოფიერებისთანავე. ამ ტიპის მეიოზი დამახასიათებელია ორგანიზმებისთვის, რომლებსაც ჭარბობს ჰაპლოიდური ფაზა სიცოცხლის ციკლში. ეს არის სოკოები (ასკომიცეტი და ბაზიდომიცეტი), ზოგიერთი წყალმცენარე (ქლამიდომონა), პროტოზოა (სპოროზოა).
- შუალედური (სპორული) მეიოზი ხდება ორგანიზმებში სპორების წარმოქმნის დროს დიპლოიდური და ჰაპლოიდური ფორმების ერთგვაროვანი მონაცვლეობით. ეს არის უმაღლესი სპორები (ხავსები, კლუბური ხავსები, ცხენის კუდები, გვიმრები), ჯირკვლები და ანგიოსპერმები. ცხოველებს შორის, მეიოზის ეს ტიპი დამახასიათებელია საზღვაო პროტოზოა ფორამინიფერებისთვის.
- საბოლოო (გამეტიკური) მეიოზი თანდაყოლილია ყველა მრავალუჯრედიან ცხოველში, ფუკუს ზღვის წყალმცენარეებსა და ზოგიერთ პროტოზოაში (ცილიატებში). ამ ორგანიზმებში დიპლოიდური ფაზა ჭარბობს სასიცოცხლო ციკლში და მხოლოდ გამეტებს აქვთ ქრომოსომების ჰაპლოიდური ნაკრები.
შეჯამება
მოსწავლეები მეიოზის არსს მე-6 კლასში ეცნობიან პროტოზოების, წყალმცენარეების შესწავლისას და მცენარეთა ბიოლოგიის შესწავლაზე გადასვლისას. ზოგადი ბიოლოგიის ეს საკვანძო კონცეფცია და ჩანასახოვანი უჯრედების (გამეტების) ფორმირების მექანიზმები გვაძლევს საშუალებას გავიგოთ ჩვენს პლანეტაზე მთელი სიცოცხლის საერთოობა, გავიგოთ მცენარეებისა და ცხოველების სხვადასხვა სასიცოცხლო ციკლი.
გარდა ამისა, სწორედ მეიოზი უნდა ვიყოთმადლობელი ვართ ჰომო საპიენსის ბიოლოგიური სახეობის შიდასახეობრივი მრავალფეროვნებისთვის. შემდეგ კლასებში ბიოლოგიის შესწავლისას მოსწავლეები აგრძელებენ სქესობრივი დაყოფის ფაზების შესწავლას და როცა ეცნობიან გენეტიკას, მემკვიდრეობითობისა და ცვალებადობის კანონებს.
უჯრედების სხვადასხვა გაყოფის მექანიზმების შესწავლა საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ ბუნების კანონების უნიკალურობა და მიზანშეწონილობა, რომლებიც ჩამოყალიბდა მილიარდობით წლის განმავლობაში მზის სისტემის ერთ პლანეტაზე. და ჩვენ გაგვიმართლა, რომ დავიბადეთ მასზე.
