Все живые организмы состоят из наименьших элементов — клеток, благодаря которым существо может развиваться, размножаться и функционировать. О фазах мейоза кратко и понятно можно прочитать в учебниках по биологии, где раскрывается понятие процесса как способа деления клеток эукариот. В процессе деления число хромосом уменьшается в два раза и появляются диплоидные клетки.
Описание процесса
В переводе с древнегреческого термин означает «уменьшение». В результате мейоза из одной клеточной единицы соматического типа могут образоваться четыре гаметы с разными комбинациями генной информации и редуцированными наборами хромосом. Организмы, которые состоят из сложной клеточной структуры не могут полноценно размножаться без этого действия.
Явление было открыто в 1883 году при исследовании процессов жизненного цикла червей. Тогда учёные увидели закономерность, что в яйцеклетках и сперматозоидах находилось в два раза меньше хромосом чем в зиготе. При изучении действия стал известным новый тип деления клеточного элемента, который был построен за принципом уменьшения количества хромосом в сравнении с материнским организмом. Для детального изучения и объяснения всех фаз в биологической науке ушло около 50 лет. В мейозе выделяется два этапа:
- Редукционный. На этой стадии число клеток уменьшается в несколько раз за счёт расхождения хромосом гомологичного типа по двум разным дочерним элементам.
- Эквационный заключается в том, что в процессе гаплоидность сохраняется. Он может происходить только в единицах гаплоидного и парных клетках полиплоидного типа.
Если во время первого деления полиплоидных единиц появляются нечётные клетки, то они просто не смогут обеспечить попарное слияние хромосом и дальнейшее их развитие. Каждый этап может состоять из четырёх фаз.
У животных мейоз наблюдается при гаметогенезе. У растений и грибов реализация действия происходит с формированием специальных спор, в которых и будет выполняться процесс деления. В одноклеточных эукариотах этот этап упрощён по сравнению с многоклеточными организмами и может происходить в любой период жизненного цикла.
Чтобы восстановить диплоидность обязательно слияние пары клеток, иначе действие не произойдёт. Между этими двумя этапами нет репликации ДНК, поскольку основной целью мейоза является уменьшение плоидности единицы и поэтому увеличение количества генных элементов здесь неуместно.
Этап мейоза
После первого перед началом второго процесса численность ДНК в каждой из пары дочерних клеток сокращается вдвое. В результате гомологичные хромосомы расходятся по разным элементам, но продолжают состоять из двух хроматид. Действие включает в себя следующие этапы:
- Профаза І считается длинной и достаточно сложной, может происходить с осложнениями. Протекает дольше, чем при обычном этапе митоза. Это связано с тем, что хромосомам нужно сблизиться и обменяться клетками ДНК. Происходит конъюгация — сцепление гомологичных хромосом и кроссинговер — тип взаимосвязи идентичными участками между клетками. В местах происхождения обмена формируется так называемая хиазма. После спаривания хромосомы превращаются в биваленты. Благодаря первой профазе может образоваться спирализация хромосомных элементов, которые к завершению процесса должны распрямиться и приобрести характерную для них вид и определённые размеры.
- Метафаза окончательно формирует основу веретена деления. Оно хорошо отображается в схемах. Пары гомологичных хромосом равномерно расходятся по поверхности экватора, выстраиваясь друг напротив друга таким образом, чтобы плоскость размещалась равномерно между ними.
- Анафаза означает разъединение хромосом и расхождение к разным полюсам клетки. Из-за происшедшего части хроматид уже не идентичны друг другу. Продолжается формирование новых элементов клеточной единицы.
- Телофаза отвечает за образование ядра после деления клеток. Начинается процесс деспирализации хромосом и превращение их в тонкий хроматин.
В виде схемы это будет выглядеть следующим образом:
| Профаза | Конденсация хромосом и расщепление ядра. |
| Метафаза | Пары хромосом размещаются на полюсах. |
| Анафаза | Распределение гомологичных хромосом к противоположным полюсам. |
| Телофаза и цитокинез | Разделение цитоплазмы. |
Первая профаза состоит из ряда этапов, каждый из которых должен выполнять свои функции. Сюда относятся: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез. У животных организмах этот этап определяется выпячиванием мембраны. У растений будет формироваться специальная клеточная стенка.
