Reproducerea organismelor – Meioza

(Fiecare dintre noi, ca și organismele prezentate mai sus, începe viața ca un ou fecundat (zigot). După trilioane de diviziuni celulare, fiecare dintre noi se dezvoltă într-un organism complex, multicelular. )

Capacitatea de a se reproduce este o caracteristică de bază a tuturor organismelor: Hipopotamii dau naștere vițeilor de hipopotam; arborii de Iosua produc semințe din care răsad puieții de arbori de Iosua; iar flamingii adulți depun ouă care clocesc pui de flamingo. Cu toate acestea, spre deosebire de organismele prezentate mai sus, descendenții pot să semene sau nu cu părinții lor. De exemplu, în cazul majorității insectelor precum fluturii (cu o metamorfoză completă), formele larvare seamănă rar cu formele adulte.

Deși multe organisme unicelulare și câteva organisme multicelulare pot produce clone identice genetic lor prin reproducere asexuată, multe organisme unicelulare și cele mai multe organisme multicelulare se reproduc în mod regulat folosind o altă metodă – reproducerea sexuală. Această metodă foarte evoluată implică producerea de către părinți a două celule haploide și fuziunea lor pentru a forma o singură celulă diploidă recombinată genetic – un organism unic din punct de vedere genetic. La aproape toate speciile care se reproduc sexual, aceste două celule haploide diferă ca mărime, celula mai mică numită „mascul” și cea mai mare numită „femeie.” Aceste celule haploide sunt produse printr-un tip de diviziune celulară numită meioză. Reproducerea sexuală, implicând atât meioza cât și fertilizarea, introduce variații în descendenți care pot explica succesul evolutiv al reproducerii sexuale. Marea majoritate a organismelor eucariote, atât multicelulare cât și unicelulare, pot sau trebuie să folosească o anumită formă de meioză și fertilizare pentru a se reproduce.

La majoritatea plantelor și animalelor, zigotul format prin fertilizare, prin mii de runde de diviziune celulară mitotică, se va dezvolta într-un organism adult.

Reproducerea sexuală necesită unirea a două celule specializate, numite gameți, fiecare dintre ele conține un set de cromozomi. Când gameții se unesc, formează un zigot sau un ou fertilizat care conține două seturi de cromozomi. (Notă: Celulele care conțin un set de cromozomi se numesc haploide; celulele care conțin două seturi de cromozomi sunt numite diploide.) Dacă ciclul reproductiv va continua pentru orice specie care se reproduce sexual, atunci celula diploidă trebuie să-și reducă cumva numărul de seturi de cromozomi. pentru a produce gameți haploizi; în caz contrar, numărul de seturi de cromozomi se va dubla cu fiecare rundă viitoare de fertilizare. Prin urmare, reproducerea sexuală necesită o diviziune nucleară care reduce numărul de seturi de cromozomi la jumătate.

Majoritatea animalelor și plantelor și multe organisme unicelulare sunt diploide și, prin urmare, au două seturi de cromozomi. În fiecare celulă somatică a organismului (toate celulele unui organism multicelular, cu excepția gameților sau celulelor reproducătoare), nucleul conține două copii ale fiecărui cromozom, numite cromozomi omologi. Cromozomii omologi sunt perechi potrivite care conțin aceleași gene în locații identice de-a lungul lungimii lor. Organismele diploide moștenesc o copie a fiecărui cromozom omolog de la fiecare contributor genetic.

Meioza este diviziunea nucleară care formează celule haploide din celulele diploide și folosește multe dintre aceleași mecanisme celulare ca și mitoza. Cu toate acestea, după cum ați învățat, mitoza produce celule fiice ale căror nuclei sunt genetic identici cu nucleul părinte original. În mitoză, atât nucleul părinte cât și nucleul fiică sunt la același „nivel de ploidie” – diploid în cazul majorității animalelor multicelulare. Plantele folosesc mitoza pentru a crește ca sporofiți și pentru a crește și a produce ouă și spermatozoizi ca gametofite; așa că folosesc mitoza atât pentru celulele haploide, cât și pentru cele diploide (precum și pentru toate celelalte ploidii). În meioză, nucleul de pornire este întotdeauna diploid, iar nucleii fiice care rezultă sunt haploizi. Pentru a obține această reducere a numărului de cromozomi, meioza constă dintr-o rundă de replicare a cromozomilor urmată de două runde de diviziune nucleară. Deoarece multe evenimente care au loc în fiecare dintre etapele de diviziune sunt analoge cu evenimentele de mitoză, se atribuie aceleași nume de etapă. Cu toate acestea, deoarece există două runde de împărțire, procesul major și etapele sunt desemnate cu un „I” sau un „II”. Astfel, meioza I este prima rundă a diviziunii meiotice și constă din profaza I, prometafaza I și așa mai departe. La fel, meioza II (în timpul căreia are loc a doua rundă de diviziune meiotică) include profaza II, prometafaza II și așa mai departe.

(Privire de ansamblu asupra meiozei. Producția de gameți este un proces crucial pentru organismele cu reproducere sexuală. Meioza este mecanismul folosit pentru a reduce celulele diploide la gameți haploizi în timp ce se introduce diversitatea genetică. Înainte de meioză, cromozomii sunt replicați în faza S pentru a asigura un număr adecvat de cromozomi în gameții rezultați. În timpul meiozei, două runde succesive de diviziune reduc numărul de cromozomi (ploidia) celulei la jumătate. trecând de la celule diploide la gameți haploizi.)

Sursa: Biology 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2022 MultiMedia Publishing