Mejoze
Meioze ir īpašs šūnu dalīšanās veids. Atšķirībā no mitozes, kas ir parasts ķermeņa šūnu dalīšanās veids, meiozes rezultātā rodas šūnas, kurām ir tikai puse no parastā hromosomu skaita - pa vienai no katra pāra. Šā iemesla dēļ mejozi bieži dēvē par reducējošo dalīšanos. Ilgtermiņā meioze palielina ģenētisko mainību tādā veidā, kas tiks izskaidrots vēlāk.
Dzimumvairošanās notiek, kad spermatozoīds apaugļo olšūnu. Olšūna un spermatozoīds ir īpašas šūnas, ko sauc par gametām jeb dzimumšūnām. Gametas ir haploīdas; tām ir tikai puse no hromosomu skaita, kas ir parastai ķermeņa šūnai (saukta par somatisko šūnu). Apaugļošanās atjauno ķermeņa šūnu hromosomu skaitu līdz diploīdu skaitam.
Hromosomu pamatskaitli kādas sugas ķermeņa šūnās sauc par somatisko skaitu, un to apzīmē ar 2n. Cilvēkam 2n = 46: mums ir 46 hromosomas. Dzimumšūnās hromosomu skaits ir n (cilvēkam: n = 23). Tātad normālos diploīdos organismos hromosomas ir divās kopijās, pa vienai no katra vecāka (23x2=46). Vienīgais izņēmums ir dzimumhromosomas. Zīdītāju mātītēm ir divas X hromosomas, bet tēviņiem - viena X un viena Y hromosoma.
Kariotips ir eikarijotu sugai raksturīgais hromosomu skaits. Kariotipu sagatavošana un izpēte ir daļa no citogenetikas, šūnu ģenētikas.
Visas eikarionti, kas vairojas dzimumdzīves ceļā, izmanto mejozi. Tas attiecas arī uz daudziem vienšūnu organismiem. Meioze nenotiek arhejās un baktērijās, kas vairojas bezdzimuma ceļā, piemēram, ar bināro dalīšanos.
Krustošanās notiek starp homologu hromosomu hromatīdām.
Meioze kā dzimumvairošanās daļa
Mēslošanas nozīme
Pēcnācējs saņem hromosomu komplektu no katra vecāka, tāpēc kopumā puse no viņa iedzimtības nāk no katra vecāka. Taču abi hromosomu komplekti nav identiski vecāku hromosomām. Tas ir tāpēc, ka reducēšanās procesā, ko sauc par krustošanu, tie mainās.
Meiozes nozīme
Tas ir divējādi:
1. Pirmkārt, lai samazinātu hromosomu skaitu katrā olšūnā vai spermā līdz tikai vienam hromosomu komplektam.
Abas hromosomas pārī nav identiskas, jo jebkurā konkrētā hromosomu lokusā abās hromosomās var būt dažādas alēles (gēna formas). Padomājiet par katru hromosomu pāri, pa vienam hromosomu komplektam no katra vecāka. No katra pāra tikai viena nonāk katrā gametā. Tātad, pirmkārt, gametas atšķiras, jo no katra pāra gametā var būt tēva hromosoma vai mātes hromosoma. To sauc par "neatkarīgu sortimentu".
2. Lai starp katru vecāku hromosomu pāri varētu notikt krustošana. Krustošanās-apaugļošana maina to, kuras alēles atrodas konkrētajā hromosomā.
Tāpēc, lai gan tās tiek dēvētas par "mātes" un "tēva" hromosomām, praksē visas gametas hromosomas nav tādas pašas kā vecāku hromosomas. Tas ir tāpēc, ka mejozes procesā ir notikusi apmaiņa ar hromosomu daļām.
Lai gan gametām ir tikai viens hromosomu komplekts, šis komplekts ir sajaukts abu vecāku ģenētiskā materiāla maisījums. Katrai olšūnai vai spermatozoīdam var būt atšķirīga vecāku hromosomu alēļu izvēle.
