11.1: Mchakato wa Meiosis

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza tabia ya chromosomes wakati wa meiosis
• Eleza matukio ya seli wakati wa meiosis
• Eleza tofauti kati ya meiosis na mitosis
• Eleza taratibu ndani ya meiosis zinazozalisha tofauti za maumbile kati ya bidhaa za meiosis

Uzazi wa kijinsia unahitaji mbolea, umoja wa seli mbili kutoka kwa viumbe viwili vya mtu binafsi. Ikiwa seli hizo mbili zina kila seti moja ya chromosomes, basi seli inayosababisha ina seti mbili za chromosomes. Seli za Haploidi zina seti moja ya chromosomes. Viini vyenye seti mbili za chromosomes huitwa diploid. Idadi ya seti za chromosomes katika seli huitwa kiwango chake cha ploidy. Ikiwa mzunguko wa uzazi utaendelea, basi kiini cha diploidi lazima kwa namna fulani kupunguza idadi yake ya seti za kromosomu kabla ya mbolea kutokea tena, au kutakuwa na mara mbili ya kuendelea kwa idadi ya seti za kromosomu katika kila kizazi. Kwa hiyo, pamoja na mbolea, uzazi wa kijinsia unajumuisha mgawanyiko wa nyuklia ambao hupunguza idadi ya seti za chromosome.

Wanyama wengi na mimea ni diploid, yenye seti mbili za chromosomes. Katika kila kiini cha somatic cha viumbe (seli zote za viumbe vingi isipokuwa gametes au seli za uzazi), kiini kina nakala mbili za kila kromosomu, inayoitwa chromosomes ya homologous. Wakati mwingine seli za somatic hujulikana kama seli za “mwili”. Chromosomes ya homologous ni jozi zinazoendana zenye jeni sawa katika maeneo yanayofanana kwa urefu wake. Viumbe vya diploidi hurithi nakala moja ya kila kromosomu ya homologous kutoka kwa kila mzazi; wote kwa pamoja, huhesabiwa kuwa seti kamili ya kromosomu. Seli za haploidi, zenye nakala moja ya kila kromosomu ya homologous, hupatikana tu ndani ya miundo inayozalisha ama gameti au spora. Spora ni seli za haploidi zinazoweza kuzalisha kiumbe cha haploidi au zinaweza kuunganishwa na spore nyingine ili kuunda kiini cha diploidi. Wanyama wote na mimea mingi huzalisha mayai na mbegu, au gametes. Mimea mingine na fungi zote huzalisha spores.

Mgawanyiko wa nyuklia ambao huunda seli za haploidi, ambazo huitwa meiosis, zinahusiana na mitosis. Kama umejifunza, mitosis ni sehemu ya mzunguko wa uzazi wa seli ambayo husababisha viini vya binti vinavyofanana ambavyo pia vinasaba vinafanana na kiini cha awali cha mzazi. Katika mitosisi, wote mzazi na viini vya binti wako kwenye kiwango sawa cha ploidy-diploid kwa mimea na wanyama wengi. Meiosis inaajiri njia nyingi sawa na mitosis. Hata hivyo, kiini cha kuanzia daima ni diploidi na viini vinavyosababisha mwisho wa mgawanyiko wa seli ya meiotiki ni haploidi. Ili kufikia kupungua kwa idadi ya chromosome, meiosis ina duru moja ya kurudia kromosomu na raundi mbili za mgawanyiko wa nyuklia. Kwa sababu matukio yanayotokea wakati wa kila hatua ya mgawanyiko yanafanana na matukio ya mitosis, majina ya hatua sawa yanapewa. Hata hivyo, kwa sababu kuna raundi mbili za mgawanyiko, mchakato mkubwa na hatua zinateuliwa na “I” au “II.” Hivyo, meiosis I ni duru ya kwanza ya mgawanyiko wa meiotic na ina prophase I, prometaphase I, na kadhalika. Meiosis II, ambayo mzunguko wa pili wa mgawanyiko wa meiotic unafanyika, ni pamoja na prophase II, prometaphase II, na kadhalika.

