Какви са стъпките в мейозата, които увеличават променливостта?

Прокариотните организми като бактериите може да са малки (те се състоят от една клетка), но те имат толкова много за тях: Генетичното разнообразие не е проблем и работата на всяка клетка е да се раздели само на две клетки Харесай го. Това се казва бинарно делене.

В еукариотите клетките са по-сложни и съдържат много повече ДНК (генетичната материя на живота), отколкото техните прокариотни колеги. Тази ДНК е разделена на хромозоми; хората имат 46 в повечето клетки. Хромозомите от своя страна седят в ядрото, свързано с мембрана. Повечето клетки се делят на митоза, което е подобно на бинарното делене и има същия резултат: идентични дъщерни клетки.

Специализирани клетки в органите, известни като половите жлези (яйчниците при жените, тестисите при мъжете) се делят по различен начин. Този процес, т.нар мейоза, споделя много припокриване с митоза. Но без два критични процеса в мейозата, наречени рекомбинация (или кръстосване) и независим асортимент, мейозата не би добавила генетично разнообразие.

Когато попитате: "Как мейозата създава генетично разнообразие в даден вид?" това, което наистина питате, в повече основното ниво е: "Кои фази на мейозата са отговорни за генерирането на генетични вариации, наблюдавани в гаметите?"

Засега просто знайте, че тези фази са две на брой и са обозначени профаза 1 и метафаза 2. Тази вероятно криптична терминология ще стане ясна скоро.

Най-добре е да се научите на митоза, преди да се справите с мейозата. Митоза е процес, който включва четири фази. Митозата започва, след като клетките са дублирали всичките си хромозоми, за да направят (при хората) 46 еднотипни двойни комплекта, наречени сестрински хроматиди.

Митозата се състои от профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В тези стъпки, по ред, сестринските хроматиди стават по-кондензирани, образуват линия, издърпват се и „наблюдават“ как ядрото се разделя около тях и образува две дъщерни ядра. След това клетката като цяло се разделя (цитокинеза).

Мейоза се разделя на два етапа: мейоза 1 и мейоза 2. Всяка от тях има същите четири стъпки, които са същите като тези в митоза, като номерът е прикрепен в края, за да се посочи кой етап на мейоза е в ход.

В профаза 1, вместо 46 двойки сестрински хроматиди, подредени да се разделят, се нареждат 23 групи от четири хромозоми. Това е така, защото съответните хромозоми от майката и бащата се "намират" взаимно; комбинирането на двете сестри-хроматиди дава тетрада или бивалент. Така веднага митозата и мейозата се различават съществено.

В метафаза 1 тетрадите се подреждат по полезен случаен начин, описан по-долу. В анафаза 1 наборите "майка" и "баща" от съединени хромозоми се разделят, а в телофаза 1 клетката се разделя. Всяка от новите дъщерни клетки претърпява мейоза 2, която представлява просто митотично разделение. Резултатът е четири гамети с 23 хромозоми, вместо 46-те други клетки.

Преминаване при мейоза, наричан още рекомбинация, е "размяната" на ДНК, която се случва, след като хомоложните хромозоми (дадена от бащата хромозома и дадена на майката една от определен брой) се "намират" взаимно в профаза 1.

По този начин, когато тези хромозоми след това се разделят в анафаза 1, нито една от двете не е същата, както е започнала.

Независим асортимент при мейоза е произволното подреждане на тетради в метафаза 1 по евентуалната линия на разделяне на ядрото. "Случайно" в този смисъл означава, че има еднакъв шанс хроматидите, получени от майката в тетрада, да се подредят от двете страни на линията на разделяне.

Това означава, че в клетка с 23 разделителни части, всяка от които може да премине по един от двата начина, има 2²³ или 8,4 милиона възможни гамети.

Това заедно с вариацията, допринесена от рекомбинацията, не би трябвало да е изненадващо, че никой двама души (различни от близнаци) никога не изглеждат напълно еднакви!