Τι είναι ο Γαμετέ;
Ο γαμετής είναι ένα εξειδικευμένο σεξουαλικό κύτταρο που περιέχει το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων του γονέα. Στους ανθρώπους, ο θηλυκός γαμέτης ονομάζεται ωάριο ή ωάριο, ενώ ο αρσενικός γαμέτης ονομάζεται σπέρμα.
Ο πλανήτης Γη πιστεύεται ότι κατοικείται από πάνω από δέκα εκατομμύρια είδη οργανισμών, και παρόλο που τα μέλη αυτών των ειδών δεν είναι αθάνατα και τελικά πεθαίνουν, το είδος δεν παύει εντελώς να υπάρχει. Αυτή η συνέχεια ενός συγκεκριμένου είδους από γενιά σε γενιά συμβαίνει μέσω της «αναπαραγωγής». Η αναπαραγωγή είναι η βιολογική διαδικασία με την οποία ένας οργανισμός γεννά τα μικρά του ή τους απογόνους του παρόμοιους με τον εαυτό του. Υπάρχει ένα τεράστιο εύρος ποικιλομορφίας στον βιολογικό κόσμο, επομένως τα βακτήρια θα αναπαραχθούν διαφορετικά από ένα πολυκύτταρο φυτό και ένα φυτό θα αναπαραχθεί μέσω ενός μηχανισμού που είναι πολύ διαφορετικός από εμάς τους ανθρώπους.
Τι είναι ένας γαμετής;
Η αναπαραγωγή στους ανθρώπους συμβαίνει μέσω της σεξουαλικής αναπαραγωγής, η οποία περιλαμβάνει τη σύντηξη γαμετών. Οι γαμέτες είναι εξειδικευμένα σεξουαλικά κύτταρα που περιέχουν το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων του γονέα. Στον άνθρωπο, ο θηλυκός γαμέτης ονομάζεται ωάριο ή ωάριο, ενώ ο αρσενικός γαμέτης ονομάζεται σπέρμα. Η ανθρώπινη ανάπτυξη ξεκινά με τη γονιμοποίηση - μια διαδικασία κατά την οποία ένα σπέρμα και ένα ωάριο ενώνονται για να σχηματίσουν ένα ενιαίο κύτταρο, που ονομάζεται ζυγώτης. Αυτός ο ζυγώτης συνεχίζει να πολλαπλασιάζεται και να μεγαλώνει σε ένα ολόκληρο άτομο, μοναδικό και διαφορετικό από κανέναν άλλο άνθρωπο. Οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη ή 46 χρωμοσώματα. Αυτός ο ζυγώτης σχηματίζεται από τον αρσενικό γαμετή, ο οποίος περιέχει το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (απλοειδές=n) από τον πατέρα, και τον θηλυκό γαμίτη, που περιέχει το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (απλοειδές=n) από τη μητέρα. Έτσι, ο συνδυασμός τους δημιουργεί έναν ζυγώτη με ένα ολόκληρο σύνολο χρωμοσωμάτων (διπλοειδές=2n) που χρειάζονται για την ανθρώπινη ύπαρξη. Φανταστείτε δύο μισά ενός μήλου να είναι ο αρσενικός και ο θηλυκός γαμέτης και να ενώνονται για να σχηματίσουν ένα ολόκληρο μήλο.
Πώς σχηματίζονται οι γαμέτες;
Οι θηλυκοί και αρσενικοί γαμέτες (ωοκύτταρα και σπέρμα) σχηματίζονται με μια διαδικασία γαμετογένεσης. Όλα τα κύτταρα του σώματος περιέχουν έναν σταθερό αριθμό χρωμοσωμάτων, τα οποία είναι χαρακτηριστικά για το είδος στο οποίο ανήκουν. Για παράδειγμα, τα κρεμμύδια έχουν 16 χρωμοσώματα, ένα μπιζέλι κήπου έχει 14 χρωμοσώματα και στην περίπτωση των ανθρώπων, όλα τα κύτταρά μας περιέχουν 46 χρωμοσώματα, που ονομάζονται επίσης διπλοειδή κύτταρα. Η εξαίρεση σε αυτό είναι οι γαμέτες μας - το σπέρμα και το ωάριο - που περιέχουν μόνο 23 χρωμοσώματα το καθένα (απλοειδή κύτταρα). Αυτή η μείωση στα χρωμοσώματα συμβαίνει μέσω της διαδικασίας της μείωσης. Αναφέρεται επίσης ως αναγωγική διαίρεση, καθώς τα χρωμοσώματα στα θυγατρικά κύτταρα μειώνονται από διπλοειδή σε απλοειδή αριθμό.