Meiosis I

Meiosis inatanguliwa na interphase yenye awamu ya G ₁, S, na G ₂, ambayo ni karibu sawa na awamu zilizopita kabla ya mitosis. Awamu ya G ₁, ambayo pia inaitwa awamu ya kwanza ya pengo, ni awamu ya kwanza ya interphase na inalenga ukuaji wa seli. Awamu ya S ni awamu ya pili ya interphase, wakati ambapo DNA ya chromosomes inaelezewa. Hatimaye, awamu ya G ₂, pia inaitwa awamu ya pili ya pengo, ni awamu ya tatu na ya mwisho ya interphase; katika awamu hii, kiini kinaendelea maandalizi ya mwisho ya meiosis.

Wakati wa kurudia DNA katika awamu ya S, kila kromosomu huigwa ili kuzalisha nakala mbili zinazofanana, zinazoitwa dada chromatidi, ambazo zinashikiliwa pamoja katika centromere na protini za cohesini. Cohesin anashikilia chromatids pamoja mpaka anaphase II. Centrosomes, ambayo ni miundo inayoandaa microtubules ya spindle meiotic, pia kuiga. Hii huandaa kiini kuingia prophase I, awamu ya kwanza ya meiotic.

Prophase I

Mapema katika prophase I, kabla ya chromosomes inaweza kuonekana wazi microscopically, chromosomes homologous ni masharti kwa vidokezo vyao kwa bahasha ya nyuklia na protini. Kama bahasha ya nyuklia inapoanza kuvunja, protini zinazohusiana na chromosomes za homologous huleta jozi karibu na kila mmoja. Kumbuka kwamba, katika mitosis, chromosomes za homologous haziunganishi pamoja. Katika mitosis, chromosomes homologous line hadi mwisho ili wakati wao kugawanyika, kila kiini binti hupokea dada chromatid kutoka kwa wanachama wote wa jozi homologous. Sinaptonemal tata, kimiani ya protini kati ya chromosomes homologous, aina ya kwanza katika maeneo maalum na kisha kuenea ili kufikia urefu mzima wa chromosomes. Kuunganisha tight ya chromosomes homologous inaitwa synapsis. Katika synapsis, jeni kwenye chromomatids ya chromosomes ya homologous zinaendana kwa usahihi na kila mmoja. Sinaptonemal tata inasaidia kubadilishana makundi ya chromosomal kati ya chromatids isiyo ya dada homologous, mchakato unaoitwa kuvuka. Kuvuka juu kunaweza kuzingatiwa baada ya kubadilishana kama chiasmata (umoja = chiasma) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Katika spishi kama binadamu, ingawa kromosomu za ngono za X na Y si za homologous (wengi wa jeni zao hutofautiana), wana kanda ndogo ya homolojia ambayo inaruhusu kromosomu X na Y kuunganisha wakati wa prophase I. tata ya sinaptonemal ya sehemu inakua tu kati ya mikoa ya homolojia.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mapema katika prophase I, chromosomes homologous hukusanyika ili kuunda synapse. Chromosomes zimefungwa kwa pamoja na kwa usawa kamili na kimiani cha protini kinachoitwa tata ya synaptonemal na kwa protini za cohesini kwenye centromere.

Iko kwa vipindi kando ya tata ya sinaptonemal ni makanisa makubwa ya protini inayoitwa nodules za recombination. Makanisa haya yanaashiria pointi za chiasmata baadaye na kupatanisha mchakato wa multistep wa uvukaji -au urekebishaji-maumbile kati ya chromatids zisizo dada. Karibu na nodule ya recombination kwenye kila chromatid, DNA iliyopigwa mara mbili imeunganishwa, mwisho wa kukata hubadilishwa, na uhusiano mpya unafanywa kati ya chromatids zisizo dada. Kama prophase I inavyoendelea, tata ya synaptonemal huanza kuvunja na chromosomes huanza kufungia. Wakati tata ya synaptonemal imekwenda, chromosomes za homologous zinabaki zimeunganishwa kwenye centromere na chiasmata. Chiasmata hubakia hadi anaphase I. idadi ya chiasmata inatofautiana kulingana na spishi na urefu wa kromosomu. Lazima iwe na angalau chiasma moja kwa kromosomu kwa kujitenga sahihi ya chromosomes homologous wakati wa meiosis I, lakini kunaweza kuwa na wengi kama 25. Kufuatia uvukaji, tata ya synaptonemal hupungua na uhusiano wa cohesin kati ya jozi za homologous pia huondolewa. Mwishoni mwa prophase I, jozi zinafanyika pamoja tu kwenye chiasmata (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)) na huitwa tetrads kwa sababu chromatids dada nne za kila jozi ya chromosomes za homologous sasa zinaonekana.

