Всі живі організми складаються з найменших елементів – клітин, завдяки яким істота може розвиватися, розмножуватися і функціонувати. Про фази мейозу коротко і зрозуміло можна прочитати в підручниках з біології, де розкривається поняття процесу як способу ділення клітин еукаріот. В процесі поділу число хромосом зменшується в два рази і з’являються диплоїдні клітини.
Опис процесу
У перекладі з давньогрецької термін означає»зменшення”. В результаті мейозу з однієї клітинної одиниці соматичного типу можуть утворитися чотири гамети з різними комбінаціями генної інформації і редукованими наборами хромосом. Організми, які складаються зі складної клітинної структури не можуть повноцінно розмножуватися без цієї дії.
Явище було відкрито в 1883 році при дослідженні процесів життєвого циклу черв’яків. Тоді вчені побачили закономірність, що в яйцеклітинах і сперматозоїдах знаходилося в два рази менше хромосом ніж в зиготі. При вивченні дії став відомим новий тип поділу клітинного елемента, який був побудований за принципом зменшення кількості хромосом в порівнянні з материнським організмом. Для детального вивчення і пояснення всіх фаз в біологічній науці пішло близько 50 років. У мейозі виділяється два етапи:
Редукційний. На цій стадії число клітин зменшується в кілька разів за рахунок розбіжності хромосом гомологічного типу за двома різними дочірнім елементам.
Екваційний полягає в тому, що в процесі гаплоїдність зберігається. Він може відбуватися тільки в одиницях гаплоїдного і парних клітинах поліплоїдного типу.
Якщо під час першого поділу поліплоїдних одиниць з’являються непарні клітини, то вони просто не зможуть забезпечити попарне злиття хромосом і подальший їх розвиток. Кожен етап може складатися з чотирьох фаз.
У тварин мейоз спостерігається при гаметогенезі. У рослин і грибів реалізація дії відбувається з формуванням спеціальних спор, в яких і буде виконуватися процес поділу. В одноклітинних еукаріотах цей етап спрощений в порівнянні з багатоклітинними організмами і може відбуватися в будь-який період життєвого циклу.
Щоб відновити диплоїдність обов’язково злиття пари клітин, інакше дія не відбудеться. Між цими двома етапами немає реплікації ДНК, оскільки основною метою мейозу є зменшення плоїдності одиниці і тому збільшення кількості генних елементів тут недоречно.
Етап мейозу
Після першого перед початком другого процесу чисельність ДНК в кожній з пари дочірніх клітин скорочується вдвічі. В результаті гомологічні хромосоми розходяться по різних елементах, але продовжують складатися з двох хроматид. Дія включає в себе наступні етапи:
- Профаза і вважається довгою і досить складною, може відбуватися з ускладненнями. Протікає довше, ніж при звичайному етапі мітозу. Це пов’язано з тим, що хромосомам потрібно зблизитися і обмінятися клітинами ДНК. Відбувається кон’югація-зчеплення гомологічних хромосом і кросинговер — тип взаємозв’язку ідентичними ділянками між клітинами. У місцях походження обміну формується так звана хіазма. Після спарювання хромосоми перетворюються в біваленти. Завдяки першій Профазі може утворитися спіралізація хромосомних елементів, які до завершення процесу повинні розпрямитися і придбати характерну для них вид і певні розміри.
- Метафаза остаточно формує основу веретена поділу. Воно добре відображається в схемах. Пари гомологічних хромосом рівномірно розходяться по поверхні екватора, шикуючись один навпроти одного таким чином, щоб площина розміщувалася рівномірно між ними.
- Анафаза означає роз’єднання хромосом і розбіжність до різних полюсів клітини. Через те, що сталося частини хроматид вже не ідентичні один одному. Триває формування нових елементів клітинної одиниці.
- Телофаза відповідає за утворення ядра після поділу клітин. Починається процес деспіралізації хромосом і перетворення їх в тонкий хроматин.
У вигляді схеми це буде виглядати наступним чином:
| Профаза | Конденсація хромосом і розщеплення ядра. |
| Метафаза | Пари хромосом розміщуються на полюсах. |
| Анафаза | Розподіл гомологічних хромосом до протилежних полюсів. |
| Телофаза і цитокінез | Поділ цитоплазми. |
Перша профаза складається з ряду етапів, кожен з яких повинен виконувати свої функції. Сюди відносяться: лептотена, зиготена, пахітена, диплотена, диакинез. У тваринних організмах цей етап визначається випинанням мембрани. У рослин буде формуватися спеціальна клітинна стінка.
