Τι είναι τα κεντριόλια και μπορούμε να επιβιώσουμε χωρίς αυτά;

Τα κεντρόλια είναι κυτταρικά οργανίδια που βοηθούν στη διανομή γενετικού υλικού κατά την κυτταρική διαίρεση. Η έρευνα είναι ακόμη σε εξέλιξη για να διαπιστωθεί εάν μπορούμε να επιβιώσουμε χωρίς αυτά.

Το κύτταρο είναι μια πολύ περίπλοκη οντότητα. Είναι η μικρότερη γνωστή οντότητα ικανή να διατηρήσει τη ζωή από μόνη της. Ολόκληρο το δόγμα της βιολογίας και των συναφών τομέων της περιστρέφεται κυρίως γύρω από τη μελέτη αυτού του βασικού δομικού στοιχείου της ζωής. Όπως θα περίμενε κανείς, έχει γίνει πολλή έρευνα για την κατανόηση του κυττάρου, των λειτουργιών του και της οργάνωσής του. Ως εκ τούτου, σήμερα γνωρίζουμε για όλες τις διαφορετικές υπομονάδες που υπάρχουν στο κελί. Τα κεντριόλια είναι ένα από τα λιγότερο γνωστά από αυτά.

Λοιπόν, τι είναι το κεντριόλιο και τι κάνει μέσα στο ανθρώπινο κύτταρο; Τι ρόλο παίζει στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης; Μπορεί ένα κύτταρο να επιβιώσει απουσία κεντρολίων; Αυτές είναι μερικές από τις ερωτήσεις που θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε παρακάτω.

Τι είναι τα κεντριόλια;

Το κύτταρο αποτελείται από πολλά διαφορετικά οργανίδια. Για να κατανοήσετε καλύτερα αυτές τις έννοιες, θεωρήστε το κύτταρο όπως το ανθρώπινο σώμα και τα οργανίδια είναι σαν τα όργανα. Όπως κάθε όργανο μέσα μας, τα οργανίδια που υπάρχουν στα κύτταρα έχουν το καθένα τις δικές του μοναδικές λειτουργίες και χαρακτηριστικά. Αυτές οι μικρομονάδες είναι εξαιρετικά εξειδικευμένες και η δομή τους αντιστοιχεί άμεσα στις εργασίες που εκτελούν.

Centrioles (Φωτογραφία :Aldona Griskeviciene/Shutterstock)

Τα κεντριόλια είναι ένα από τα πολλά οργανίδια που υπάρχουν μέσα σε ένα ευκαρυωτικό ζωικό κύτταρο. Έχουν κυλινδρικό σχήμα με ραβδώσεις σε όλη την επιφάνειά τους. Αποτελούνται κυρίως από μια σφαιρική πρωτεΐνη που ονομάζεται τουμπουλίνη, η οποία έχει δύο κύρια συστατικά—α- και β-τουμπουλίνες.

Αυτοί οι δύο τύποι πρωτεϊνών δεσμεύονται ο ένας γύρω από τον άλλο και πολυμερίζονται με συγκεκριμένο τρόπο για να σχηματίσουν μικροσωληνίσκους, που βασικά αποτελούν κεντρόλια. Οι μικροσωληνίσκοι, όπως υποδηλώνει το όνομά τους, είναι μικροί σωλήνες που ομαδοποιούνται και σχηματίζουν κεντρόλες. Υπάρχουν συνολικά εννέα ζεύγη μικροσωληνίσκων σε κάθε κεντριόλιο και όπως συμβαίνει με κάθε άλλο κυτταρικό οργανίδιο, η δομή των κεντρολίων σχετίζεται στενά με τη λειτουργία του. Θα συζητήσουμε περισσότερα σχετικά σύντομα.

Κάθε κύτταρο έχει δύο κεντρόλια λίγο πριν ξεκινήσει η κυτταρική διαίρεση. Αυτά είναι πάντα τοποθετημένα σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Μόλις το κελί διαιρεθεί, κάθε κεντριόλιο καταλαμβάνει το χώρο μέσα σε ένα από τα νέα κελιά και αργότερα διαιρείται για να σχηματίσει ξανά ένα ζεύγος.

