Care sunt pașii din meioză care măresc variabilitatea?

Organismele procariote, cum ar fi bacteriile, pot fi mici (constau dintr-o singură celulă), dar au atât de mult pentru ei: diversitatea genetică nu este o preocupare, iar sarcina fiecărei celule este să se împartă în două celule doar imi place. Aceasta se numește fisiune binară.

În eucariote, celulele sunt mai complexe și conțin mult mai mult ADN (materia genetică a vieții) decât omologii lor procariote. Acest ADN este împărțit în cromozomi; oamenii au 46 în majoritatea celulelor. La rândul lor, cromozomii stau în interiorul unui nucleu legat de membrană. Majoritatea celulelor se împart la mitoză, care este similar cu fisiunea binară și are același rezultat: celule fiice identice.

Celule specializate în organele cunoscute sub numele de gonade (ovare la femei, testicule la bărbați) se împart diferit. Acest proces, numit meioză, împarte o mulțime de suprapuneri cu mitoza. Dar fără două procese critice în meioză, numite recombinare (sau încrucișare) și sortiment independent, meioza nu ar adăuga nicio diversitate genetică.

Când întrebați: „Cum creează meioza diversitatea genetică a unei specii?” ceea ce întreabă cu adevărat, la un alt nivelul de bază este: „Care faze ale meiozei sunt responsabile pentru producerea variației genetice observate la gameți?”

Deocamdată, știți doar că aceste faze sunt două la număr și sunt etichetate profaza 1 și metafaza 2. Această terminologie posibil criptică va deveni clară în curând.

Cel mai bine este să înveți mitoza înainte de a aborda meioza. Mitoză este un proces care include patru faze. Mitoza începe după ce celulele și-au duplicat toți cromozomii pentru a produce (la om) 46 de seturi gemene identice, numite cromatide surori.

Mitoza constă din profază, metafază, anafază și telofază. În acești pași, în ordine, cromatidele surori devin mai condensate, formează o linie, sunt îndepărtate și „privesc” pe măsură ce nucleul se împarte în jurul lor și formează doi nuclei fiice. Apoi, celula în ansamblu se împarte (citokinezie).

Meioză este împărțit în două etape: meioza 1 și meioza 2. Fiecare dintre aceștia are aceleași patru etape care sunt aceleași cu cele din mitoză cu numărul atașat la sfârșit pentru a indica care etapă a meiozei este în curs.

În profaza 1, în loc de 46 de perechi de cromatide surori aliniate pentru a se împărți, 23 de grupuri de patru cromozomi se aliniază. Acest lucru se datorează faptului că cromozomii corespunzători de la mamă și tată se „găsesc” reciproc; combinând cele două seturi de cromatide surori se obține o tetradă sau bivalentă. Deci, imediat, mitoza și meioza diferă substanțial.

În metafaza 1, tetradele se aliniază într-un mod util aleatoriu, descris mai jos. În anafaza 1, seturile „mama” și „tatăl” de cromozomi uniți sunt separate, iar în telofaza 1 celula se împarte. Fiecare dintre celulele fiice noi suferă meioza 2, care este o diviziune mitotică simplă. Rezultatul este patru gameți cu 23 de cromozomi în loc de celelalte 46 de celule.

Trecere peste în meioză, numită și recombinare, este „schimbarea” ADN-ului care are loc după ce cromozomii omologi (cromozomul dat de tată și cel dat de mamă dintr-un anumit număr) se „găsesc” reciproc în profaza 1.

Astfel, atunci când acești cromozomi sunt apoi separați în anafaza 1, niciunul dintre aceștia nu este același cum a început.

Sortiment independent în meioză este alinierea aleatorie a tetradelor în metafaza 1 de-a lungul liniei eventuale de diviziune a nucleului. „Aleatoriu” în acest sens înseamnă că există șanse egale ca cromatidele derivate de mamă dintr-o tetradă să se alinieze de ambele părți ale liniei de diviziune.

Acest lucru înseamnă că într-o celulă cu 23 de părți de divizare, fiecare dintre ele putând merge într-unul din cele două moduri, există 2²³ sau 8,4 milioane de gameti posibili.

Acest lucru, împreună cu variația contribuită de recombinare, nu ar trebui să fie o surpriză că niciunul dintre doi (în afară de gemeni) nu arată cu adevărat exact la fel!