Два основни типа клетъчно делене, митоза и мейоза, се срещат при растения, животни, протести и гъбички.
При животните митозата се появява в телесните клетки, за да произвежда растеж и да възстановява и поддържа телесните тъкани. Всяка дъщерна клетка е генетична реплика на оригиналната клетка.
Мейозата възниква при сексуално размножаване, за да генерира променлива гамети, или яйца и сперма, които се обединяват, за да образуват нов индивид, различен от родителите.
Синапсис е уникалният начин, по който хромозомите се подреждат в първото разделение на мейозата, наречено „мейоза I“, така че се появява по време на мейоза, но не и по време на митоза. Всяка хромозомна двойка се свързва заедно, често обменяйки генетичен материал между отделните хромозоми. Наричан кръстосване, този обмен е важен начин за увеличаване на генетичната изменчивост при сексуално размножаващите се организми.
Нови генетични комбинации
Мейоза произвежда клетки с наполовина по-малко хромозоми, отколкото се съдържат в телесните клетки, наречено хаплоидно състояние, така че потомството да има правилния брой хромозоми.
При хората телесните клетки имат диплоиден или удвоен брой от 46, с 23 двойки хромозоми. Всяка двойка има хромозома по майчина и бащина линия, наречена хомоложни хромозоми. По време на мейозата се появяват две отделения, които произвеждат хаплоидни гамети с 23 единични хромозоми.
Всяка гамета има уникални комбинации от хромозоми на майката и бащата. Това генетична изменчивост е важно, за да могат организмите да се адаптират към променящите се условия. По-нататъшна генетична изменчивост възниква по време на синапсиса, когато генетичният материал се обменя между сестрински хроматиди по време на кръстосване.
Как възниква синапсисът в мейозата
Преди да започне мейозата, хомоложните двойки хромозоми, съдържащи се в ядрото на клетката, се репликират, образувайки две двойки сестрински хроматиди, всяка двойка държана заедно от структури, наречени центромери.
За да започне мейоза, ядрената мембрана се разтваря и хромозомите се съкращават и удебеляват. По време на този първи етап, наречен профаза I, възниква синапсис. Двете двойки сестрински хроматиди се свързват заедно по дължината си чрез комбинации от РНК и протеини, наречени "синаптонемален комплекс".
Свързаните хроматиди продължават да се съкращават, като се намотват заедно в процеса. Те могат да се блокират до степен, в която парчета от сестрински хроматиди се откъсват и се свързват отново с противоположна хроматида, така че част от майчината хроматида вече е на бащината хроматида и порок обратно.
Наречен пресичане или „рекомбинация“, този процес допълнително обогатява генетичната изменчивост, заедно с фактори като произволно оплождане.
Синапсис завършва
Като мейоза I продължава, по време на метафаза I синапсираните хомоложни хромозомни двойки мигрират към центъра на клетката и се подреждат. Майчините и бащините хомоложни хромозоми могат да се асортират произволно към лявата или дясната страна на клетката.
След това, по време на анафаза I, синапсисът завършва и хомоложните хромозомни двойки се отделят и мигрират към противоположните клетъчни страни. В телофаза I клетъчното делене локализира един тип от всяка хомоложна хромозомна двойка във всяка хаплоидна дъщерна клетка, като хроматидите носят в себе си кръстосан генетичен материал.
Останалите мейози
В мейоза II, двете клетки от мейоза разделям, за да разделя двете сестрински хроматиди на хомоложните двойки. Получените гамети сега имат хаплоиден брой несдвоени сестрински хромозоми. При хората мъжките гамети са четири функционални сперматозоиди. Мейозата при женските хора произвежда едно голямо функционално яйце и три малки (и в крайна сметка изхвърлени) клетки, наречени полярни тела, които съдържат ядра, но малко цитоплазма.
Генетичната вариабилност в гаметите идва, първо, от независимия асортимент от отделни хромозоми през всяко мейотично разделение с хроматиди на майката и бащата, разпръскващи се навсякъде в дъщерните клетки на случаен принцип мода. При хората общите възможни комбинации от сдвояване на 23 хромозоми са 8 324 608.
Вторият източник на променливост идва от обмена на генетичен материал от кръстосването по време на синапсиса.