Αυτός ο κύκλος συνεχίζεται σε όλη τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού. Τα κεντρόλια θεωρούνται ότι είναι μέρος ενός μεγαλύτερου οργανιδίου που ονομάζονται κεντροσώματα. Το κεντρόσωμα είναι το κύριο κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων και ρυθμίζει τον κύκλο της κυτταρικής διαίρεσης.

Γιατί τα κεντριόλια είναι σημαντικά για τα κύτταρα;

Τα κεντριόλια παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην κυτταρική διαίρεση των ζωικών κυττάρων. Η κυτταρική διαίρεση είναι ίσως ένα από τα πιο σημαντικά βιολογικά φαινόμενα που συμβαίνουν γύρω μας (και μέσα μας) που έχει οδηγήσει στην εξέλιξη και τη συνέχεια της ζωής. Η ζωή των κυττάρων είναι αρκετά παρόμοια με τη δική μας.

Όταν πρόκειται να γεννηθεί ένα νέο θυγατρικό κύτταρο, δεν έχει ιδέα για τον κόσμο ή τα επερχόμενα καθήκοντά του. Έτσι, το μητρικό κύτταρο του παρέχει εγχειρίδια που έχουν όλες τις πληροφορίες σχετικά με τη ζωή, τη δομή και τις λειτουργίες ενός κυττάρου. Η επιστημονική ονομασία αυτών των εγχειριδίων είναι «χρωμοσώματα» .

Ωστόσο, μόλις ένα μητρικό κύτταρο αναπαραχθεί σε θυγατρικό κύτταρο, όλοι οι πόροι του μειώνονται στο μισό και είναι τόσο νέο στον κόσμο όσο και η κόρη του. Στο εξής το μητρικό κύτταρο ονομάζεται επίσης θυγατρικό κύτταρο (μόνο αμέσως μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας κυτταρικής διαίρεσης) και απαιτεί επίσης χρωμοσώματα για να λειτουργήσει. Εδώ μπαίνουν τα κεντριόλια.

Πώς βοηθούν τα κεντριόλια στην κυτταρική διαίρεση;

Τα κεντρόλια βοηθούν τα κύτταρα να διαιρούν εξίσου τα χρωμοσώματα ή το γενετικό υλικό (υλικό που περιέχει πληροφορίες για τη γένεση της ζωής του κυττάρου) μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων.

Κατά τη διαίρεση των κυττάρων, κάθε κεντριόλιο ταξιδεύει στο μακρινό άκρο του κυττάρου. Εκεί βοηθούν στο σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου. Η μιτωτική άτρακτος είναι ένα κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων που απελευθερώνει τις ίνες της ατράκτου προς το κέντρο του κυττάρου. Οι ίνες που προέρχονται από τις δύο ακριβώς απέναντι θέσεις ενώνονται και σχηματίζουν μια δομή που μοιάζει κάπως έτσι:

Spindle Fibers (Φωτογραφία :Lordjuppiter/Wikimedia Commons)

Τα χρωμοσώματα που έχουν ήδη διπλασιαστεί (κάθε χρωμόσωμα περιέχει δύο αδελφές χρωματίδες) ενώνουν τις ίνες της ατράκτου μέσω μιας δομής πρωτεΐνης σε σχήμα δίσκου που ονομάζεται κινετοχώρη κατά τη διάρκεια της μετάφασης του κυτταρικού κύκλου. Στην επόμενη φάση, οι κεντρόλες αρχίζουν να τυλίγουν τις ίνες ανακαλώντας τις, τραβώντας τις χρωματίδες χώρια.

Καθώς οι αδελφές χρωματίδες διαχωρίζονται η μία από την άλλη, ταξιδεύουν στα δύο αντίθετα άκρα του κυττάρου, τα οποία αργότερα συνεχίζουν να χωρίζονται σε δύο διαφορετικές οντότητες. Με αυτόν τον τρόπο, οι γενετικές πληροφορίες και ο κώδικας ζωής μεταβιβάζονται από το ένα κύτταρο στο άλλο.