Η σημασία της μείωσης κατά τον σχηματισμό γαμετών
Όλα τα κύτταρα του σώματός μας, εκτός από τους γαμέτες, διαιρούνται με μίτωση, όπου το ένα γονικό κύτταρο παράγει δύο θυγατρικά κύτταρα, αλλά η μείωση οδηγεί σε τέσσερα θυγατρικά κύτταρα με το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων. Ας καταλάβουμε γιατί οι γαμέτες περνούν από αυτή τη διαφορετική διαδικασία μείωσης.
- Η μείωση αποκαθιστά τον αρχικό αριθμό των χρωμοσωμάτων – Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, όλα τα κύτταρά μας υποτίθεται ότι έχουν διπλοειδή χρωμοσώματα (2n), αλλά κατά τη διάρκεια του σχηματισμού γαμετών, υπάρχει μια αναγωγική διαίρεση από διπλοειδή (2n) σε απλοειδή (n) χρωμοσώματα. Όταν ένας απλοειδής αρσενικός (n) γαμίτης συντήκεται με έναν απλοειδή θηλυκό (n) γαμίτη, καταλήγει πάλι σε έναν ζυγώτη με τον αρχικό μας αριθμό χρωμοσωμάτων, δηλ. διπλοειδές (2n). Αυτό είναι απαραίτητο για την ανθρώπινη ύπαρξη και τη διάδοση των ειδών.
- Παραλλαγές – Κατά τη διάρκεια της μείωσης, καθώς το γονικό κύτταρο διαιρείται σε τέσσερα θυγατρικά κύτταρα, λαμβάνει χώρα μια διασταύρωση των χρωμοσωμάτων. Το αποτέλεσμα αυτού είναι ότι καθένα από τα τέσσερα θυγατρικά κύτταρα γαμετών έχει μια γενετική σύνθεση που είναι διαφορετική από το γονικό κύτταρο.
- Εμφάνιση κρυφών χαρακτηριστικών – Εφόσον υπάρχει τυχαία διασταύρωση χρωμοσωμικής ύλης κατά τη διάρκεια της μείωσης, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την έκφραση ορισμένων χαρακτηριστικών και χαρακτήρων στο παιδί που πιθανώς καταστέλλονταν από τους γονείς.
The Female Gamete (Ovum)
(Φωτογραφία:Μία Νικολακούδη/Wikimedia Commons)
Ο θηλυκός γαμέτης ή ωάριο είναι πιο γνωστός ως ωάριο και παράγεται από τις ωοθήκες. Οι ωοθήκες παράγουν περίπου 2 εκατομμύρια πρωτογενή ωάρια σε ένα νεογέννητο κορίτσι, αλλά αυτό μειώνεται σε περίπου 40.000 πρωτογενή ωοκύτταρα όταν το κορίτσι αναπτύσσεται στην παιδική ηλικία και φτάνει στην εφηβεία. Από αυτά, μόνο περίπου 400 γίνονται δευτερογενή ωοκύτταρα και αντιδρούν στην επίδραση των ορμονών. Ένα από αυτά τα ωάρια ωριμάζει περίπου κάθε 4 εβδομάδες και απελευθερώνεται κατά την ωορρηξία έως ότου το κορίτσι φτάσει περίπου στα 45-50 χρόνια, ένα στάδιο της ζωής που ονομάζεται εμμηνόπαυση. Σε σύγκριση με ένα σπερματοζωάριο, το ωάριο είναι μια μεγάλη, στρογγυλή δομή με διάμετρο περίπου 100-120 μικρά. στην πραγματικότητα, το ωάριο είναι ένα από τα μεγαλύτερα κύτταρα που παράγονται από το ανθρώπινο σώμα! Το ωάριο που είναι μεγαλύτερο από το σπέρμα οφείλεται στο σχεδιασμό. Το μεγάλο μέγεθος του ωαρίου του επιτρέπει να συγκρατείται στο κυτταρόπλασμα και να αποθηκεύει τροφή που χρειάζεται για να θρέψει το έμβρυο εάν λάβει χώρα γονιμοποίηση. Το ωάριο έχει επίσης έναν πυρήνα, ο οποίος περιέχει 23 χρωμοσώματα από τη μητέρα. Το ωάριο ή το ωάριο περικλείεται σε ένα παχύ, προστατευτικό στρώμα που ονομάζεται διαφανής ζώνη, στην εξωτερική επιφάνεια του οποίου υπάρχουν πολλά στρώματα κυττάρων που ονομάζονται corona radiata. Η διαφανής ζώνη υποστηρίζει φυσικά το μεγαλύτερο μέρος του ωαρίου από το εξωτερικό και το προστατεύει από σωματικές βλάβες, ενώ λειτουργεί ως ειδικός για κάθε είδος φραγμός στον οποίο μπορούν να διεισδύσουν μόνο συγκεκριμένα σπερματοζωάρια (δηλαδή αυτά του ίδιου είδους).
