Meios
Meios är en speciell typ av celldelning. Till skillnad från mitos, som är det sätt på vilket normala kroppsceller delar sig, resulterar meiosen i celler som bara har hälften av det vanliga antalet kromosomer, en från varje par. Av den anledningen kallas meios ofta för reduktionsdelning. På lång sikt ökar meiosen den genetiska variationen, på ett sätt som kommer att förklaras senare.
Sexuell reproduktion sker när en spermie befruktar ett ägg. Ägg och spermier är särskilda celler som kallas könsceller. Gameterna är haploida; de har bara hälften så många kromosomer som en normal kroppscell (en så kallad somatisk cell). Genom befruktning återställs kromosomerna i kroppscellerna till det diploida antalet.
Det grundläggande antalet kromosomer i kroppscellerna hos en art kallas det somatiska antalet och betecknas 2n. Hos människan är 2n = 46: vi har 46 kromosomer. I könscellerna är kromosomantalet n (människa: n = 23). I normala diploida organismer finns kromosomerna alltså i två kopior, en från varje förälder (23x2=46). Det enda undantaget är könskromosomerna. Hos däggdjur har honan två X-kromosomer och hanen en X- och en Y-kromosom.
En karyotyp är det karakteristiska kromosomnumret för en eukaryotart. Framställning och undersökning av karyotyper är en del av cytogenetiken, cellgenetiken.
Alla eukaryoter som förökar sig sexuellt använder sig av meios. Detta gäller även många encelliga organismer. Meiosis förekommer inte hos arkéer och bakterier, som förökar sig genom asexuella processer som binär klyvning.
Korsning sker mellan kromatiderna i homologa kromosomer.
Meiosen som en del av den sexuella reproduktionen
Betydelsen av gödsling
Avkomman får en uppsättning kromosomer från varje förälder, så att hälften av dess arvsmassa kommer från varje förälder. Men de två kromosomuppsättningarna är inte identiska med föräldrarnas kromosomer. Detta beror på att de förändras under reduktionsdelningen genom en process som kallas crossing-over.
Betydelsen av meiosen
Detta har två orsaker:
1. För det första att reducera kromosomerna i varje ägg eller spermie till endast en uppsättning.
De två kromosomerna i ett par är inte identiska, eftersom det vid varje enskild plats på kromosomerna kan finnas olika alleler (former av genen) på de två kromosomerna. Tänk på varje kromosompar, en uppsättning från varje förälder. Från varje par går bara en av dem in i varje könsceller. Så i första hand skiljer sig könscellerna åt eftersom könscellerna av varje par kan ha faderns kromosom eller moderns. Detta kallas "oberoende sortering".
2. För att möjliggöra crossing-over mellan varje par föräldrakromosomer. Crossing-over förändrar vilka alleler som sitter på en viss kromosom.
Även om de beskrivs som "moderns" och "faderns" kromosomer är inte alla gametkromosomer i praktiken samma som föräldrarnas kromosomer. Detta beror på att delar av kromosomerna har bytts ut under meiosen.
Även om könscellerna bara har en uppsättning kromosomer är denna uppsättning en blandad blandning av genetiskt material från båda föräldrarna. Varje enskilt ägg eller spermie kan ha ett annat urval av alleler från föräldrarnas kromosomer.
Precis som när man blandar en kortlek kan många olika kombinationer av gener skapas utan att någon enskild gen förändras (mutation). Mutationer förekommer dock, och de kan lägga till alleler som inte fanns i populationen tidigare. I vilket fall som helst ökar blandningen mångfalden hos avkomman, och mångfalden ger åtminstone en del av avkomman en bättre chans att överleva i svåra tider. Den blandning av alleler som sker i meiosen kan vara anledningen till att sexuell reproduktion överhuvudtaget existerar.
"Det är inte svårt att komma på varför sexuella populationer skulle ha långsiktiga fördelar jämfört med asexuella populationer. De kan utvecklas snabbare för att möta förändrade omständigheter..."
Särskilda fall
Cyklisk parthenogenes
Flera ganska stora taxa (grupper av organismer) använder sig av cyklisk parthenogenes. Detta innebär att flera generationer föds genom jungfrufödsel, och sedan uppstår en generation med normal sexuell reproduktion. Exempel på detta är bladlöss och cladoceraner (små kräftdjur som kallas vattenloppor). Bladlöss arbetar vanligtvis på följande sätt: När vädret är bra och deras växtvärdar är som bäst använder de parthenogenes. I slutet av säsongen, när vädret blir sämre, använder de sig av sexuell fortplantning. Detta fortplantningssystem kallas apogami.
Vid parthenogenes innehåller äggen endast moderns genetiska material och de befruktas inte. Äggcellerna kan produceras antingen genom meios eller mitos. När meiosen sker ger crossing-over ett genetiskt fingeravtryck som skiljer sig något från moderns. De parthenogenetiska grönsaksavkommorna är alltså inte identiska och uppvisar en viss genetisk variation: vissa kromosomsegment skiljer sig åt på grund av meiosen. Mitos skulle ge identiska avkommor.