Matukio ya uvukaji ni chanzo cha kwanza cha tofauti za maumbile katika nuclei zinazozalishwa na meiosis. Tukio moja la uvukaji kati ya chromatids isiyo ya dada ya homologous husababisha kubadilishana kwa usawa wa DNA sawa kati ya kromosomu ya uzazi na chromosome ya baba. Sasa, wakati kwamba dada chromatid ni kuhamishwa katika seli gamete itakuwa kubeba baadhi ya DNA kutoka mzazi mmoja wa mtu binafsi na baadhi ya DNA kutoka mzazi mwingine. Chromatid ya dada ya recombinant ina mchanganyiko wa jeni za uzazi na baba ambazo hazikuwepo kabla ya kuvuka. Vipande vingi katika mkono wa kromosomu vina athari sawa, kubadilishana makundi ya DNA ili kuunda chromosomes recombinant.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Crossover hutokea kati ya chromatids zisizo dada za chromosomes za homologous. Matokeo yake ni kubadilishana nyenzo za maumbile kati ya chromosomes za homologous.

Prometaphase I

Tukio muhimu katika prometaphase I ni attachment ya microtubules fiber spindle kwa protini kinetochore katika centromeres. Protini za Kinetochore ni complexes multiprotein ambayo hufunga centromeres ya chromosome kwa microtubules ya spindle mitotic. Microtubules kukua kutoka centrosomes kuwekwa katika miti kinyume ya seli. Microtubules huhamia kuelekea katikati ya seli na kushikamana na mojawapo ya chromosomes mbili za homologous zilizochanganywa. Microtubules huunganisha kwenye kinetochores kila chromosomes. Kwa kila mwanachama wa jozi ya homologous iliyounganishwa na miti tofauti ya seli, katika awamu inayofuata, microtubules inaweza kuvuta jozi ya homologous mbali. Fiber ya spindle ambayo imeunganishwa na kinetochore inaitwa microtubule kinetochore. Mwishoni mwa prometaphase I, kila tetrad inaunganishwa na microtubules kutoka kwa miti yote, na chromosome moja ya homologous inakabiliwa na kila pole. Chromosomes ya homologous bado inafanyika pamoja katika chiasmata. Aidha, utando wa nyuklia umevunjika kabisa.

metafasi I

Wakati wa metapase I, chromosomes ya homologous hupangwa katikati ya seli na kinetochores inakabiliwa na miti kinyume. Jozi za homologous hujiunga kwa nasibu kwenye equator. Kwa mfano, ikiwa wanachama wawili wa homologous wa kromosomu 1 wanaitwa a na b, basi chromosomes inaweza kuinua a-b, au b-a. Hii ni muhimu katika kuamua jeni zilizofanywa na gamete, kwa kuwa kila mmoja atapata moja ya chromosomes mbili za homologous. Kumbuka kwamba chromosomes homologous si sawa. Zina tofauti kidogo katika habari zao za maumbile, na kusababisha kila gamete kuwa na maumbile ya kipekee ya maumbile.

