Quali sono i passaggi nella meiosi che aumentano la variabilità?

Gli organismi procarioti come i batteri possono essere minuscoli (sono costituiti da una singola cellula), ma hanno questo andando per loro: la diversità genetica non è una preoccupazione, e il lavoro di ogni cellula è dividersi in due cellule solo mi piace. Questo è chiamato fissione binaria.

Negli eucarioti, le cellule sono più complesse e contengono molto più DNA (la materia genetica della vita) rispetto alle loro controparti procariotiche. Questo DNA è diviso in cromosomi; gli esseri umani ne hanno 46 nella maggior parte delle cellule. I cromosomi a loro volta si trovano all'interno di un nucleo legato alla membrana. La maggior parte delle cellule si divide per mitosi, che è simile alla fissione binaria e ha lo stesso risultato: cellule figlie identiche.

Cellule specializzate negli organi noti come gonadi (ovaie nelle donne, testicoli negli uomini) si dividono in modo diverso. Questo processo, chiamato meiosi, condivide molte sovrapposizioni con la mitosi. Ma senza due processi critici nella meiosi, chiamati ricombinazione (o crossing over) e assortimento indipendente, la meiosi non aggiungerebbe alcuna diversità genetica.

Quando chiedi: "In che modo la meiosi crea la diversità genetica in una specie?" quello che stai veramente chiedendo, in più livello di base è: "Quali fasi della meiosi sono responsabili della produzione della variazione genetica osservata nei gameti?"

Per ora, sappi solo che queste fasi sono in numero di due e sono etichettate profase 1 e metafase 2. Questa terminologia forse criptica diventerà chiara a breve.

È meglio imparare la mitosi prima di affrontare la meiosi. Mitosi è un processo che comprende quattro fasi. La mitosi inizia dopo che le cellule hanno duplicato tutti i loro cromosomi per creare (nell'uomo) 46 gemelli identici, chiamati cromatidi fratelli.

La mitosi consiste in profase, metafase, anafase e telofase. In questi passaggi, nell'ordine, i cromatidi fratelli si condensano, formano una linea, si separano e "guardano" mentre il nucleo si divide intorno a loro e forma due nuclei figli. Quindi, la cellula nel suo insieme si divide (citochinesi).

Meiosi si articola in due fasi: meiosi 1 e meiosi 2. Ognuno di questi ha gli stessi quattro passaggi che sono gli stessi di quelli nella mitosi con il numero attaccato alla fine per indicare quale fase della meiosi è in corso.

Nella profase 1, invece di 46 coppie di cromatidi fratelli che si allineano per dividersi, si allineano 23 gruppi di quattro cromosomi. Questo perché i corrispondenti cromosomi della madre e del padre si "trovano"; combinando i due insiemi cromatidi fratelli si ottiene una tetrade o bivalente. Quindi immediatamente, mitosi e meiosi differiscono sostanzialmente.

Nella metafase 1, le tetradi si allineano in modo utilmente casuale, descritto di seguito. Nell'anafase 1, gli insiemi "madre" e "padre" di cromosomi uniti sono separati e nella telofase 1 la cellula si divide. Ognuna delle nuove cellule figlie subisce la meiosi 2, che è una semplice divisione mitotica. Il risultato sono quattro gameti con 23 cromosomi invece dei 46 che hanno le altre cellule.

Attraversando nella meiosi, chiamato anche ri combinazione, è lo "scambio" di DNA che avviene dopo che i cromosomi omologhi (il cromosoma dato dal padre e quello dato dalla madre di un determinato numero) si "trovano" nella profase 1.

Quindi, quando questi cromosomi vengono separati nell'anafase 1, nessuno dei due è lo stesso come è iniziato.

Assortimento indipendente nella meiosi è l'allineamento casuale delle tetradi in metafase 1 lungo l'eventuale linea di divisione del nucleo. "Casuale" in questo senso significa che c'è un'uguale possibilità che i cromatidi di origine materna in una tetrade si allineino su entrambi i lati della linea di divisione.

Ciò significa che in una cella con 23 parti divisorie, ognuna delle quali può andare in uno dei due modi, ci sono 2²³ o 8,4 milioni di possibili gameti.

Questo insieme alla variazione apportata dalla ricombinazione, non dovrebbe sorprendere che nessuna persona (a parte i gemelli) non sia mai esattamente uguale!