Κυτταρική διαίρεση 🔬
Αξίζει να θυμηθούμε ότι η ζωή κάθε ανθρώπου ξεκίνησε από ένα και μόνο κύτταρο, το γονιμοποιημένο ωάριο ή ζυγωτό. Από αυτό το ένα κύτταρο προκύπτει τελικά ένας ολόκληρος πολυκύτταρος οργανισμός, όλα τα κύτταρα του οποίου περιέχουν τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με τον αρχικό ζυγωτό. Η ανάπτυξη των οργανισμών, η ανανέωση των ιστών —για παράδειγμα του δέρματος—, η επούλωση μιας πληγής, αλλά και ο πολλαπλασιασμός ορισμένων μονοκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών, όπως η αμοιβάδα, απαιτούν όλα τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Για να είναι αυτός επιτυχημένος, τα νέα κύτταρα που προκύπτουν πρέπει να περιέχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το αρχικό κύτταρο. Υπάρχουν δύο διαφορετικά είδη κυτταρικής διαίρεσης που εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς στον οργανισμό: η μίτωση και η μείωση.
Μίτωση
Η διαδικασία που εξασφαλίζει ότι τα νέα κύτταρα θα έχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το αρχικό κύτταρο ονομάζεται μίτωση. Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, με μίτωση διαιρούνται τα σωματικά κύτταρα.
Πριν από την έναρξη της κυτταρικής διαίρεσης έχει ήδη προηγηθεί η αντιγραφή του DNA και, συνεπώς, ο διπλασιασμός της γενετικής πληροφορίας. Μετά την αντιγραφή, κάθε χρωμόσωμα αποτελείται πλέον από δύο αντίγραφα του DNA, που ονομάζονται αδελφές χρωματίδες. Οι αδελφές χρωματίδες είναι συμμετρικές και όμοιες μεταξύ τους, επειδή αποτελούνται από τα ίδια μόρια DNA, και είναι ενωμένες σε μία περιοχή τους, το κεντρομερίδιο.
Κατά την έναρξη της μίτωσης, τα χρωμοσώματα συσπειρώνονται και αρχίζουν να μετακινούνται, ώστε να διαταχθούν σε ένα επίπεδο. Στη συνέχεια, οι δύο αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος αποχωρίζονται και απομακρύνονται η μία από την άλλη. Τέλος, το κυτταρόπλασμα διαιρείται και δημιουργούνται δύο νέα κύτταρα.
Κάθε κύτταρο του σώματός σου —από αυτά του δέρματος μέχρι αυτά ενός μυός— προήλθε, μέσα από αλλεπάλληλες μιτώσεις, από το ίδιο αρχικό κύτταρο: τον ζυγωτό από τον οποίο ξεκίνησε η ζωή σου. Γι' αυτό όλα τα κύτταρά σου έχουν ακριβώς τις ίδιες γενετικές πληροφορίες.
Ένα συχνό λάθος είναι να θεωρείται ότι τα κύτταρα που προκύπτουν από τη μίτωση έχουν λιγότερα χρωμοσώματα από το αρχικό. Στην πραγματικότητα, τα δύο νέα κύτταρα έχουν τον ίδιο ακριβώς αριθμό χρωμοσωμάτων και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες με το αρχικό κύτταρο — είναι γενετικά πανομοιότυπα.
Μείωση
Τα γεννητικά κύτταρα, οι γαμέτες, των διπλοειδών οργανισμών που αναπαράγονται με αμφιγονία δεν προκύπτουν με μίτωση, αλλά με ένα διαφορετικό είδος κυτταρικής διαίρεσης, τη μείωση.
