Meios: reduktionsdelning och källan till genetisk variation

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.

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.

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.