Ο αρσενικός γαμετός (σπέρμα)
Ο αρσενικός γαμέτης ή το σπέρμα είναι πολύ μικρότερος από το ωάριο και έχει σχήμα κουπιού με στρογγυλεμένη κεφαλή (4-5 microns μήκος και 2-3 microns πλάτος), καθώς και μακριά ουρά ή μαστίγιο (50 microns μήκος) , το οποίο παρέχει κινητικότητα στο σπέρμα. Ο λαιμός του σπέρματος είναι ο σύνδεσμος μεταξύ κεφαλής και ουράς. Η κεφαλή του σπέρματος περιέχει τον πυρήνα, με 23 χρωμοσώματα, που καλύπτεται από μια δομή που μοιάζει με καπάκι που ονομάζεται ακροσωμάτιο, το οποίο περιέχει ένζυμα. Αυτά τα ένζυμα βοηθούν το σπέρμα να διεισδύσει στα στρώματα της ακτινωτής κορώνας και της διαφανούς ζώνης του ωαρίου κατά τη διάρκεια της γονιμοποίησης. Η ουρά του σπέρματος αποτελείται από τρία τμήματα, δηλαδή το μεσαίο κομμάτι, το κύριο κομμάτι και το τελικό κομμάτι. Το μεσαίο κομμάτι περιέχει τα μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν στο σπέρμα την ενέργεια που απαιτείται για την κινητικότητα. Αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια σπερματοζωάρια παράγονται σε άνδρες κάθε μέρα από την εφηβεία και μετά.
Ο ρόλος που παίζουν ο ένας στη ζωή του άλλου!
Θα πρέπει να είναι πλέον σαφές ότι οι γαμέτες είναι απαραίτητοι για τη γονιμοποίηση και το σχηματισμό του ζυγώτη και ως εκ τούτου την αναπαραγωγή γενικά. Ωστόσο, εκτός και αν συναντηθούν και συναντηθούν, το σπέρμα και το ωάριο πεθαίνουν πολύ γρήγορα. Το ώριμο σπέρμα πεθαίνει εντός 45 ωρών από την απελευθέρωση και το ωάριο πεθαίνει μέσα σε 24 ώρες από τη στιγμή που δεν συναντά σπέρμα. Το ωάριο -με όλους τους πολύπλοκους μηχανισμούς, το κυτταρόπλασμα και τα θρεπτικά συστατικά του- έχει όλα τα μηχανήματα για να γίνει ένας ολοκαίνουργιος άνθρωπος, αλλά χωρίς τη συμβολή του σπέρματος, δεν είναι σε θέση να εκτελέσει τη βασική λειτουργία της αναπαραγωγής. Επομένως, η γονιμοποίηση είναι η ένωση αρσενικών και θηλυκών γαμετών, που τελικά οδηγεί σε μια νέα ζωή, όπου το σπέρμα και το ωάριο έχουν εξίσου σημαντικούς ρόλους να παίξουν.