Другий поділ
Етап інтерфази між двома поділами називається інтеркінезом і є досить коротким за часом. На відміну від інтерфази дія тут не відбувається стандартним шляхом. Процедура може одночасно протікати в двох клітинах, які створені після процесу мейозу І.
Вчені виділяють наступні етапи в процесі:
- Профаза коротка і запускає етап зникнення ядерець, знову хроматиди деспіралізуются і починається формування веретена поділу.
- Метафаза. До кожної хромосоми, що складається з двох хроматидних елементів, прикріплюється по дві нитки веретена. Розподіляються наступним чином: одна нитка до одного полюса, а інша — до другого. Якщо порівнювати з попереднім статевим етапом, який ділив клітку уздовж, то тут вона буде відбуватися поперек.
- Анафаза. Сестринські хроматиди з’єднувалися за допомогою білка, який почала розщеплюватися. Це запускає дію розбіжності хроматидних елементів до різних полюсів. Після завершення цього етапу споріднені хроматиди перетворюються в сестринські хромосоми.
- Телофаза. Від того, скільки за часом триває етап, залежить якість деспіралізації хромосомних частинок. Зазвичай це відбувається за короткий проміжок.
При порушенні розбіжності хромосом до полюсів можуть спостерігатися відхилення в процедурі мейозу, що приведуть до аномальних клітин або до нежиттєздатності гамет. Надалі це може вказувати на безпліддя гібридів і неможливість істоти залишити потомство або повноцінно розвиватися і належним чином функціонувати.
Значення поділу клітин
В організмі багатоклітинного типу за допомогою мейозу можуть ділитися тільки статеві клітини. Тому біологи визначають головне значення дії як забезпечення якісного механізму розмноження зі збереженням кількості хромосом у виду. Це дозволяє передавати генетичну інформацію від одного покоління до іншого і при цьому забезпечувати тривалість виду.
Але, з іншого боку, це генетична комбінація інформації. Якщо розмноження буде відбуватися за другим типом, то ймовірність зміни генетичних елементів досить висока. Нові комбінації можуть створюватися в наступних випадках:
- Коли несестринські хромосоми починають обмінюватися ділянками.
- При незалежному розбіжності до полюсів в процесі мейотичних поділів.
Кожна хромосома може виявитися в окремій клітині і при цьому потрапляти в поєднання з іншими, раніше не комбінованими елементами. Вже після першого мейозу клітини будуть містити різну генетичну інформацію, а після другого поділу всі чотири клітини, що беруть участь в процесі, будуть відрізнятися між собою не тільки кількістю хромосом, а й елементами генетичної інформації, переданої від клітин-батьків.
Це головна відмінність процесу мейозу від мітозу, в якому формуються чотири однакові генетично рівні клітини, що мають рівне значення в процесі розмноження. Завдяки процесу кросинговеру і можливості випадкового розбіжності хромосом можливі нові раніше не використовувані комбінації, через це можлива спадкова мінливість і еволюція живих організмів.
Комбінативна мінливість вихідних клітин допомагає багатоклітинним організмам змінюватися під впливом навколишніх факторів і створювати унікальних спадкоємців, які також будуть використовувати можливість мейозу для передачі генетично закодованої інформації наступним поколінням. У природній сфері цей процес має величезне значення не тільки завдяки розмноженню і формуванню нових клітин в організмі, але і як один з основних етапів гаметогенеза.
Передача генетичного коду між організмами дозволяє виду стабільно розвиватися і передавати інформацію далі. Природний ланцюжок не розривається, і організми можуть стабільно функціонувати протягом тривалих етапів.
Сформовані в процесі дочірні клітини будуть якісно відрізнятися від материнської і розвиватися за новими сценаріями, це забезпечує унікальність і ряд відмінностей між собою. Мейоз є важливим, адже в результаті запліднення гамет ядра будуть зливатися і запускається процес утворення нових статевих одиниць. Без цієї дії хромосомний набір в клітині постійно б збільшувався, що могло б привести до нежиттєздатності. Цей процес є одним з найбільш важливих дій всередині живого організму для подальшого розвитку і активного функціонування.