Randomness hii ni msingi wa kimwili kwa ajili ya kuundwa kwa aina ya pili ya tofauti ya maumbile katika watoto. Fikiria kwamba chromosomes ya homologous ya viumbe wanaozalisha ngono ni awali kurithi kama seti mbili tofauti, moja kutoka kwa kila mzazi. Kutumia binadamu kama mfano, seti moja ya chromosomes 23 iko katika yai iliyotolewa na mama. Baba hutoa seti nyingine ya chromosomes 23 katika mbegu inayozalisha yai. Kila kiini cha watoto wa multicellular kina nakala za seti mbili za awali za chromosomes za homologous. Katika prophase I ya meiosis, chromosomes homologous huunda tetrads. Katika metapase I, jozi hizi zinasimama katikati ya katikati ya miti miwili ya kiini ili kuunda sahani ya metapase. Kwa sababu kuna nafasi sawa kwamba fiber microtubule itakutana na chromosome ya uzazi au paternally kurithi, mpangilio wa tetrads kwenye sahani ya metapase ni random. Chromosome yoyote ya urithi wa uzazi inaweza kukabiliana na pole ama. Chromosome yoyote ya urithi wa paternally inaweza pia kukabiliana na pole ama. Mwelekeo wa kila tetrad ni huru ya mwelekeo wa tetrads nyingine 22.

Tukio hili-random (au huru) urval wa chromosomes homologous katika sahani metaphase-ni utaratibu wa pili kwamba utangulizi tofauti katika gametes au spora. Katika kila kiini kinachopata meiosis, utaratibu wa tetrads ni tofauti. Idadi ya tofauti inategemea idadi ya chromosomes inayoweka seti. Kuna uwezekano wawili wa mwelekeo kwenye sahani ya metapase; idadi inayowezekana ya alignments hiyo ni sawa na 2 ⁿ, ambapo n ni idadi ya chromosomes kwa seti. Binadamu wana jozi 23 za kromosomu, ambayo husababisha zaidi ya milioni nane (2 ²³) gametes zinazowezekana za kimaumbile. Nambari hii haijumuishi tofauti ambayo hapo awali iliundwa katika chromatids dada na crossover. Kutokana na taratibu hizi mbili, haiwezekani kwamba seli mbili za haploidi zinazosababishwa na meiosis zitakuwa na muundo sawa wa maumbile (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kwa muhtasari matokeo ya maumbile ya meiosis I, jeni uzazi na baba ni recombined na matukio uvukaji kutokea kati ya kila jozi homologous wakati prophase I. Aidha, urval random ya tetrads kwenye sahani metaphase inazalisha mchanganyiko wa kipekee wa chromosomes uzazi na baba kwamba kufanya njia yao katika gametes.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Random, usawa wa kujitegemea wakati wa metapase ninaweza kuonyeshwa kwa kuzingatia kiini na seti ya chromosomes mbili (n = 2). Katika kesi hii, kuna mipango miwili iwezekanavyo katika ndege ya ikweta katika metapase I. jumla ya uwezekano wa idadi ya gametes tofauti ni 2 ⁿ, ambapo n sawa na idadi ya chromosomes katika seti. Katika mfano huu, kuna mchanganyiko wa maumbile unaowezekana kwa gametes. Kwa n = 23 katika seli za binadamu, kuna zaidi ya milioni 8 mchanganyiko wa chromosomes ya baba na uzazi.

Anaphase I

Katika anaphase I, microtubules huvuta chromosomes zilizounganishwa mbali. Chromatids dada hubakia tightly amefungwa pamoja katika centromere. Chiasmata ni kuvunjwa katika anaphase mimi kama microtubules masharti ya kinetochores fused kuvuta chromosomes homologous mbali (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Telophase I na Cytokinesis

Katika telophase, chromosomes iliyotengwa huja kwenye miti tofauti. Salio ya matukio ya kawaida ya telophase yanaweza au hayawezi kutokea, kulingana na spishi. Katika baadhi ya viumbe, chromosomes decondense na bahasha nyuklia kuunda kuzunguka chromatidi katika telofasi I. Katika viumbe vingine, cytokinesisi-kujitenga kimwili ya vipengele cytoplasmic katika seli mbili binti- hutokea bila urekebishaji wa viini. Katika takriban spishi zote za wanyama na baadhi ya fungi, cytokinesis hutenganisha yaliyomo ya seli kupitia mtaro wa cleavage (kikwazo cha pete ya actini inayoongoza kwa mgawanyiko wa cytoplasmic). Katika mimea, sahani ya seli hutengenezwa wakati wa cytokinesis ya seli na vidole vya Golgi vinavyotengeneza kwenye sahani ya metapase. Sahani hii ya seli hatimaye itasababisha kuundwa kwa kuta za seli ambazo hutenganisha seli mbili za binti.