Второе деление
Этап интерфазы между двумя делениями называется интеркинезом и является достаточно коротким по времени. В отличие от интерфазы действие здесь не происходит стандартным путём. Процедура может одновременно протекать в двух клетках, которые созданы после процесса мейоза І. Учёные выделяют следующие этапы в процессе:
- Профаза короткая и запускает этап исчезновения ядрышек, снова хроматиды деспирализуются и начинается формирование веретена деления.
- Метафаза. К каждой хромосоме, что состоит из двух хроматидных элементов, прикрепляется по две нити веретена. Распределяются следующим образом: одна нить к одному полюсу, а другая — ко второму. Если сравнивать с предыдущим половым этапом, какой делил клетку вдоль, то здесь она будет происходить поперёк.
- Анафаза. Сестринские хроматиды соединялись с помощью белка, который начала расщепляться. Это запускает действие расхождения хроматидных элементов к разным полюсам. После завершения этого этапа родственные хроматиды превращаются в сестринские хромосомы.
- Телофаза. От того, сколько по времени длится этап, зависит качество деспирализации хромосомных частиц. Обычно это происходит за короткий промежуток.
При нарушении расхождения хромосом к полюсам могут наблюдаться отклонения в процедуре мейоза, что приведут к аномальным клеткам или к нежизнеспособности гамет. В дальнейшем это может указывать на бесплодие гибридов и невозможность существа оставить потомство или полноценно развиваться и надлежащим образом функционировать.
Значение деления клеток
В организме многоклеточного типа с помощью мейоза могут делиться только половые клетки. Поэтому биологи определяют главное значение действия как обеспечение качественного механизма размножения с сохранением количества хромосом у вида. Это позволяет передавать генетическую информацию от одного поколения к другому и при этом обеспечивать продолжительность вида.
Но, с другой стороны, это генетическая комбинация информации. Если размножение будет происходить по второму типу, то вероятность изменения генетических элементов довольно высокая. Новые комбинации могут создаваться в следующих случаях:
- Когда несестринские хромосомы начинают обмениваться участками.
- При независимом расхождении к полюсам в процессе мейотических делений.
Каждая хромосома может оказаться в отдельной клетке и при этом попадать в сочетания с другими, ранее не комбинируемыми элементами. Уже после первого мейоза клетки будут содержать разную генетическую информацию, а после второго деления все четыре клетки, участвующие в процессе, будут отличаться между собой не только количеством хромосом, но и элементами генетической информации, переданной от клеток-родителей.
Это главное отличие процесса мейоза от митоза, в котором формируются четыре одинаковые генетически равные клетки, имеющие равное значение в процессе размножения. Благодаря процессу кроссинговера и возможности случайного расхождения хромосом возможны новые ранее не используемые комбинации, из-за этого возможна наследственная изменчивость и эволюция живых организмов.
Комбинативная изменчивость исходных клеток помогает многоклеточным организмам меняться под влиянием окружающих факторов и создавать уникальных наследников, которые также будут использовать возможность мейоза для передачи генетически закодированной информации следующим поколениям. В природной сфере этот процесс имеет огромное значение не только благодаря размножению и формированию новых клеток в организме, но и как один из основных этапов гаметогенеза.
Передача генетического кода между организмами позволяет виду стабильно развиваться и передавать информацию дальше. Естественная цепочка не разрывается, и организмы могут стабильно функционировать на протяжении длительных этапов.
Сформированные в процессе дочерние клетки будут качественно отличаться от материнской и развиваться за новыми сценариями, это обеспечивает уникальность и ряд различий между собой. Мейоз является важным, ведь в результате оплодотворения гамет ядра будут сливаться и запускается процесс образования новых половых единиц. Без этого действия хромосомный набор в клетке постоянно бы увеличивался, что могло бы привести к нежизнеспособности. Этот процесс является одним из наиболее важных действий внутри живого организма для дальнейшего развития и активного функционирования.