Bland dessa parthenogenetiska taxa finns ett antal arter som helt har övergivit könstillhörigheten.
Förlust av sexualitet
Några få eukaryota organismer har helt förlorat förmågan till sexuell reproduktion och har därför ingen meios. Bland dessa finns Bdelloid-rotiferer, som endast förökar sig genom parthenogenes.
Detaljer om meiosen
Meiosen kan delas in i meios I och meios II.
Meiosis I
Den första divisionen har till uppgift att möjliggöra övergångar. Precis som mitosen omfattar meiosen profas, metafas, anafas och telofas.
Profas I
Kromosomerna blir synliga, kärnhöljet försvinner och centriolerna (högst upp och längst ner i kärnan) börjar bilda spindelfibrer som omsluter kromosomerna.
I detta skede delas varje kromosom i två systerkromatider som hålls samman av centromererna. De parade kromosomerna har nu fyra kromatider (två uppsättningar systrar) som pressas ihop. Korsning sker mellan två av de kromatider som inte är systerkromatider; de andra två förblir okorsade. Korsningen resulterar i ett utbyte av segment av var och en av de deltagande kromatiderna, DNA och tillhörande kromatinprotein. Genetiskt sett kallas processen för rekombination.
Metafas I
Kromosomerna är uppställda i homologa par längs spindelfibrernas ekvatoriala linje (den centrala linjen).
Anafas I
Kromosomerna delas upp så att det finns lika många på båda sidor av cellen. Eftersom det finns 46 kromosomer i en mänsklig cell hamnar 23 på vardera sidan.
(Cytokinesis, celldelningen i två delar, äger rum. Cellen delar sig.)
Telofas I
De två dottercellerna är helt uppdelade, det bildas ett nukleärt hölje och kromosomerna blir mindre synliga. Det finns 23 kromosomer i var och en av dessa celler.
Meiosis II
De två cellerna förbereder sig för att dela sig igen i ett skede som kallas interkinesis eller interfas II. Båda dessa celler kommer att genomgå meios II.
Profas II
Kromosomerna blir synliga, kärnhöljet försvinner och centriolerna bildar spindelfibrerna.
Metafas II
Kromosomerna är uppställda längs med mittlinjen på spindelfibrerna.
Anafas II
Kromosomerna delas upp i två kromatider. Kromatiderna är de två DNA-strängar (deoxyribo-nukleinsyra) som utgör kromosomen. De förenas av en mittförbindelse som kallas centromer.
(Cytokinesis äger rum. Cellen delar sig.)
Telofas II
Cellerna är helt uppdelade. Nukleinkudden bildas om och fyra nya celler med olika DNA skapas.
Hos män blir alla fyra cellerna spermier. Hos kvinnor är det bara en som blir ett moget ägg, medan de övriga tre absorberas i kroppen.
Händelser i samband med meios som visar kromosomala korsningar.
Problem
Hos människor finns det vissa tillstånd som orsakas av att meiosen har gått fel. Exempel på detta är:
- Downs syndrom - trisomi på kromosom 21
- Patau syndrom - trisomi av kromosom 13
- Edwards syndrom - trisomi av kromosom 18
- Klinefelters syndrom - extra X-kromosomer hos män - dvs. XXY, XXXY, XXXXY.
- Turners syndrom - kvinnor saknar en X-kromosom, dvs. XO.
- Triple X-syndrom - en extra X-kromosom hos kvinnor.
- XYY-syndrom - en extra Y-kromosom hos män.
Frågor och svar
F: Vad är meios?
Svar: Meios är en typ av celldelning som resulterar i celler med hälften av det normala antalet kromosomer, en för varje par. Det kallas också för en reducerande division.
F: Hur ökar meiosen den genetiska variationen?
Svar: Meiosen ökar den genetiska variationen genom att skapa nya kombinationer av gener genom korsbindning under profas I och slumpmässig segregering under anafas I. Hur ökar meiosen den genetiska variationen?
F: Vad är könsceller?
S: Gametes är speciella celler som kallas könsceller eller haploida celler som bara har hälften så många kromosomer som en normal kroppscell (somatisk cell).
F: Vad är ett somatiskt celltal?
Svar: Det grundläggande antalet kromosomer i kroppscellerna hos en art kallas det somatiska antalet och betecknas 2n. Hos människor är 2n = 46, så vi har 46 kromosomer.
F: Hur många kromosomer finns det i könscellerna?
Svar: Det finns n kromosomer i könscellerna, vilket hos människor är 23 kromosomer. I normala diploida organismer finns det alltså två kopior av varje kromosom - en från varje förälder (23x2=46). De enda undantagen från denna regel är könskromosomerna; hos däggdjur har honorna två X-kromosomer och hanarna en X- och en Y-kromosom.
F. Förekommer meios hos arkeologer eller bakterier?
Svar: Nej, meios förekommer inte hos arkeologer och bakterier, utan de förökar sig genom enkel celldelning.
F: Finns det sexuell reproduktion bland encelliga organismer?
Svar: Ja, sexuell reproduktion förekommer bland encelliga organismer, eftersom de också använder meiosen för att reproducera sig sexuellt.
