Мейоз – способ деления половых клеток человека
Образование одной клетки в результате слияния двух происходит во время полового процесса. Слившиеся клетки называют половыми или гаметами. Их слияние обеспечивает размножение организмов.
Оплодотворенную клетку называют зиготой. Созревшие высокоспециализированные половые клетки – гаметы: женские – яйцеклетки, мужские – сперматозоиды – при слиянии образуют зиготу, из которой развивается новый дочерний организм. По достижении половой зрелости новый организм в свою очередь производит гаметы, дающие начало следующим потомкам. Так осуществляется преемственность поколений.
Оплодотворение представляет собой процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида (женской и мужской гамет), при котором восстанавливается диплоидный набор хромосом.
В результате оплодотворения – слияния мужских и женских гамет в зародыше нового организма – хромосомы отца и матери суммируются. Вот в чём заключается секрет, о сущности которого не догадывались (хотя принцип двоичности и выдвигали) ни Лукреций Кар («ибо зависят всегда от двоякого семени дети…»), ни Грегор Мендель (вспомним его двоичную шифровку растений: АА, Аа, аа).
Половое размножение характеризуется обменом генетической информации между женскими и мужскими особями. Оно связано с образованием и слиянием особых гаплоидных половых клеток – гамет, образующихся в результате мейоза.
Мейоз (от греч. «мейоз» - уменьшение) – это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Если бы не было мейоза, то в каждом поколении число хромосом удваивалось бы, а это не может продолжаться до бесконечности. Мейоз состоит из двух последовательно идущих делений, имеющих те же фазы, что и митоз. Однако продолжительность отдельных фаз и происходящие в них процессы значительно отличаются от процессов, происходящих в митозе.
И мейоз, и митоз начинаются с редупликации ДНК и наработки необходимых белков. Но уже в следующей фазе обнаруживается принципиальное отличие между двумя процессами.
Процесс мейоза состоит из двух последовательных делений – мейоза –1 и мейоза-2. В мейозе ядро делится дважды (первое и второе мейотические деления), а хромосомы лишь один раз (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Ход мейоза
Первое деление мейоза
| Профаза I | Спаривание гомологичных хромосом (одна из них – материнская, другая - отцовская). Образование аппарата деления. Набор хромосом n. |
| Метафаза I | Расположение гомологичных хромосом по экватору,n хромосом |
| Анафаза I | Разделение пар хромосом (состоящих из двух хроматид) и перемещение к полюсам |
| Телофаза I | Образование дочерних клеток. Набор хромосом n |
Второе деление мейоза
| Профаза II | Возникшие в телофазе дочерние клетки проходят митотическое деление |
| Метафаза II Анафаза II | Центромеры делятся, хроматиды хромосом обеих дочерних клеток расходятся к полюсам. Набор хромосом n. |
| Телофаза II | Образование четырёх гаплоидных ядер или клеток. |
Главная особенность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в 2 раза. Мейоз обеспечивает справедливое распределение отцовских и материнских хромосом. О существовании мейоза знали задолго до открытия законов Менделя. Только тогда было непонятно, зачем он нужен.
При мейозе гомологичные пары хромосом (отцовские и материнские) безошибочно опознают друг друга и устремляются навстречу. Вы помните, конечно, эту красивую, но изрядно потрёпанную лириками легенду о том, как некогда Бог, разгневавшись на людей, разрубил их на две части – мужскую и женскую. И вот теперь, они ищут друг друга и могут быть счастливы, если только найдут свою утраченную половинку. Хромосомы в этом отношении счастливее нас с вами. Гомологи, один раз встретившись в момент возникновения новой жизни, потом расстаются, но каждый раз встречаются только друг с другом в волшебном танце мейоза. В конце профазы происходит полное и точное соединение гомологичных хромосом – локус к локусу. Они обвивают одна другую. Но невидимые нити начинают разводить из в разные стороны. И перед тем, как расстаться (теперь уже навсегда), они обмениваются участками собственных тел.
Этот процесс обмена между гомологичными хромосомами получил название кроссинговера. Он выполняет важнейшую функцию в эволюции организмов – ведет к перетасовке аллелей и тем самым вносит существенный вклад в увеличение генетической изменчивости.
Говоря о кроссинговере, следует отметить ещё одну важную его особенность. Разрывы и обмены могут произойти практически в любом месте хромосомы (хотя в последнее время выявлены более и менее устойчивые к разрывам участки). Простое логическое рассуждение показывает, что чем дальше друг от друга находятся гены, тем чаще они будут разделяться в процессе кроссинговера. В мейозе между гомологичными хромосомами может произойти кроссинговер, частота которого пропорциональна расстоянию между генами (Т. Морган). На этой особенности кроссинговера основан принцип построения генетических карт.
Пусть нам известно, что два гена А и В оказываются раздельными при кроссинговере в 20% случаев. Ген С отделяется от гена А с частотой 5%, а от гена В – 15%. Следовательно, он находится между ними. На основе генетического анализа (генетических карт) можно определить точное местонахождение любого гена или же участка внутри него, несмотря на то, что сам ген измеряется долями микрона.
Таким образом, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности, изучение закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.
Особенно важно то, что распределение гомологов по клеткам происходит совершенно случайным образом. У нас с вами по 23 пары хромосом. При мейозе одна клетка может получить 12 отцовских хромосом и 11 материнских, другая, наоборот, - 11 отцовских и 12 материнских, третья – 6 отцовских и 17 материнских и т.д. При этом, следует учесть, что многие хромосомы совершили кроссинговер и в своём теле несут как отцовские, так и материнские участки.
Из 23 пар хромосом получиться 223 различные комбинации. А если к этому огромному числу добавить ещё комбинации, возникающие в результате кроссинговера, то получиться совсем уже астрономическая величина.
Оба эти явления, кроссинговер и независимое расхождение гомологичных хромосом, создают неистощаемый резерв комбинационной изменчивости, той самой неопределённой изменчивости, которая так поражала Ч. Дарвина.
Именно поэтому, каждый из нас – уникум. Такого уникального сочетания генов, которое есть у человека, никогда не было и никогда больше не будет за всю историю человечества. Дело в том, что из этого простого расчёта следует простой вывод – каждый человек неповторим и, следовательно, незаменим. Не верьте этой варварской фразе «незаменимых людей не бывает». Её придумали не только генетически необразованные, но и просто ограниченные люди. Каждый из нас незаменим. Посмотрите с этой точки зрения на своих ближних. Может быть, тогда, вы поймёте, как мало вы их любите и цените. Объясните это своим ближним, может быть тогда они будут больше любить вас.