Tre modi in cui si verifica la diversità genetica durante la meiosi

Il vantaggio della riproduzione sessuale è che genera diversità genetica, che rende una popolazione di organismi che si accoppiano meglio in grado di sopravvivere alle pressioni ambientali. La meiosi è il processo di produzione dei gameti, che sono spermatozoi e cellule uovo. I gameti hanno solo la metà del numero di cromosomi che hanno le cellule normali, perché uno spermatozoo e un uovo si fondono per formare una cellula che ha l'intero numero di cromosomi. La diversità genetica deriva dal mescolamento dei cromosomi durante la meiosi.

Un uomo produce sperma e una donna produce ovuli perché le loro cellule riproduttive subiscono la meiosi. La meiosi inizia con una cellula che ha il numero completo di cromosomi specifici di ciascun organismo: le cellule umane hanno 46 cromosomi. Termina con quattro cellule, chiamate gameti, che hanno ciascuna metà del numero totale di cromosomi. La meiosi è un processo a più fasi in cui una cellula fa una copia di ciascun filamento di DNA, chiamato cromosoma, e poi si divide due volte. Ogni volta che si divide, dimezza il suo contenuto di DNA. Negli esseri umani, una cellula passa dall'avere 46 filamenti di DNA e poi 96 dopo che ciascuno viene copiato. La prima divisione della meiosi taglia 96 a metà in 46. La seconda divisione taglia 46 in 23, che è il numero di cromosomi in uno spermatozoo o in un uovo.

All'inizio della meiosi, i cromosomi si condensano da lunghi filamenti in strutture corte e spesse simili a dita. Negli esseri umani, i cromosomi condensati sembrano una X. Metà dei 46 cromosomi in una cellula umana provengono dalla madre, mentre gli altri 23 sono simili ma provengono dal padre: formano 23 coppie, come 23 coppie di gemelli non identici. I cromosomi che formano una coppia sono chiamati cromosomi omologhi. Durante la prima parte della meiosi, i cromosomi omologhi si accoppiano con i loro gemelli non identici e scambiano regioni del DNA. Questo processo è chiamato crossing over e si traduce in un rimescolamento delle regioni del DNA tra due cromosomi omologhi. I cromosomi vengono volutamente rotti e ricongiunti in nuove combinazioni.

La meiosi non solo rimescola regioni di DNA tra cromosomi omologhi, ma rimescola interi cromosomi tra i quattro gameti che risultano alla fine. La distribuzione dei cromosomi tra quattro gameti è chiamata segregazione casuale. Se il processo di "attraversamento" è come strappare le carte blu e rosse e poi unire i pezzi insieme per ottenere strisce carte, quindi la "segregazione casuale" combina un mazzo rosso e un mazzo blu, mescolandoli e poi dividendoli casualmente in quattro ponti. La segregazione casuale produce quattro mazzi di carte che contengono diverse combinazioni di carte blu e rosse.

Il terzo modo in cui la meiosi genera diversità genetica è attraverso la separazione dei cromosomi omologhi nei gameti. Come descritto sopra, i cromosomi omologhi sono come coppie di gemelli non identici. Un cromosoma della coppia proveniva da mamma, l'altro da papà. Ogni cromosoma omologo può contenere gli stessi geni o versioni leggermente diverse dello stesso gene, motivo per cui sono come gemelli non identici e non gemelli identici. L'assortimento indipendente descrive il processo in cui i due cromosomi omologhi di una coppia devono entrare in gameti separati. Ciò garantisce che ogni gamete possa avere solo uno dei due cromosomi omologhi, il che significa che ognuno può avere solo una versione di un gene, anche se la cellula originale potrebbe aver avuto due versioni leggermente diverse di a gene.