Мейоз

Мейоз как часть полового размножения

Значение удобрения

Потомство получает набор хромосом от каждого родителя, так что, в общем, половина его наследственности поступает от каждого родителя. Но два набора хромосом не идентичны родительским хромосомам. Это связано с тем, что они изменяются во время редукционного деления с помощью процесса, называемого кроссовером.

Значение мейоза

Это дважды:

1. Во-первых, уменьшить хромосомы в каждой яйцеклетке или сперме до одного набора.

Две хромосомы в паре не идентичны, так как в любом конкретном локусе хромосом на двух хромосомах могут присутствовать различные аллели (формы гена). Подумайте о каждой паре хромосом, по одному набору от каждого родителя. Из каждой пары в каждую гамету входит только один. Так что, во-первых, гаметы отличаются, потому что в каждой паре у гаметы может быть хромосома отца или матери. Это называется "независимый ассортимент".

2. Позволить перекрещивание между каждой парой родительских хромосом. Пересечение изменяет то, какие аллели сидят на определенной хромосоме.

Итак, хоть их и описывают как "мамины" и "отцовские" хромосомы, на практике хромосомы гаметы не все совпадают с хромосомами родителей. Это связано с тем, что в процессе мейоза происходит обмен хромосомами.

Хотя гаметы имеют только один набор хромосом, этот набор представляет собой перетасованную смесь генетического материала от обоих родителей. Каждая яйцеклетка или сперматозоид может иметь разный набор аллелей из родительских хромосом.

Как и при перетасовке колоды карт, можно получить множество различных комбинаций генов без изменения (мутации) в любом отдельном гене. Однако мутации все же происходят, и они могут добавлять аллели, которых раньше не было в популяции. В любом случае, перестановка увеличивает разнообразие потомства, и разнообразие дает, по крайней мере, некоторым из потомков больше шансов выжить в трудные времена. Перестановка аллелей, происходящая в мейозе, может быть причиной того, что половое размножение вообще существует.

"Нетрудно придумать причины, по которым сексуальные группы населения должны иметь долгосрочные преимущества перед асексуальными. Они могут развиваться быстрее, чтобы соответствовать меняющимся обстоятельствам..."

Особые случаи

Циклический партеногенез

В нескольких достаточно крупных таксонах (группах организмов) используется циклический партеногенез. Это когда несколько поколений рождаются девственниками, а затем происходит поколение с нормальным половым размножением. Примерами могут служить тля и кладоцераны (маленькие ракообразные, называемые водяными блохами). Тли обычно действуют следующим образом: когда погода хорошая, а хозяева растений в лучшем состоянии, они используют партеногенез. В конце сезона, когда погода ухудшается, они используют половое размножение. Эта система размножения называется апогамией.

В партеногенезе яйцеклетки содержат только генетический материал матери, и они не оплодотворяются. Яйцеклетки могут вырабатываться как при мейозе, так и при митозе. При мейозе скрещивание приводит к образованию генетического отпечатка пальца, который несколько отличается от отпечатка матери. Таким образом, отпрыски партеногенетической зеленой мушки не идентичны, и проявляют некоторые генетические различия: некоторые сегменты хромосом различаются из-за мейоза. Митоз производит идентичное потомство.

Среди этих партеногенетических таксонов есть ряд видов, которые полностью отказались от пола.

Потеря сексуальности

Несколько эукариотных организмов полностью утратили способность к половому размножению, а потому не имеют мейоза. К ним относятся бделлоидныеколовратки, которые размножаются только партеногенезом.

Детали мейоза

Мейоз можно разделить на мейоз I и мейоз II.

Мейоз I

Функция первого дивизиона - разрешить пересечение. Как и митоз, мейоз включает в себя профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза I

Хромосомы становятся видимыми, ядерная оболочка исчезает, а центриолы (в верхней и нижней части ядра) начинают образовывать веретенообразные волокна, огибающие хромосомы.

На этом этапе каждая хромосома делится на две сестринские хроматики, удерживаемые вместе центромами. Теперь парные хромосомы имеют четыре хроматиды (2 набора "сестер"), спрессованные вместе. Скрещивание происходит между двумя несестринскими хроматидами; два других остаются нескрещиваемыми. В результате скрещивания происходит обмен сегментами каждого из участвующих хроматидов, ДНК и связанного с ними белка хроматина. Генетически этот процесс называется рекомбинацией.

Метафаза I

Хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной (центральной) линии волокон шпинделя в гомологичных парах.

Анафаза I

Хромосомы разделены таким образом, чтобы с обеих сторон клетки было равное количество. Как Есть 46 хромосом в человеческой клетке, 23 в конечном итоге с обеих сторон.

(Цитокинез, деление клеток на две, происходит. Клетка делится.)

Телофаза I

Две дочерние клетки полностью разделены, образуется нуклеиновая оболочка и хромосомы становятся менее заметными. Есть 23 хромосом в каждой из этих клеток.

Мейоз II

Две клетки готовятся к повторному делению на стадию, известную как интеркинез или интерфаза II. Обе эти клетки пройдут через мейоз II.

Профаза II

Хромосомы становятся видимыми, ядерная оболочка исчезает, а центриолы образуют шпиндельные волокна.

Метафаза II

Хромосомы выстраиваются вдоль средней линии на волокнах шпинделя.

Анафаза II

Хромосомы расщепляются на две хроматиды. Хроматиды - это две нити ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), составляющие хромосому. К ним присоединяется среднее звено, называемое центромером.

(Цитокинез происходит. Клетка делится.)

Телофаза II

Клетки полностью разделены. Создаются реформы нуклеиновой оболочки и четыре новые клетки с разной ДНК.

У мужчин все четыре клетки становятся спермой. У самок только одна становится зрелой яйцеклеткой, а остальные три вновь всасываются в организм.

События с участием мейоза, показывающие хромосомный кроссовер

Проблемы

У людей есть определенные условия, которые вызваны мейозом, который пошёл не так. Примеры таковы:

• синдром Дауна - трисомия хромосомы 21
• синдром Патау - трисомия хромосомы 13
• синдром Эдвардса - трисомия хромосомы 18
• Синдром Клайнфелтера - дополнительные Х-хромосомы у мужчин - т.е. XXY, XXXY, XXXXY
• Синдром Тернера - отсутствие одной Х-хромосомы у женщин - т.е. XO
• Синдром тройного Х - дополнительная Х-хромосома у самок
• Синдром XYY - дополнительная Y-хромосома у мужчин.