Τι είναι η Meiosis; Ορισμός και στάδια
Η μείωση είναι διαφορετική από τη μίτωση, καθώς 4 απλοειδή κύτταρα είναι το τελικό αποτέλεσμα, ενώ το τελικό αποτέλεσμα στη μίτωση είναι 2 διπλοειδή κύτταρα. Η μείωση ισχύει μόνο για τα σεξουαλικά κύτταρα, δηλαδή τα κύτταρα γεννητικής σειράς που μπορούν να βρεθούν στους άρρενες όρχεις και στις γυναικείες ωοθήκες.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά πράγματα σχετικά με τους ζωντανούς οργανισμούς, και συγκεκριμένα τα ανθρώπινα όντα, είναι η ικανότητα να ανανεώνουμε συνεχώς τα κύτταρά μας μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής διαίρεσης. Στους ανθρώπους, αυτό δεν ισχύει για όλα τα κύτταρα, όπως νευρώνες, κύτταρα δέρματος, καρδιακά κύτταρα και λιποκύτταρα, αλλά για τους περισσότερους από 200 άλλους τύπους κυττάρων στο σώμα, η κυτταρική διαίρεση είναι ο θεμελιώδης σκοπός τους — η μετάδοση γενετικού υλικού, ένα εγχειρίδιο οδηγιών, από μόνο του, για υγιή νέα κύτταρα.
Υπάρχουν δύο μορφές κυτταρικής διαίρεσης στο σώμα. Η μίτωση είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται από τα σωματικά κύτταρα, τα οποία αποτελούν τη συντριπτική πλειονότητα του σώματός μας, και είναι υπεύθυνα για την κυτταρική διαίρεση σε ιστούς, όργανα, φλέβες κ.λπ. Η δεύτερη μορφή κυτταρικής διαίρεσης, η μείωση, είναι πολύ πιο εξειδικευμένο και συγκεκριμένα εντοπίζεται, δηλαδή στα αναπαραγωγικά κύτταρα ενός οργανισμού. Για λόγους απλότητας, θα εξετάσουμε τη μείωση από μια πρωταρχικά ανθρώπινη προοπτική, αν και εμφανίζεται σε όλα τα ζώα και τα φυτά εντός των αντίστοιχων σεξουαλικών κυττάρων και οργάνων τους. Πιο συγκεκριμένα, η μείωση μπορεί να βρεθεί σε όλα τα σεξουαλικά αναπαραγόμενα ζώα, φυτά και μύκητες, είτε είναι μονοκύτταροι είτε πολυκύτταροι ευκαρυώτες.
Τι είναι η Meiosis;
Η μείωση είναι διαφορετική από τη μίτωση, καθώς 4 απλοειδή κύτταρα είναι το τελικό αποτέλεσμα, ενώ το τελικό αποτέλεσμα στη μίτωση είναι 2 διπλοειδή κύτταρα. Η μείωση ισχύει μόνο για τα σεξουαλικά κύτταρα, δηλαδή τα κύτταρα γεννητικής γραμμής που μπορούν να βρεθούν στους όρχεις των αρσενικών και στις θηλυκές ωοθήκες. Αυτά τα κύτταρα της βλαστικής σειράς σε έναν διπλοειδή οργανισμό, όπως ο άνθρωπος, είναι διπλοειδούς φύσης. Διπλοειδές σημαίνει ότι διαθέτει δύο σετ χρωμοσωμάτων, ένα από το αρσενικό και ένα από το θηλυκό. Απλοειδές, από την άλλη πλευρά, αναφέρεται σε κύτταρα που περιέχουν μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Ο μοναδικός σκοπός της μείωσης είναι να παράγει τους γαμέτες -ωάρια και σπέρμα- και να περιέχει το μισό ακριβώς αριθμό χρωμοσωμάτων του αρχικού κυττάρου γεννητικής σειράς.
Η εξήγηση ολόκληρου του κυτταρικού κύκλου ζωής ξεφεύγει από το πεδίο αυτού του άρθρου, αλλά πριν από την έναρξη της μείωσης, κατά τη φάση S της μεσοφάσης, όλο το DNA στα κύτταρα της βλαστικής σειράς αντιγράφεται, έτσι ώστε κάθε κύτταρο περιέχει δύο αντίγραφα πανομοιότυπων γενετικό υλικό. Αυτά τα αντίγραφα δεσμεύονται από ένα κεντρομερές και αναφέρονται ως αδελφές χρωματίδες. Σε αυτό το σημείο, όταν όλα τα χρωμοσώματα έχουν αντιγραφεί, μπορεί να ξεκινήσει η μείωση!
Στάδια μείωσης
Η μείωση μπορεί να χωριστεί σε δύο κύριες ενότητες—Μείωση Ι και Μείωση II—καθώς υπάρχουν δύο γεγονότα κυτταρικής διαίρεσης που λαμβάνουν χώρα. Κάθε ένα από αυτά τα τμήματα περιλαμβάνει τέσσερα μικρότερα στάδια, πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση, που υπάρχουν και κατά τις μιτωτικές διαιρέσεις.