Κατά την αμφιγονία, το ζυγωτό που προκύπτει από τη σύντηξη των γαμετών (γονιμοποίηση) πρέπει να έχει τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων με τα κύτταρα των γονέων του. Για να συμβεί αυτό, κάθε γαμέτης πρέπει να περιέχει όλες τις γενετικές πληροφορίες μία μόνο φορά, δηλαδή να έχει τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (απλοειδής αριθμός) σε σχέση με τα σωματικά κύτταρα, τα οποία είναι διπλοειδή. Η μείωση, λοιπόν, είναι η διαδικασία με την οποία εξασφαλίζεται ο απλοειδής αριθμός χρωμοσωμάτων των γαμετών. Πραγματοποιείται σε συγκεκριμένα διπλοειδή κύτταρα, τα άωρα γεννητικά κύτταρα, από τα οποία θα προκύψουν τελικά οι γαμέτες του πολυκύτταρου οργανισμού.
Πριν από την έναρξη της μείωσης έχει προηγηθεί, όπως και στη μίτωση, η αντιγραφή του DNA, με αποτέλεσμα κάθε χρωμόσωμα να αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, ενωμένες στο κεντρομερίδιο. Η μείωση ολοκληρώνεται σε δύο διαδοχικές διαιρέσεις:
- 1η μειωτική διαίρεση: Οι δύο αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος συσπειρώνονται. Τα ομόλογα χρωμοσώματα διατάσσονται σε ζεύγη, το ένα απέναντι από το άλλο, και στη συνέχεια αποχωρίζονται τα ομόλογα χρωμοσώματα κάθε ζεύγους — όχι όμως οι αδελφές χρωματίδες. Έτσι σχηματίζονται δύο νέα κύτταρα, καθένα από τα οποία έχει πλέον τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων σε σχέση με το αρχικό.
- 2η μειωτική διαίρεση: Σε καθένα από τα δύο κύτταρα που προέκυψαν, οι αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος αποχωρίζονται, με αποτέλεσμα να προκύψουν δύο νέα κύτταρα από το καθένα. Κάθε τελικό κύτταρο έχει πλέον μία μόνο χρωματίδα από κάθε ομόλογο ζεύγος χρωμοσωμάτων.
Συνολικά, λοιπόν, από ένα αρχικό διπλοειδές κύτταρο προκύπτουν κατά τη μείωση τέσσερα απλοειδή γεννητικά κύτταρα, καθένα από τα οποία έχει τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων σε σχέση με το αρχικό.
Η μείωση δεν παράγει απλώς λιγότερα χρωμοσώματα ανά κύτταρο· διπλασιάζει και τον αριθμό των κυττάρων που προκύπτουν σε σχέση με τη μίτωση. Ένα μόνο άωρο γεννητικό κύτταρο δίνει, μέσα από δύο διαδοχικές διαιρέσεις, τέσσερους γαμέτες.
Η μείωση έχει δύο διαδοχικές διαιρέσεις (1η και 2η μειωτική διαίρεση), ενώ η μίτωση ολοκληρώνεται σε μία διαίρεση. Επίσης, στην 1η μειωτική διαίρεση χωρίζονται τα ομόλογα χρωμοσώματα ενός ζεύγους, ενώ οι αδελφές χρωματίδες παραμένουν ενωμένες· αυτές χωρίζουν μόλις στη 2η μειωτική διαίρεση.
Σύγκριση μίτωσης και μείωσης
| Χαρακτηριστικό | Μίτωση | Μείωση |
|---|---|---|
| Είδος κυττάρων που προκύπτουν | Σωματικά κύτταρα | Γαμέτες |
| Αριθμός διαιρέσεων | Μία | Δύο (1η και 2η μειωτική διαίρεση) |
| Αριθμός κυττάρων που προκύπτουν | Δύο | Τέσσερα |
| Αριθμός χρωμοσωμάτων στα νέα κύτταρα | Ίδιος με το αρχικό (διπλοειδής) | Μισός από το αρχικό (απλοειδής) |
| Γενετική σύσταση των νέων κυττάρων | Πανομοιότυπη με το αρχικό κύτταρο | Το μισό της γενετικής πληροφορίας του αρχικού κυττάρου |
| Ρόλος στον οργανισμό | Ανάπτυξη, ανανέωση ιστών, επούλωση | Παραγωγή γαμετών για την αμφιγονία |