Līdzīgi kā ja samaisa kāršu kasti, var rasties daudzas dažādas gēnu kombinācijas, nemainot (nemutējot) nevienu atsevišķu gēnu. Tomēr mutācijas notiek, un tās var pievienot alēles, kuru iepriekš populācijā nebija. Jebkurā gadījumā sajaukšana palielina pēcnācēju daudzveidību, un daudzveidība dod vismaz dažiem pēcnācējiem lielākas izredzes izdzīvot grūtos laikos. Alēļu sajaukšana, kas notiek meiozes laikā, var būt iemesls, kāpēc dzimumvairošanās vispār pastāv.
"Nav grūti izdomāt iemeslus, kāpēc seksuālajām populācijām būtu ilgtermiņa priekšrocības salīdzinājumā ar aseksuālajām. Tās var straujāk attīstīties, lai pielāgotos mainīgajiem apstākļiem...".
Īpaši gadījumi
Cikliska partenogēze
Vairāki diezgan lieli taksoni (organismu grupas) izmanto ciklisku partenogēzi. Tā ir situācija, kad vairākas paaudzes dzimst jaundzimušajiem, un pēc tam viena paaudze dzimst ar parastu dzimumvairošanos. Kā piemēru var minēt laputis un kladocerānus (mazus vēžveidīgos, ko sauc par ūdens blusām). Afīdes parasti darbojas šādi: kad ir labi laikapstākļi un to augu saimnieki ir labākajā formā, tās izmanto partenogēzi. Sezonas beigās, kad laika apstākļi pasliktinās, tās izmanto dzimumvairošanos. Šo vairošanās sistēmu sauc par apogāmiju.
Partenģenēzes gadījumā olšūnas satur tikai mātes ģenētisko materiālu, un tās netiek apaugļotas. Olšūnas var veidoties vai nu mejozes, vai mitozes ceļā. Ja notiek mejoze, krustošanās rezultātā rodas ģenētisks pirkstu nospiedums, kas nedaudz atšķiras no mātes ģenētiskā nospieduma. Tādējādi partenogēnās zaļās mušas pēcnācēji nav identiski, un tiem ir zināmas ģenētiskās variācijas: daži hromosomu segmenti atšķiras meiozes rezultātā. Mitozes rezultātā iegūtu identiskus pēcnācējus.
Starp šiem partenogēnajiem taksoniem ir vairākas sugas, kas pilnībā atteikušās no dzimuma.
Seksualitātes zudums
Daži eikarioti ir pilnībā zaudējuši dzimumvairošanās spējas, tāpēc tiem meioze nenotiek. To vidū ir Bdelloīdurotifērijas, kas vairojas tikai partenogēniskā ceļā.
Sīkāka informācija par mejozi
Meiozi var iedalīt meiozē I un meiozē II.
Meioze I
Pirmā nodalījuma funkcija ir nodrošināt šķērsošanu. Tāpat kā mitoze, arī mejozi veido profāze, metafāze, anafāze un telofāze.
I fāze
Hromosomas kļūst redzamas, kodola apvalks izzūd, un centriolas (kodola augšdaļā un apakšdaļā) sāk veidot vārpstas šķiedras, kas apņem hromosomas.
Šajā posmā katra hromosoma sadalās divās māsas hromatīdās, kuras kopā satur centromēras. Tagad pāra hromosomām ir četras hromatīdes (2 māsu komplekti), kas saspiestas kopā. Krustošanās notiek starp divām hromatīdām, kas nav māsas hromatīdas; pārējās divas paliek nesakrustotas. Krustošanās rezultātā notiek apmaiņa ar katras iesaistītās hromatīdas segmentiem, DNS un ar to saistīto hromatīna proteīnu. Ģenētiski šo procesu sauc par rekombināciju.
Metafāze I
Hromosomas izkārtojas gar vārpstas šķiedru ekvatoriālo (centrālo līniju) homoloģiskos pāros.
Anafāze I
Hromosomas tiek sadalītas tā, lai abās šūnas pusēs to būtu vienāds daudzums. Tā kā cilvēka šūnā ir 46 hromosomas, abās pusēs ir 23 hromosomas.
(Notiek citokinēze, šūnas dalīšanās divās daļās. Šūna sadalās.)