Seli mbili za haploidi ni matokeo ya mwisho ya mgawanyiko wa kwanza wa meiotic. Seli ni haploidi kwa sababu katika kila pole, kuna moja tu ya kila jozi ya chromosomes homologous. Kwa hiyo, seti moja tu ya chromosomes iko. Hii ndiyo sababu seli zinachukuliwa haploid—kuna seti moja tu ya kromosomu, ingawa kila homolog bado ina chromatidi mbili za dada. Kumbuka kwamba chromatids ya dada ni marudio tu ya moja ya chromosomes mbili za homologous (isipokuwa kwa mabadiliko yaliyotokea wakati wa kuvuka). Katika meiosis II, hizi chromatids mbili za dada zitatenganisha, na kujenga seli nne za binti za haploid.

Unganisha na Kujifunza

Tathmini mchakato wa meiosis, ukiangalia jinsi chromosomes inavyolingana na kuhamia, katika Meiosis: Uhuishaji wa Maingiliano.

Meiosis II

Katika aina fulani, seli huingia interphase fupi, au interkinesis, kabla ya kuingia meiosis II. Interkinesis haina awamu ya S, hivyo chromosomes hazipatikani. Seli mbili zinazozalishwa katika meiosis mimi kupitia matukio ya meiosis II katika synchrony. Wakati wa meiosis II, chromatids dada ndani ya seli mbili za binti hutofautiana, na kutengeneza gametes nne mpya za haploid. Mechanics ya meiosis II ni sawa na mitosis, isipokuwa kwamba kila kiini cha kugawa kina seti moja tu ya chromosomes ya homologous. Kwa hiyo, kila kiini kina nusu ya idadi ya chromatids dada ili kutenganisha kama kiini cha diploid kinachofanyika mitosis.

Prophase II

Ikiwa chromosomes imechukuliwa katika telophase I, wao hupunguza tena. Ikiwa bahasha za nyuklia ziliundwa, zinajenga vipande. Centrosomes ambazo zilipigwa wakati wa interkinesis huondoka kutoka kwa kila mmoja kuelekea miti kinyume, na spindles mpya huundwa.

Prometaphase II

Bahasha za nyuklia zimevunjika kabisa, na spindle imeundwa kikamilifu. Kila chromatid dada huunda kinetochore ya mtu binafsi ambayo inaunganisha microtubules kutoka kwenye miti tofauti.

Metapase II

Chromatids ya dada hupunguzwa kwa kiwango kikubwa na iliyokaa kwenye equator ya seli.

Anaphase II

Chromatids ya dada hutolewa mbali na microtubules ya kinetochore na kuhamia kuelekea miti tofauti. Microtubules zisizo za kinetochore zinaongeza kiini.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Mchakato wa alignment ya chromosome hutofautiana kati ya meiosis I na meiosis II. Katika prometaphase I microtubules ambatanisha na kinetochores fused ya chromosomes homologous, na chromosomes homologous hupangwa katika midpoint ya seli katika metaphase I. Katika prometapase II, microtubules ambatanisha na kinetochores ya chromatids dada, na chromatids dada hupangwa katikati ya seli katika metapase II. Katika anaphase II, chromatids dada hutenganishwa.

Telophase II na Cytokinesis

Chromosomes hufika kwenye miti tofauti na kuanza kupungua. Bahasha za nyuklia huunda karibu na kromosomes. Cytokinesis hutenganisha seli mbili katika seli nne za kipekee za haploidi. Kwa hatua hii, nuclei mpya ni haploid. Seli zinazozalishwa ni jeni ya kipekee kwa sababu ya urval random ya homologs baba na uzazi na kwa sababu ya recombination ya makundi ya uzazi na baba ya chromosomes (pamoja na seti zao za jeni) ambayo hutokea wakati wa uvukaji. Mchakato mzima wa meiosis umeelezwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{5}\).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Kiini cha wanyama kilicho na idadi ya diploid ya nne (2 n = 4) kinaendelea kupitia hatua za meiosis ili kuunda seli nne za binti za haploid.

