В начале вы были просто генетическим материалом. Чтобы создать вас, ваши биологические мама и папа оба должны были принять участие в попытке создать по одной гамете - сперматозоид и яйцеклетку, каждая из которых имеет 23 хромосомы. Обе эти половые клетки содержали все необходимое - с точки зрения генетики - для создания уникального человека, подобного которому никогда раньше не видели на этой планете. Это ты.
Как вы, наверное, знаете, для того, чтобы сделать "вы", а не "наполовину Пола, наполовину Диану", пришлось отказаться от какого-то сложного генетического жужу - 23 хромосомы от каждой из гамет ваших родителей были объединить усилия, чтобы создать свой единственный и неповторимый геном (ваш полный набор ДНК), который содержался в ядре почти каждой из ваших клеток с тех пор, как вы были крошечной зиготой или оплодотворенной яйцеклеткой. Они просто повторяют эту информацию снова и снова и снова.
Этот процесс - тот, в котором ваши клетки (ядра которых содержат все 46 исходных хромосом, которые ваши родители дали вам в первый день) делятся снова и снова, чтобы создать новые, когда старые устают или повреждаются - называется митозом. Митоз происходит, когда вы создаете новые клетки ногтя или даже когда у вас растет раковая опухоль. Митоз - такая рабочая лошадка, что вы можете не знать, что у него есть родственный процесс, называемый мейозом, который не менее важен, но не так распространен.
В чем разница?
«Ключ к пониманию разницы между митозом и мейозом не в шагах, а в конечных продуктах каждого из них», - говорит Брэндон Джексон, доцент кафедры биологических наук и наук об окружающей среде Лонгвудского университета Вирджинии. «В результате митоза образуются две идентичные «дочерние» клетки, каждая из которых имеет две версии каждого гена - по одной версии от каждого родителя, как и любая клетка в организме. В результате мейоза образуются четыре клетки, называемые гаметами - половыми клетками, - но каждая из них имеет только одну версию каждого гена. Таким образом, когда сперма и яйцеклетка сливаются во время оплодотворения, полученная зигота снова имеет две версии каждого гена."
Итак, это достаточно легко запомнить: если клетки делятся, то почти всегда через митоз, если только продукт не является гаметой, которая планирует встретиться с другой гаметой, чтобы создать новый организм. В этом случае каждая клетка может иметь только 23 хромосомы вместо нормальных 46. Таким образом, должна произойти некоторая перетасовка, чтобы убедиться, что каждая половая клетка имеет половину хромосом нормальной клетки.
Трудно описать различия между процессами митоза и мейоза без использования таких терминов, как «гомологическая рекомбинация» и «цитокинез», которые сбивают с толку. Это помогает на мгновение перестать думать о клеточном делении с точки зрения хромосом и начать думать о предложениях.
" Митоз против мейоза - враг моих учеников!" говорит Джексон. «Но поскольку ДНК очень похожа на слова, сложенные вместе, чтобы составить предложения, мы можем использовать слова для аналогии этих событий».
В одном из упражнений Джексон на уроках биологии берет два предложения и называет их «хромосомами». (Ради этой статьи мы сделали предложение 1жирным, чтобы было легче проследить его путь через процессы митоза и мейоза.) Оба эти предложения описывают в основном одну и ту же идею, но Предложение 1 (яйцеклетка с 23 хромосомами) исходит от родителя-женщины (выделено жирным шрифтом), а предложение 2 (клетка спермы, также с 23 хромосомами) исходит от родителя-мужчины.
Предложение 1:Представьте кролика, прячущегося в кустах. Предложение 2: Представьте зайца, спрятавшегося в растительности.
И митоз, и мейоз начинаются отсюда и дублируют ДНК, давая нам по два предложения каждого предложения.
Представьте кролика, прячущегося в кустах.
Представьте кролика, прячущегося в кустах. Представьте зайца в плаще в растительности. Представьте себе зайца, спрятанного в растительности
На следующем этапе митоза дубликаты отделяются, а затем снова сортируются для создания клеток-близнецов, каждая из которых содержит генетический материал, унаследованный как от матери, так и от отца. Позже они могут создавать дубликаты самих себя, очень похожие на дубликаты ваших эритроцитов или клеток печени, сделанные в прошлом году или 20 лет назад.
Представьте кролика, прячущегося в кустах.
Представьте зайца, спрятавшегося в растительности. Представьте кролика, прячущегося в кустах. Представьте зайца, спрятавшегося в растительности
На первой стадии мейоза (научно известной как Мейоз I) берется дуплицированная ДНК, знаменующая начало процесса митоза, копируется, в результате чего образуются две дочерние клетки, каждая из которых содержит полный набор хромосом и затем перемешивает их, как колоду карт:
Представьте себекролика, прячущегося врастительности.
Представьтезайца, спрятавшегося вкустах. Представьте себе кроликазакутавшегося вкусты.
Представьте себе зайца,прячущегося в растительности.
На первом этапе (научно известном какМейоз I) копируется одна клетка, в результате чего образуются две дочерние клетки, каждая из которых содержит полный набор хромосом.
Представьте себекролика, прячущегося врастительности.
Представьтезайца, спрятавшегося вкустах. Представьте себе кроликазакутавшегося вкусты.
Представьте себе зайца,прячущегося в растительности.
Второй этап (научно известный какМейоз II) затем разделяет новые дочерние клетки, помещая каждую в свою собственную клетку, оставляя четыре клетки с разными ДНК в каждой.
Представьте себекролика, прячущегося врастительности. Представьтезайца, закутавшегося вкусты. Представьте кроликазакутавшегося вкусты. Представьте зайцапрячущегося в растительности.
«Каждое предложение говорит одно и то же, но с разными версиями каждого слова - каждая версия является аллелем, говоря языком ДНК», - говорит Джексон. «Каждый аллель представляет собой смесь слов от родителей мужского и женского пола».
Фу! Мейоз кажется большой работой! Зачем мучиться, если можно просто провести быстрый митоз и покончить с этим?
" Вариация!" говорит Джексон. «Это первая часть полового размножения, цель которой - увеличить генетическую изменчивость, а это увеличивает способность организма продолжать адаптироваться к изменяющемуся миру».
Допустим, последняя гамета выше (это «предложения», образованные мейозом) оплодотворяет другую гамету, которая говорит, Представьте кролика, замаскированного сорняками.
Это создаст новую клетку и организм со следующим профилем ДНК:
Представьте себе зайцапрячущегося врастительности. Представьте кролика, замаскированного сорняками
Это не только отличается от нашей родительской клетки, с которой мы начали, но и от любого из бабушек и дедушек. И если у вас есть десятки таких предложений - в конце концов, у людей 23 пары «предложений», - и каждое предложение состоит из тысяч слов, каждый мейоз и событие оплодотворения приводят к генетическим комбинациям, которых, вероятно, никогда не существовало.
Именно поэтому ты такой особенный.
Интересно
Мейоз был впервые обнаружен в яйцах морских ежей в 1876 году немецким биологом Оскаром Гертвигом.