ثلاث طرق يحدث بها التنوع الجيني أثناء الانقسام الاختزالي

تتمثل ميزة التكاثر الجنسي في أنه يولد تنوعًا جينيًا ، مما يجعل مجموعة كائنات التزاوج أكثر قدرة على تحمل الضغوط البيئية. الانقسام الاختزالي هو عملية إنتاج الأمشاج ، وهي خلايا الحيوانات المنوية وخلايا البويضات. تحتوي الجاميطات على نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلايا الطبيعية فقط ، لأن الحيوان المنوي والبويضة يندمجان لتكوين خلية تحتوي على العدد الكامل من الكروموسومات. ينشأ التنوع الجيني بسبب خلط الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي.

ينتج الرجل الحيوانات المنوية وتنتج المرأة البويضات لأن خلاياها التناسلية تخضع للانقسام الاختزالي. يبدأ الانقسام الاختزالي بخلية واحدة تحتوي على العدد الكامل من الكروموسومات الخاصة بكل كائن حي - تحتوي الخلايا البشرية على 46 كروموسومًا. وينتهي بأربع خلايا ، تسمى الأمشاج ، تحتوي كل منها على نصف العدد الكامل للكروموسومات. الانقسام الاختزالي هو عملية متعددة الخطوات تقوم فيها الخلية بعمل نسخة من كل خيط من الحمض النووي ، يسمى كروموسوم ، ثم تنقسم مرتين. في كل مرة ينقسم ، يقطع محتوى الحمض النووي إلى النصف. في البشر ، تنتقل الخلية من 46 خيطًا من الحمض النووي ، ثم 96 بعد نسخ كل منها. يقطع القسم الأول من الانقسام الاختزالي 96 إلى النصف إلى 46. القسم الثاني يقطع 46 إلى 23 ، وهو عدد الكروموسومات في الحيوان المنوي أو البويضة.

في بداية الانقسام الاختزالي ، تتكثف الصبغيات من خيوط طويلة إلى بنى قصيرة سميكة تشبه الأصابع. في البشر ، تبدو الكروموسومات المكثفة مثل X. جاء نصف الكروموسومات الـ 46 الموجودة في الخلية البشرية من الأم ، في حين أن الـ 23 كروموسومات الأخرى متشابهة ولكنها جاءت من الأب - فهي تشكل 23 زوجًا ، مثل 23 زوجًا من التوائم غير المتطابقة. تسمى الكروموسومات التي تشكل زوجًا الكروموسومات المتجانسة. خلال الجزء الأول من الانقسام الاختزالي ، تقترن الكروموسومات المتجانسة بتوائم غير متطابقة وتتبادل مناطق الحمض النووي. تسمى هذه العملية بالعبور ، وتؤدي إلى خلط مناطق الحمض النووي بين اثنين من الكروموسومات المتجانسة. يتم كسر الكروموسومات عمدًا وإعادة تجميعها في مجموعات جديدة.

لا يخلط الانقسام الاختزالي مناطق الحمض النووي بين الكروموسومات المتجانسة فحسب ، بل يخلط الكروموسومات الكاملة بين الأمشاج الأربعة التي تنتج في النهاية. يسمى توزيع الكروموسومات بين أربعة أمشاج بالفصل العشوائي. إذا كانت عملية "العبور" مثل تمزيق البطاقات الزرقاء والبطاقات الحمراء ، ثم لصق القطع معًا لتخطيطها البطاقات ، ثم "الفصل العشوائي" هو الجمع بين السطح الأحمر والسطح الأزرق ، وخلطهما ، ثم تقسيمهما عشوائيًا إلى أربعة الطوابق. ينتج الفصل العشوائي أربعة مجموعات من البطاقات تحتوي على مجموعات مختلفة من البطاقات الزرقاء والحمراء.

الطريقة الثالثة التي يولد بها الانقسام الاختزالي التنوع الجيني هي من خلال فصل الكروموسومات المتجانسة في الأمشاج. كما هو موضح أعلاه ، فإن الكروموسومات المتماثلة تشبه أزواج التوائم غير المتطابقة. جاء أحد كروموسوم هذا الزوج من الأم ، والآخر من الأب. يمكن أن يحتوي كل كروموسوم متماثل على نفس الجينات ، أو إصدارات مختلفة قليلاً من نفس الجين - وهذا هو سبب كونهما مثل التوائم غير المتطابقة وليست التوائم المتطابقة. يصف التصنيف المستقل العملية التي يجب أن ينتقل فيها الكروموسومات المتجانسة للزوج إلى الأمشاج المنفصلة. هذا يضمن أن كل مشيج يمكن أن يحتوي على كروموسوم واحد فقط من اثنين من الكروموسومات المتجانسة ، مما يعني أنه يمكن أن يكون لكل منهما نسخة واحدة فقط من الجين ، على الرغم من أن الخلية الأصلية قد تحتوي على نسختين مختلفتين قليلاً من a الجين.