Πώς διαφέρει η μίτωση στα κύτταρα των ζώων και των ανώτερων φυτών;

Από μικροσκοπικούς δεινοπλαγίτες έως τεράστιους δεινόσαυρους, η ζωή στη Γη ξεκίνησε με ένα κελί που περιείχε ένα σχέδιο οδηγιών για ανάπτυξη και διαφοροποίηση. Τα φυτά και τα ζώα συντηρούνται σε μεγάλο βαθμό μέσω της μιτωτικής κυτταρικής διαίρεσης και της αναπλήρωσης ιστών. Ωστόσο, οι μηχανισμοί της μίτωσης είναι πολύ διαφορετικοί.

Τα φυτά είναι αυτοτροφικά που περιέχουν χλωροπλάστες και χλωροφύλλη για φωτοσύνθεση. Η άφθονη παρουσία χλωροφύλλης δίνει στα φυτά ένα πράσινο χρώμα. Τα φυτικά κύτταρα έχουν επίσης μεγάλα κενά για αποθήκευση νερού και οχύρωση του κυτταρικού τοιχώματος. Τα τοιχώματα της κυτταρίνης συγκρατούν τα φυτά καθώς μεγαλώνουν προς τον ήλιο.

Τα ζώα έχουν οστά για προστασία τα όργανα και τους μαλακούς ιστούς τους. Τα φυτά έχουν μόνο ευκίνητο κυτταροσκελετό στο κυτταρόπλασμά τους. Επειδή τα φυτά δεν μπορούν να κινηθούν από μόνα τους για να δραπετεύσουν, ορισμένα φυτά έχουν αγκάθια στο εξωτερικό τους κυτταρικό τοίχωμα για να αποθαρρύνουν τα βοσκότοκα.

Τα φυτικά και τα ζωικά κύτταρα μοιράζονται ορισμένες βασικές ομοιότητες, κυρίως α πυρήνας μέσα σε μια πυρηνική μεμβράνη ευκαρυωτικός οργανισμοί. Το γενετικό υλικό του κυττάρου περιέχεται εντός του πυρήνα, αναδιπλασιάζεται και διαχωρίζεται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Τα φυτικά και ζωικά κύτταρα εξαρτώνται από τα μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα για να δημιουργήσουν ενεργειακά μόρια.

Υπό ευνοϊκές συνθήκες, ένα φυτικό κύτταρο μπορεί να χωριστεί άσεξα με μιτώσεις σε δύο πανομοιότυπα κύτταρα. Το ανάποδο της μίτωσης είναι η ταχεία ανάπτυξη. Το μειονέκτημα της μίτωσης είναι η περιορισμένη βιοποικιλότητα, η οποία μπορεί να είναι επιζήμια για την επιβίωση εάν αλλάξουν οι συνθήκες. Τα φυτά υψηλότερης τάξης μπορούν επίσης να αναπαραχθούν σεξουαλικά μέσω μύησης.

Ο κύκλος ζωής ξεκινά όταν τα διπλοειδή σπορόφυτα διαιρούνται με meiosis προκαλώντας απλοειδή σπόρια με το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων. Μέσω της μίτωσης, τα σπόρια εξελίσσονται σε πολυκύτταρα γαμετόφυτα, τα οποία στη συνέχεια παράγουν απλοειδή γαμέτες. Η γονιμοποίηση συμβαίνει όταν δύο απλοειδείς γαμέτες ενώνονται σχηματίζοντας διπλοειδείς ζυγώτες που διαιρούνται με μιτώσεις για να σχηματίσουν σπορόφυτα.

Τα ζωικά κύτταρα, όπως τα ανθρώπινα κύτταρα, χρησιμοποιούν μίτωση για να μεγαλώσουν μεγαλύτερα κύτταρα, να αντικαταστήσουν τα κατεστραμμένα κύτταρα και να επισκευάσουν τον τραυματισμένο ιστό. Η μίτωση ενός ζωικού κυττάρου είναι ασεξουαλική αναπαραγωγική διαδικασία που παράγει δύο ακριβή αντίγραφα ενός κελιού. Η κυτταρική ανάπτυξη και η πρωτεϊνική σύνθεση συμβαίνουν στην ενδιάμεση φάση του κυτταρικού κύκλου.