Kulinganisha Meiosis na Mitosis

Mitosis na meiosis ni aina zote za mgawanyiko wa kiini katika seli za eukaryotic. Wao kushiriki baadhi ya kufanana, lakini pia kuonyesha tofauti tofauti kwamba kusababisha matokeo tofauti sana (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Mitosisi ni mgawanyiko mmoja wa nyuklia unaosababisha viini viwili ambavyo kwa kawaida hugawanywa katika seli mbili mpya. Nuclei inayotokana na mgawanyiko wa mitotic ni sawa na kiini cha awali. Wana idadi sawa ya seti za chromosomes, seti moja katika kesi ya seli za haploidi na seti mbili katika kesi ya seli za diploid. Katika mimea mingi na aina zote za wanyama, ni kawaida seli za diploid ambazo hupitia mitosis kuunda seli mpya za diploid. Kwa upande mwingine, meiosis ina tarafa mbili za nyuklia na kusababisha viini vinne ambavyo kwa kawaida hugawanywa katika seli nne mpya. Nuclei inayotokana na meiosis haipatikani na yana chromosome moja iliyowekwa tu. Hii ni nusu ya idadi ya seti za kromosomu katika seli ya awali, ambayo ni diploidi.

Tofauti kuu kati ya mitosis na meiosis hutokea katika meiosis I, ambayo ni mgawanyiko tofauti wa nyuklia kuliko mitosis. Katika meiosis I homologous kromosomu jozi kuwa kuhusishwa na kila mmoja, ni amefungwa pamoja na sinaptonemal tata, kuendeleza chiasmata na kupitia uvukaji kati ya dada chromatids, na line juu ya sahani metaphase katika tetrads na nyuzi kinetochore kutoka fito kinyume spindle masharti kila kinetochore ya homolog katika tetrad. Matukio haya yote hutokea tu katika meiosis I.

Wakati chiasmata kutatua na tetrad imevunjika na homologi zinazohamia kwenye pole moja au nyingine, kiwango cha ploidy-idadi ya seti za kromosomu katika kila kiini cha baadaye kimepunguzwa kutoka mbili hadi moja. Kwa sababu hii, meiosis I inajulikana kama mgawanyiko wa kupunguza. Hakuna kupunguza vile kwa kiwango cha ploidy wakati wa mitosis.

Meiosis II ni sawa na mgawanyiko wa mitotic. Katika kesi hiyo, chromosomes zilizopigwa (seti moja tu) zimewekwa kwenye sahani ya metapase na kinetochores zilizogawanyika zilizounganishwa na nyuzi za kinetochore kutoka kwenye miti tofauti. Wakati wa anaphase II, kama ilivyo katika anaphase ya mitotiki, kinetochores hugawanya na chromatid dada mmoja—sasa inajulikana kama kromosomi—huvutwa kwa pole moja ilhali chromatid dada mwingine huvutwa hadi pole nyingine. Ikiwa haikuwa kwa ukweli kwamba kulikuwa na uvukaji, bidhaa mbili za mgawanyiko wa kila mtu wa meiosis II zingekuwa sawa (kama katika mitosis). Badala yake, ni tofauti kwa sababu daima kumekuwa na angalau crossover moja kwa kromosomu. Meiosis II sio mgawanyiko wa kupunguza kwa sababu ingawa kuna nakala chache za genome katika seli zinazosababisha, bado kuna seti moja ya chromosomes, kama ilivyokuwa mwishoni mwa meiosis I.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Meiosis na mitosis wote hutanguliwa na duru moja ya replication DNA; hata hivyo, meiosis inajumuisha mgawanyiko wa nyuklia mbili. Seli nne za binti zinazosababishwa na meiosis ni haploidi na vinasaba tofauti. Seli za binti zinazosababishwa na mitosis ni diploid na zinafanana na kiini cha mzazi.

