Τι είναι το απλοειδές;

Ένα απλοειδές κύτταρο είναι ένα κύτταρο που περιέχει μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων.

Όταν κοιτάτε τον κόσμο γύρω σας, την ευρεία ποικιλομορφία των ανθρώπων και των ζώων και την πλειονότητα των άλλων ευκαρυωτικών οργανισμών, κοιτάτε διπλοειδή οργανισμούς. Διπλοειδές κύτταρο ή οργανισμός είναι αυτό που περιέχει δύο σετ χρωμοσωμάτων, ένα από ένα αρσενικό και ένα από ένα θηλυκό. Ωστόσο, όπως πολλοί από εσάς γνωρίζετε ήδη, κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, ένα σπέρμα και ένα ωάριο ενώνονται για να σχηματίσουν ένα έμβρυο. Αυτό το έμβρυο είναι επίσης ένα διπλοειδές κύτταρο και θα αναπαραχθεί και θα διαιρεθεί εκατομμύρια φορές για να δημιουργήσει έναν άνθρωπο—ή οποιονδήποτε άλλο ευκαρυωτικό οργανισμό που αναπαράγεται σεξουαλικά.

Αυτό που ίσως δεν γνωρίζετε είναι ότι το σπέρμα και το ωάριο - οι γαμέτες - είναι απλοειδή κύτταρα, που σημαίνει ότι περιέχουν μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων, καθιστώντας τα μοναδικά και επίσης απίστευτα σημαντικά στη διαδικασία της αναπαραγωγής. Τα απλοειδή κύτταρα υπάρχουν μόνο ως γαμέτες στους ανθρώπους και στους περισσότερους άλλους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, αν και υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις, οι οποίες θα εξηγηθούν στο τέλος αυτού του άρθρου.

Τι σημαίνει απλοειδές;

Όπως αναφέρθηκε, ένα απλοειδές κύτταρο είναι αυτό που περιέχει μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Αυτό μπορεί να είναι είτε από ένα αρσενικό είτε από ένα θηλυκό του είδους, και υπάρχουν έτσι ώστε ο σωστός αριθμός χρωμοσωμάτων να περάσει στην επόμενη γενιά. Εάν τα απλοειδή κύτταρα δεν εμπλέκονταν στη σεξουαλική αναπαραγωγή, κάθε διαδοχική γενιά θα περιείχε διπλάσια χρωμοσώματα, καθιστώντας τον πυρήνα πυκνό, βαρύ και μη διαχειρίσιμο.

Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, τα απλοειδή κύτταρα μπαίνουν στο παιχνίδι κατά την αναπαραγωγή των σεξουαλικών κυττάρων, γνωστά και ως κύτταρα γεννητικής γραμμής. Αυτά τα κύτταρα προέλευσης μπορούν να βρεθούν στους όρχεις των αρσενικών (στον άνθρωπο) και στις ωοθήκες στις γυναίκες (στους ανθρώπους). Αυτά τα γεννητικά κύτταρα θα υποστούν τη διαδικασία της μείωσης, η οποία ξεκινά με ένα διπλοειδές κύτταρο και τελειώνει με τέσσερα απλοειδή κύτταρα. Αυτό είναι διαφορετικό από τη μίτωση, κατά την οποία ένα διπλοειδές κύτταρο αντιγράφεται και διαιρείται, με αποτέλεσμα δύο διπλοειδή κύτταρα.

(Προστασία φωτογραφίας :Ali zifan/Wikimedia Commons)

Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτήν την έννοια, θα παρέχουμε μια σύντομη ανασκόπηση της μείωσης, αν και μια πιο λεπτομερής εξήγηση μπορεί να βρεθεί εδώ.