Τι είναι η κυλιογένεση και γιατί τα κεντριόλια είναι σημαντικά για αυτήν;

Υπάρχουν ορισμένοι οργανισμοί με δομή που μοιάζει με τρίχα που βγαίνουν από το σώμα τους που ονομάζονται βλεφαρίδες και μαστίγια. Πρόκειται για προεξοχές που αιωρούνται πάνω από το σώμα ορισμένων μικροοργανισμών που τους βοηθούν να κινηθούν ή να επιτύχουν ορισμένες αισθητηριακές λειτουργίες. Ολόκληρη η διαδικασία σχηματισμού βλεφαρίδων και μαστιγίων είναι γνωστή ως κυλιογένεση. Ωστόσο, αυτές οι προβολές μπορούν να βοηθήσουν μόνο όταν τοποθετούνται σε ακριβείς θέσεις.

Η θέση αυτών των προεξοχών που μοιάζουν με μαστίγιο καθορίζεται από το μητρικό κεντριόλιο (το υπόλοιπο πρωτεύον κεντριόλιο από το οποίο προέρχονται τα δύο κεντριόλια). Τα κεντριόλια λειτουργούν ως βασικό σώμα ή τη δομή συγκράτησης για αυτές τις προβολές. Για τους περισσότερους από τους οργανισμούς που φέρουν αυτές τις προεξοχές, οι κεντρόλες είναι απόλυτη ανάγκη καθώς είναι υπεύθυνες για την ανάπτυξη των τριχοειδών προεξοχών. Χωρίς βλεφαρίδες και μαστίγια, η κίνηση και η ανίχνευση τροφής αυτών των οργανισμών θα αναστέλλονταν με αποτέλεσμα η επιβίωση να φαίνεται αρκετά ζοφερή.

Μαστίγια και μαστίγια που προβάλλουν από ένα βακτήριο. (Φωτογραφία:Κατερίνα Κων/Shutterstock)

Μπορούμε χωρίς κεντρόλες;

Ο απαραίτητος ρόλος των κεντρολίων στο κύτταρο είναι να οργανώνουν την άτρακτο κατά τη διαίρεση των κυττάρων και να διασφαλίζουν την ομαλή διαίρεση των γενετικών πληροφοριών. Εκτός από αυτό, οριστικοποιούν επίσης τη γενική ροή της ανάπτυξης μικροσωληνίσκων και ελέγχουν την κυκλοφορία πρωτεϊνών. Ωστόσο, πολλοί βιολόγοι σήμερα ισχυρίζονται ότι ορισμένες πρωτεϊνικές δομές που υπάρχουν μέσα στο κύτταρο είναι επίσης ικανές να εκτελούν τα καθήκοντα των κεντρολίων, γεγονός που τις καθιστά όχι και τόσο απαραίτητες τελικά.

Σε ορισμένες άλλες πρόσφατες εξελίξεις, ερευνητές που πειραματίστηκαν στα σωματικά κύτταρα των μυγών των φρούτων διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα ήταν σε θέση να διαιρεθούν ακόμη και μετά την αφαίρεση των κεντρολίων τους. Ωστόσο, οι οργανισμοί δεν άντεξαν τόσο πολύ, καθώς οι νευρώνες τους (νευρικά κύτταρα) δεν ήταν σε θέση να αναπτύξουν τις βλεφαρίδες που ήταν απαραίτητες για τη λειτουργία τους.

Έτσι, αν βρούμε με κάποιο τρόπο τρόπο να αναπτύξουμε βλεφαρίδες και μαστίγια χωρίς κεντρόλες, μπορούμε να επιβιώσουμε χωρίς αυτά;

Επίσης, δεν απαιτούν όλοι οι τύποι κυττάρων αυτές τις δομές, οπότε πώς τα καταφέρνουν χωρίς αυτά τα κέντρα οργάνωσης; Αυτά τα ερωτήματα είναι πολύ συζητήσιμα και απαιτείται εκτενής έρευνα για να απαντηθούν. Με τον καιρό, σίγουρα θα προσδιορίσουμε πόσο σημαντικά είναι πραγματικά τα κεντριόλια για την επιβίωσή μας!