Uunganisho wa Mageuzi: Siri ya Mageuzi ya Meiosis

Baadhi ya sifa za viumbe ni hivyo kuenea na msingi kwamba wakati mwingine ni vigumu kukumbuka kwamba wao kubadilika kama sifa nyingine rahisi. Meiosis ni mfululizo usio wa kawaida wa matukio ya seli ambazo wanabiolojia wamekuwa na shida kudhania na kupima jinsi inaweza kuwa imebadilika. Ingawa meiosis inakabiliwa na uzazi wa kijinsia na faida zake na hasara, ni muhimu kutenganisha maswali ya mageuzi ya meiosis na mageuzi ya ngono, kwa sababu meiosis mapema inaweza kuwa faida kwa sababu tofauti kuliko ilivyo sasa. Kufikiri nje ya sanduku na kufikiria nini faida mapema kutokana na meiosis inaweza kuwa ni njia moja ya kufunua jinsi inaweza kuwa tolewa.

Meiosis na mitosis hushiriki michakato ya wazi ya seli na ina maana kwamba meiosis ilibadilika kutoka mitosis. Ugumu upo katika tofauti wazi kati ya meiosis I na mitosis. Adam Wilkins na Robin Holliday ¹ walihitimisha matukio ya kipekee ambayo yanahitajika kutokea kwa mageuzi ya meiosis kutoka mitosis. Hatua hizi ni homologous kromosomu pairing, kubadilishana uvukaji, dada chromatids iliyobaki masharti wakati wa anaphase, na kukandamiza replication DNA katika interphase. Wanasema kuwa hatua ya kwanza ni ngumu zaidi na muhimu zaidi, na kwamba ufahamu jinsi ulivyobadilika utaifanya mchakato wa mabadiliko uwe wazi. Wao zinaonyesha majaribio ya maumbile ambayo inaweza kutoa mwanga juu ya mageuzi ya sinepsi.

Kuna mbinu nyingine za kuelewa mageuzi ya meiosis katika maendeleo. Aina tofauti za meiosis zipo katika protists moja-celled. Baadhi huonekana kuwa rahisi au zaidi “aina ya kwanza” ya meiosis. Kulinganisha mgawanyiko wa meiotic wa protists tofauti inaweza kutoa mwanga juu ya mageuzi ya meiosis. Marilee Ramesh na wenzake ² walilinganisha jeni zinazohusika katika meiosis katika protists kuelewa lini na mahali ambapo meiosis inaweza kuwa imebadilika. Ingawa utafiti bado unaendelea, udhamini wa hivi karibuni katika meiosis katika protists unaonyesha kwamba baadhi ya vipengele vya meiosis huenda zimebadilika baadaye kuliko wengine. Aina hii ya kulinganisha maumbile inaweza kutuambia mambo gani ya meiosis ni ya zamani zaidi na ni michakato gani ya seli ambazo zinaweza kukopa kutoka kwenye seli za awali.

Muhtasari

Uzazi wa kijinsia unahitaji viumbe vya diploidi kuzalisha seli za haploidi zinazoweza kuunganisha wakati wa mbolea ili kuunda watoto wa diploidi. Kama ilivyo na mitosis, replication ya DNA hutokea kabla ya meiosis wakati wa S-awamu ya mzunguko wa seli. Meiosis ni mfululizo wa matukio ambayo hupanga na kutenganisha chromosomes na chromatids katika seli za binti. Wakati wa interphases ya meiosis, kila chromosome ni duplicated. Katika meiosisi, kuna raundi mbili za mgawanyiko wa nyuklia zinazosababisha viini vinne na kwa kawaida seli nne za binti, kila mmoja ikiwa na nusu ya idadi ya kromosomu kama kiini mzazi. Ya kwanza hutenganisha homologs, na ya pili-kama mitosis-hutenganisha chromatidi katika kromosomu za mtu binafsi. Wakati wa meiosis, tofauti katika viini vya binti huletwa kwa sababu ya uvukaji katika prophase I na alignment random ya tetrads katika metapase I. seli zinazozalishwa na meiosis ni vinasaba kipekee.