Μείωση Ι
Η μείωση ξεκινά με την Πρόφαση Ι, στην οποία τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται σε πιο διαχειρίσιμα μεγέθη και πυκνότητες και η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται. Τα ομόλογα χρωμοσώματα θα ζευγαρώσουν και θα συνδεθούν με πρωτεϊνικά ικριώματα, οπότε μπορεί να συμβεί γενετικός ανασυνδυασμός (crossing-over). Σε θέσεις στα χρωμοσώματα που ονομάζονται chiasmata, τα ομόλογα χρωμοσώματα διασταυρώνονται και ανταλλάσσουν γενετικό υλικό, επιτρέποντας περισσότερη γενετική ποικιλότητα στους απογόνους που προκύπτουν.
Μόλις ολοκληρωθεί αυτή η ανταλλαγή τμημάτων χρωμοσώματος, θα ξεκινήσει η μετάφαση Ι. Το πρωτεϊνικό ικρίωμα θα διαλυθεί και τα ομόλογα χρωμοσώματα θα αρχίσουν να παρατάσσονται κατά μήκος της πλάκας μετάφασης, καθοδηγούμενα από ίνες ατράκτου, οι οποίες προέρχονται από τα κεντροσώματα σε κάθε πόλο του κυττάρου. Κατά τη διάρκεια της αναφάσης Ι, αυτές οι ίδιες ίνες ατράκτου αρχίζουν να τραβούν τα ομόλογα χρωμοσώματα σε αντίθετες πλευρές. Η αποσύνδεση—αποτυχία να διαχωριστούν σωστά τα ομόλογα χρωμοσώματα—σε αυτό το στάδιο μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ανωμαλίες στους προκύπτοντες γαμέτες.
(Φωτογραφία :Rdbickel/Wikimedia Commons)
Το τελικό στάδιο της μείωσης Ι είναι η τελόφαση Ι, στην οποία τα χρωμοσώματα θα αρχίσουν να αποσυμπυκνώνονται. Σε ορισμένους οργανισμούς, η πυρηνική μεμβράνη θα αρχίσει να αναμορφώνεται, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Το τελευταίο βήμα της τελοφάσης είναι η πραγματική διαίρεση των δύο κυττάρων στα αντίστοιχα θυγατρικά τους κύτταρα, καθένα από τα οποία περιέχει ένα σύνολο χρωμοσωμάτων (δύο αδελφές χρωματίδες).
Μείωση II
Μόλις σχηματιστούν τα δύο θυγατρικά κύτταρα, το δεύτερο γεγονός κυτταρικής διαίρεσης ξεκινά σχεδόν αμέσως. Σε αυτούς τους οργανισμούς όπου το DNA αποσυμπυκνώνεται και η πυρηνική μεμβράνη αναμορφώνεται κατά τη διάρκεια της τελόφασης Ι, αυτή η διαδικασία θα αντιστραφεί στην προφάση II. Τα κεντροσώματα των θυγατρικών κυττάρων θα μετακινηθούν επίσης στους αντίθετους πόλους από εκεί που ήταν κατά τη διάρκεια της μείωσης Ι. Στη μετάφαση II, οι ίνες της ατράκτου εκτείνονται και πάλι και συνδέονται με τα κεντρομερή που συνδέουν τις δύο αδελφές χρωματίδες. Αυτές οι ίνες ατράκτου θα βοηθήσουν στην ευθυγράμμιση των ζευγών των αδελφών χρωματιδών στην πλάκα μετάφασης.
(Φωτογραφία :Ali zifan/Wikimedia Commons)
Κατά τη διάρκεια της αναφάσης ΙΙ, οι ίνες της ατράκτου θα αρχίσουν να συστέλλονται, τραβώντας τις αδελφές χρωματίδες, οι οποίες τώρα αναφέρονται ως χρωμοσώματα. Παρόμοια με αυτό το στάδιο στη μείωση Ι, είναι σημαντικό όλα τα χρωμοσώματα να διαχωρίζονται σωστά, διαφορετικά μπορεί να οδηγήσει σε ανευπλοειδία - μια κατάσταση όπου ένα κύτταρο έχει έναν μη φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων, που μπορεί να οδηγήσει σε γενετικές διαταραχές και αναπηρίες. Μόλις οι επιμέρους χρωματίδες (χρωμοσώματα) μεταναστεύσουν στους πόλους του κυττάρου, μπορεί να ξεκινήσει η τελοφάση II. Τα χρωμοσώματα θα αποσυμπυκνωθούν στις απίστευτα μακριές δέσμες γενετικού υλικού τους, ενώ η πυρηνική μεμβράνη θα αναμορφωθεί. Τέλος, η μακρά διαδικασία της μείωσης φτάνει στο τέλος της, όταν τα δύο θυγατρικά κύτταρα διαιρούνται, αφήνοντας πίσω τέσσερα απλοειδή κύτταρα, καθένα από τα οποία περιέχει ένα μοναδικό σύνολο χρωμοσωμάτων (23 χρωμοσώματα).
Σημασία της μείωσης
Η σημασία αυτής της διαδικασίας κυτταρικής διαίρεσης θα πρέπει να είναι μάλλον προφανής - έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή γαμετών. Στον άνθρωπο, το σπέρμα και τα ωάρια που παράγονται μέσω της διαδικασίας μείωσης μπορούν να συνεχίσουν να συγχωνεύονται κατά τη διαδικασία της γονιμοποίησης, δημιουργώντας τελικά έναν άνθρωπο! Χωρίς αυτές τις περίπλοκες διαδικασίες—και την ακριβή εκτέλεσή τους—δεν θα καθόσαστε εδώ και διαβάζετε αυτό το άρθρο αυτή τη στιγμή!
(Φωτογραφία :Swart et al/Wikimedia Commons)