Telofāze I
Abas meitas šūnas ir pilnībā sadalītas, veidojas nukleotiskais apvalks, un hromosomas kļūst mazāk redzamas. Katrā šūnā ir 23 hromosomas.
Meioze II
Abas šūnas gatavojas atkārtotai dalīšanai posmā, kas pazīstams kā interkinēze jeb interfāze II. Abas šīs šūnas iziet meiozi II.
II fāze
Hromosomas kļūst redzamas, kodola apvalks izzūd un centriolas veido vārpstas šķiedras.
Metafāze II
Hromosomas izkārtojas gar vārpstas šķiedru viduslīniju.
Anafāze II
Hromosomas sadalās divās hromatīdēs. Hromatīdas ir divas DNS (dezoksiribo-nukleīnskābes) virtenes, kas veido hromosomu. Tās savieno viduspunkts, ko sauc par centromēru.
(Notiek citokinēze. Šūna dalās.)
Telofāze II
Šūnas ir pilnībā sadalītas. Kodola apvalks pārveidojas, un rodas četras jaunas šūnas ar atšķirīgu DNS.
Vīriešiem visas četras šūnas kļūst par spermu. Sievietēm tikai viena no tām kļūst par nobriedušu olšūnu, bet pārējās trīs atkal uzsūcas organismā.
Notikumi, kas saistīti ar mejozi un kuros vērojams hromosomu krustošanās.
Problēmas
Cilvēkiem ir daži stāvokļi, ko izraisa kļūdaina meioze. Piemēri ir šādi:
- Dauna sindroms - 21. hromosomas trisomija
- Patau sindroms - 13. hromosomas trisomija
- Edvardsa sindroms - 18. hromosomas trisomija
- Klinefeltera sindroms - papildu X hromosomas vīriešiem, t. i., XXY, XXXY, XXXXY.
- Tērnera sindroms - vienas X hromosomas trūkums sievietēm, t. i., XO.
- Trīs X sindroms - papildu X hromosoma sievietēm.
- XYY sindroms - papildu Y hromosoma vīriešiem
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir meioze?
A: Meioze ir šūnu dalīšanās veids, kuras rezultātā šūnās ir puse no normālā hromosomu skaita - pa vienai hromosomai katrā pārī. To sauc arī par reducējošo dalījumu.
J: Kā meioze palielina ģenētisko mainību?
A: Meioze palielina ģenētisko variāciju, radot jaunas gēnu kombinācijas, izmantojot krustenisko savienošanu I profāzes laikā un nejaušu segregāciju I anafāzes laikā. Kā meioze palielina ģenētisko variāciju?
J: Kas ir dzimumšūnas?
A: Gametas ir īpašas šūnas, ko sauc par dzimumšūnām jeb haploīdām šūnām, kurām ir tikai puse hromosomu, salīdzinot ar parastām ķermeņa šūnām (somatiskām šūnām).
J: Kas ir somatiskais šūnu skaits?
Atbilde: Hromosomu pamatskaitli kādas sugas ķermeņa šūnās sauc par somatisko skaitu, un to apzīmē ar 2n. Cilvēkam 2n = 46, tātad mums ir 46 hromosomas.
J: Cik hromosomu ir gametās?
A: Gametās ir n hromosomu, kas cilvēkam ir 23 hromosomas. Tātad parastos diploīdos organismos ir divas katras hromosomas kopijas - pa vienai no katra vecāka (23x2=46). Vienīgais izņēmums no šī noteikuma ir dzimumhromosomas; zīdītāju mātītēm ir divas X hromosomas, bet tēviņiem ir viena X un viena Y hromosoma.
J. Vai meioze notiek arhejās vai baktērijās?
Atbilde: Nē, meioze nenotiek arhejās vai baktērijās, tās vairojas ar vienkāršu šūnu dalīšanos.
J: Vai vienšūnu organismu vidū pastāv dzimumvairošanās?
A Jā, dzimumvairošanās notiek arī vienšūnu organismu vidū, jo arī tie izmanto mejozi, lai vairotos dzimumdzīvi.
