میوز I: اولین تقسیم میوز با جدایش کروموزوم‌های همولوگ
میوز I چیست و چرا اهمیت دارد؟
همه‌ی ما از ترکیب سلول‌های جنسی پدر و مادر به وجود آمده‌ایم. اما آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه این سلول‌ها تشکیل می‌شوند؟ پاسخ در فرآیندی به نام میوز نهفته است. میوز از دو تقسیم متوالی به نام‌های میوز I و میوز II تشکیل شده است. میوز I، تقسیم کاهشی نام دارد زیرا تعداد کروموزوم‌ها در سلول‌های حاصل، نصف می‌شود. برای درک بهتر، یک کتابخانه را تصور کنید که دو نسخه از هر کتاب (کروموزوم) دارد. میوز I مانند این است که این دو نسخه را از هم جدا کنیم و هر کتابخانه‌ی جدید (سلول جدید) فقط یک نسخه از هر کتاب را دریافت کند.
مراحل گام‌به‌گام میوز I
میوز I خود از چند فاز مجزا تشکیل شده است که هر کدام رویدادهای خاصی را شامل می‌شوند. در جدول زیر این مراحل به طور خلاصه آمده است:
| فاز | رویدادهای کلیدی | نقش در تنوع ژنتیکی |
|---|---|---|
| پروفاز I8 | فشرده‌سازی کروموزوم‌ها، تشکیل چهارکروماتیدی9، تغییرراستایی و تبادل قطعات کروماتیدی | بسیار بالا |
| متافاز I10 | چیدمان چهارکروماتیدی‌ها در صفحهٔ استوایی سلول | بسیار بالا |
| آنافاز I11 | جدایش کروموزوم‌های همولوگ و کشیده شدن آن‌ها به قطب‌های مخالف سلول | متوسط |
| تلفاز I12 | تشکیل دو هستهٔ جدید و در نهایت تقسیم سیتوپلاسم (سیتوکینز13) | پایین |
حالا هر مرحله را با جزئیات بیشتری بررسی می‌کنیم:
پروفاز I: این طولانی‌ترین و پیچیده‌ترین فاز میوز I است. کروموزوم‌ها که در این مرحله هر کدام از دو کروماتید خواهری14 تشکیل شده‌اند، فشرده و قابل مشاهده می‌شوند. کروموزوم‌های همولوگ (همتای مادری و پدری) به صورت جفت کنار هم قرار می‌گیرند و ساختاری به نام چهارکروماتیدی یا تتراد تشکیل می‌دهند. در این مرحله، پدیده‌ی بسیار مهم تغییرراستایی رخ می‌دهد که در آن کروماتیدهای غیرخواهری (یکی از مادری و یکی از پدری) قطعاتی از DNA خود را با یکدیگر تبادل می‌کنند. این رویداد مانند عوض کردن چند فصل بین دو کتاب هم‌عنوان اما با نویسندگان مختلف است که منجر به ایجاد کتاب‌های "جدید" با ترکیبی از مطالب هر دو می‌شود.
متافاز I: در این مرحله، جفت کروموزوم‌های همولوگ (چهارکروماتیدی‌ها) به وسیله‌ی رشته‌های دوک تقسیم15 به مرکز سلول (صفحهٔ استوایی) کشیده می‌شوند. نکته‌ی کلیدی اینجاست که نحوهٔ قرارگیری این جفت‌ها در صفحهٔ استوایی تصادفی و مستقل از یکدیگر است. این استقلال، منبع دوم ایجاد تنوع ژنتیکی است. برای مثال، تمام کروموزوم‌های مادری لزوماً به یک قطب نمی‌روند.
آنافاز I: در این فاز، کروموزوم‌های همولوگ (هر کدام متشکل از دو کروماتید خواهری) از هم جدا شده و به سمت قطب‌های مخالف سلول کشیده می‌شوند. توجه کنید که در اینجا کروماتیدهای خواهری از هم جدا نمی‌شوند؛ این اتفاق در میوز II خواهد افتاد.