Meiosis na mitosis kushiriki kufanana, lakini kuwa na matokeo tofauti. Migawanyiko ya Mitotiki ni tarafa moja ya nyuklia inayozalisha viini vya binti ambavyo vinasaba vinafanana na kuwa na idadi sawa ya seti za kromosomu kama kiini asilia. Migawanyiko ya Meiotiki ni pamoja na tarafa mbili za nyuklia zinazozalisha viini vya binti nne ambazo ni vinasaba tofauti na zina seti moja ya kromosomu badala ya seti mbili za kromosomu katika seli mzazi. Tofauti kuu kati ya michakato hutokea katika mgawanyiko wa kwanza wa meiosis, ambapo chromosomes za homologous zinaunganishwa na kubadilishana makundi yasiyo ya dada ya chromatid. Chromosomes ya homologous hutenganisha katika nuclei tofauti wakati wa meiosis I, na kusababisha kupungua kwa kiwango cha ploidy katika mgawanyiko wa kwanza. Mgawanyiko wa pili wa meiosis ni sawa na mgawanyiko wa mitotic, isipokuwa kwamba seli za binti hazina genomes zinazofanana kwa sababu ya uvukaji.

maelezo ya chini

1. 1 Adam S. Wilkins na Robin Holliday, “Mageuzi ya Meiosis kutoka Mitosis,” Genetics 181 (2009): 3—12.
2. 2 Marilee A. Ramesh, Shehre-Banoo Malik na John M. Logsdon, Jr, “Mali ya Phylogenetic ya Jeni za Meiotiki: Ushahidi wa Ngono katika Giardia na Mwanzo wa Eukaryotiki wa Meiosis,” Biolojia ya sasa 15 (2005) :185—91.

faharasa

chiasmata

(umoja, chiasma) muundo unaounda kwenye pointi za uvukaji baada ya nyenzo za maumbile zinabadilishwa

cohesin

protini zinazounda ngumu ambayo hufunga chromatids dada pamoja katika centromeres yao mpaka anaphase II ya meiosis

uvukaji

kubadilishana nyenzo za maumbile kati ya chromatids zisizo dada kusababisha chromosomes zinazoingiza jeni kutoka kwa wazazi wote wa viumbe

utungisho

muungano wa seli mbili haploidi kutoka viumbe wawili binafsi

interkinesis

(pia, interphase II) kipindi kifupi cha kupumzika kati ya meiosis I na meiosis II

meiosis

mgawanyiko wa nyuklia mchakato unaosababisha seli nne haploidi

meiosis I

duru ya kwanza ya mgawanyiko wa seli ya meiotic; inajulikana kama mgawanyiko wa kupunguza kwa sababu kiwango cha ploidy kinapungua kutoka diploid hadi haploidi

meiosis II

duru ya pili ya mgawanyiko wa seli ya meiotic kufuatia meiosis I; chromatids dada hutenganishwa katika chromosomes ya mtu binafsi, na matokeo yake ni seli nne za kipekee za haploidi

vinundu vya kuunganisha tena

makusanyiko ya protini yaliyoundwa kwenye tata ya sinaptonemal inayoashiria pointi za matukio ya uvukaji na kupatanisha mchakato wa mchanganyiko wa maumbile kati ya chromatids isiyo ya dada

mgawanyiko wa kupunguza

mgawanyiko wa nyuklia unaozalisha viini vya binti kila mmoja akiwa na nusu kama seti nyingi za kromosomu kama kiini cha wazazi; meiosis I ni mgawanyiko wa kupunguza

kiini cha kuacha za kimwili

seli zote za viumbe vya multicellular isipokuwa gametes au seli za uzazi

chembe

kiini haploidi ambayo inaweza kuzalisha haploidi multicellular viumbe au inaweza fuse na spore nyingine kuunda kiini diploid

sinepsi

malezi ya uhusiano wa karibu kati ya chromosomes homologous wakati prophase I

synaptonemal tata

protini ya protini ambayo huunda kati ya chromosomes homologous wakati wa prophase I, kusaidia crossover

tetrad

chromosomes mbili za homologous zilizopigwa (chromatids nne) zimefungwa pamoja na chiasmata wakati wa prophase I