Κατά τη διάρκεια των μιτωτικών φάσεων, τα αδελφή χρωματοειδή ευθυγραμμίζονται στη μέση του κυττάρου. Στη συνέχεια, διαχωρίζονται από οργανίδια και αποστέλλονται σε αντίθετους πόλους όπου ο πυρηνικός φάκελος μεταρρυθμίζεται γύρω από το γενετικό υλικό. Τέλος, η μεμβράνη των ζωικών κυττάρων πιέζεται στο κέντρο για να διαχωρίσει τα δύο κύτταρα.

Ο πυρήνας οδηγεί τη μίτωση λέγοντας σε ένα κύτταρο να διαιρεθεί. Η διαδικασία και ο σκοπός της μίτωσης διαφέρει σε φυτικά και ζωικά κύτταρα. Για παράδειγμα, η μίτωση λαμβάνει υπόψη ότι τα φυτά χρειάζονται ένα ανθεκτικό, κυτταρινικό τοίχωμα κυτταρίνης επειδή τα φυτά υψηλότερης τάξης δεν διαθέτουν τον οστέι σκελετό ενός ζώου.

Παραδείγματα:

• Διαφορές στις μιτωτικές φάσεις: Σε αντίθεση με τα ζώα, τα φυτά υψηλότερης τάξης υφίστανται έναν κύκλο κυττάρων που ονομάζεται προφάση. Στην προφάση, το κυτόπλασμα σχηματίζει μια γραμμή όπου μια κυτταρική πλάκα θα σχηματιστεί μετά την ολοκλήρωση της μίτωσης.

• Οργανικές διαφορές στα φυτά: Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν χλωροπλάστες απαραίτητο για την αυτόματη φωτοσύνθεση. Τα φυτά έχουν μεγαλύτερο κενό να κρατήσει νερό και άλλα υγρά που ρυθμίζουν την όσμωση. Κατά τη διάρκεια της μίτωσης στα φυτά, μπορούν να σχηματίσουν ίνες ατράκτου και να διαχωριστούν χωρίς κεντροκύλια.

• Οργανικές διαφορές στα ζώα: Τα ζωικά κύτταρα έχουν centrioles που βοηθούν στο σχηματισμό της συσκευής ατράκτου και της διαίρεσης χρωματοειδών. «Έχει προταθεί ότι τα centrioles εξελίχθηκαν ως βελτίωση του [ζωικού] κυττάρου, κάνοντας τη μίτωση α πολύ πιο αποτελεσματική και λιγότερο επιρρεπής σε σφάλματα διαδικασία », όπως ανέφερε το κελί του Florida State University βιολόγοι.

• Διαφορές στην κυτοκίνηση: Τα φυτικά κύτταρα υψηλότερης τάξης σχηματίζουν κυψέλη για το διαχωρισμό των πυρήνων και του κυτοπλάσματος δύο πανομοιότυπων κυττάρων μετά από μίτωση. Στα ζωικά κύτταρα, κινητικές πρωτεΐνες (ακτίνη και μυοσίνη) συστέλλουν την κυτταρική μεμβράνη σε ένα σημείο που ονομάζεται διάσπαση αυλάκι. Η σύντηξη μεμβράνης χωρίζει τα κύτταρα σε δύο ξεχωριστές οντότητες.
  

Το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής διαίρεσης που λαμβάνει χώρα σε ζωντανούς οργανισμούς συμβαίνει σε σωματικά (μη αναπαραγωγικά) κύτταρα μέσω μίτωσης. Για παράδειγμα, το ανθρώπινο σώμα ρίχνει και αντικαθιστά έως και 40.000 κύτταρα του δέρματος την ημέρα, σύμφωνα με το Αμερικανική Ακαδημία Δερματολογίας. Τα φυτικά κύτταρα μεγαλώνουν σε μέγεθος και αριθμό μέσω μίτωσης και συνεχών επαναλήψεων του κυτταρικού κύκλου.