Η μείωση ξεκινά με τα κύτταρα της βλαστικής γραμμής, τα οποία είναι διπλοειδή. Αυτά τα κύτταρα θα υποβληθούν σε Meiosis I και Meiosis II, η οποία θα έχει ως αποτέλεσμα τα επιθυμητά απλοειδή κύτταρα (gametes) που απαιτούνται για τη σεξουαλική αναπαραγωγή. Πριν από τη Meiosis I, όλα τα χρωμοσώματα στο κύτταρο θα διπλασιαστούν, με αποτέλεσμα ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια της μείωσης Ι, αυτά τα ομόλογα χρωμοσώματα θα υποβληθούν σε διασταύρωση, μια διαδικασία που παράγει περισσότερη γενετική ποικιλομορφία στα θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν μέσω ανταλλαγής και επιδιόρθωσης DNA στα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα. Στο τέλος της Meiosis I, αυτά τα ομόλογα χρωμοσώματα θα χωριστούν σε δύο νέα μοναδικά θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία θα έχει 46 χρωμοσώματα.

(Φωτογραφία :Rdbickel/Wikimedia Commons)

Κατά τη διάρκεια της Meiosis II, οι αδελφές χρωματίδες (κλασική χρωμοσωμική δομή σε σχήμα Χ) θα χωριστούν από τις ίνες της ατράκτου και θα ασφαλιστούν σε δύο νέα θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία θα έχει μόνο 23 χρωμοσώματα, καθιστώντας τα απλοειδή στη φύση τους. Μόλις σχηματιστούν αυτοί οι απλοειδείς γαμέτες (σπερματοζωάριο και ωάριο), μπορούν να ενωθούν κατά τη γονιμοποίηση για να σχηματίσουν το διπλοειδές έμβρυο.

Απλοειδή κύτταρα σε ορισμένα φυτά και έντομα

Ενώ αυτή η διαδικασία είναι αρκετά γνωστή και απλή σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς όπως ο άνθρωπος και άλλα ζώα, υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις, όπου οι οργανισμοί θα παράγουν απλοειδή κύτταρα σε ορισμένα σημεία της ζωής τους. Ορισμένα είδη φυκιών και μυκήτων έχουν δύο πιθανές μεθόδους αναπαραγωγής, είτε ασεξουαλική είτε σεξουαλική. Όταν υποβάλλονται σε σεξουαλική αναπαραγωγή, ο ζυγώτης που σχηματίζεται μετά τη γονιμοποίηση θα υποστεί μείωση, η οποία θα οδηγήσει σε τέσσερα απλοειδή σπόρια.

Στον κόσμο των εντόμων υπάρχουν επίσης απλοειδή κύτταρα και παίζουν βασικό ρόλο. Στα μυρμήγκια και τις σφήκες, για παράδειγμα, τα έντομα αναπτύσσονται από αυγά που είναι μη γονιμοποιημένα απλοειδή κύτταρα, που σημαίνει ότι τα μυρμήγκια και οι σφήκες είναι απλοειδείς οργανισμοί.

Τα απλοειδή κύτταρα είναι καλά κατανοητά, αλλά συνεχίζουν να μελετώνται από ερευνητές, ιδιαίτερα καθώς εφαρμόζονται στην έρευνα για γενετικά ελαττώματα, υπολειπόμενα γονίδια και πιθανές τεχνικές χειρισμού της χρωμοσωμικής ισορροπίας μέσω γενετικού ελέγχου.

Μια τελευταία λέξη

Ενώ υπάρχουν πολλά παραδείγματα απλοειδών κυττάρων και οργανισμών στη φύση, το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι χωρίς απλοειδή κύτταρα σε ευκαρυωτικά κύτταρα, η σεξουαλική αναπαραγωγή θα ήταν πολύ λιγότερο αποτελεσματική και η ύπαρξη πιο πολύπλοκων οργανισμών θα ήταν αδύνατη. Δεδομένου ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή και η εξάρτησή της από απλοειδή κύτταρα επιτρέπει τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε, η κατανόηση της δραστηριότητας και της χρωμοσωμικής τους σημασίας είναι εξαιρετικά σημαντική!