تلفاز I و سیتوکینز: در پایان، کروموزوم‌ها به قطب‌ها می‌رسند، هسته‌ی جدیدی در اطراف آن‌ها تشکیل می‌شود و در نهایت سیتوپلاسم سلول تقسیم شده و دو سلول هاپلوئید (اما هنوز دارای کروماتیدهای تکراری) ایجاد می‌شود. این دو سلول بلافاصله وارد تقسیم میوز II می‌شوند.
مقایسه‌ای ساده بین میوز I و میتوز
برای درک بهتر میوز I، مقایسه‌ی آن با میتوز (تقسیم معمولی سلول‌های بدن) می‌تواند بسیار مفید باشد. هر دو فرآیند تقسیم هستند، اما اهداف و مکانیسم‌های متفاوتی دارند.
| ویژگی | میوز I | میتوز |
|---|---|---|
| هدف | تولید سلول‌های جنسی هاپلوئید برای تولید مثل | رشد و ترمیم بافت‌ها با تولید سلول‌های یکسان دیپلوئید |
| تعداد تقسیمات | 2 تقسیم متوالی (میوز I و II) | 1 تقسیم |
| تغییرراستایی | دارد | ندارد |
| جدایش در آنافاز | کروموزوم‌های همولوگ از هم جدا می‌شوند. | کروماتیدهای خواهری از هم جدا می‌شوند. |
| تعداد سلول‌های حاصل | 4 سلول هاپلوئید | 2 سلول دیپلوئید |
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. در مرحلهٔ اینترفاز16 قبل از شروع میوز، کروموزوم‌ها تکثیر می‌شوند و هر کروموزوم از دو کروماتید خواهری تشکیل می‌شود. در طول خود میوز I، این کروموزوم‌های تکراری تقسیم نمی‌شوند، بلکه فقط از هم جدا می‌شوند.
پاسخ: در آنافاز میوز I، کروموزوم‌های همولوگ (که هر کدام دو کروماتید دارند) از هم جدا می‌شوند. اما در آنافاز میتوز، کروماتیدهای خواهری (که هر کدام یک کروموزوم محسوب می‌شوند) از هم جدا می‌شوند. این تفاوت، کلید درک کاهش تعداد کروموزوم در میوز است.
پاسخ: تنوع ژنتیکی به شدت کاهش می‌یابد. در این حالت، کروموزوم‌های موجود در گامت‌ها دقیقاً مشابه کروموزوم‌های والد خواهند بود (به جز جهش‌های تصادفی). این امر می‌تواند باعث کاهش توانایی جمعیت برای سازگار کردن با تغییرات محیطی شود.
پاورقی
1 Meiosis I
2 Diploid: سلولی که دو مجموعه کروموزوم دارد.
3 Haploid: سلولی که یک مجموعه کروموزوم دارد.
4 Homologous Chromosomes: جفت کروموزوم‌هایی که از نظر شکل، اندازه و توالی ژن‌ها مشابه هستند (یکی از پدر و یکی از مادر).
5 Crossing Over: تبادل قطعاتی از DNA بین کروماتیدهای غیرخواهری در کروموزوم‌های همولوگ.
6 Somatic Cells: تمام سلول‌های بدن به جز سلول‌های جنسی.
7 Gametes: سلول‌های جنسی (اسپرم و تخمک).
8 Prophase I
9 Tetrad: ساختار متشکل از چهار کروماتید (دو کروموزوم همولوگ).
10 Metaphase I
11 Anaphase I
12 Telophase I
13 Cytokinesis: تقسیم سیتوپلاسم.
14 Sister Chromatids: دو نسخهٔ یکسان از یک کروموزوم که پس از تکثیر DNA به هم متصل هستند.
15 Spindle Fibers
16 Interphase: فاز استراحت و رشد سلول قبل از تقسیم.