C'è un modo semplice per capire la mitosi e la meiosi

All'inizio eri solo un materiale genetico . Per creare te, la tua mamma e il tuo papà biologici hanno dovuto partecipare entrambi allo sforzo di presentare un gamete ciascuno: uno spermatozoo e un ovulo, ciascuno con 23 cromosomi . Entrambe queste cellule sessuali contenevano tutto il necessario - geneticamente parlando - per creare un essere umano unico, mai visto prima su questo pianeta. Sei tu.

Come probabilmente saprai, per creare "te", e non "metà Paul e metà Diane", un complicato juju genetico doveva andare giù - i 23 cromosomi di ciascuno dei gameti dei tuoi genitori dovevano unire le forze per creare il tuo unico e solo genoma (il tuo set completo di DNA), che è stato contenuto nel nucleo di quasi tutte le tue cellule da quando eri un piccolo zigote, o cellula uovo fecondata. Continuano a replicare queste informazioni ancora e ancora e ancora.

Questo processo - quello in cui le tue cellule (i cui nuclei contengono tutti i 46 di quei cromosomi originali che i tuoi genitori ti hanno dato il primo giorno) si dividono più e più volte per crearne di nuovi quando quelli vecchi si stancano o si danneggiano - è chiamato mitosi. La mitosi si verifica quando si creano nuove cellule dell'unghia o anche quando si sviluppa un tumore canceroso. La mitosi è un tale cavallo di battaglia che potresti non sapere che ha un processo gemello chiamato meiosi, che è ugualmente importante, ma non così comune.

Qual è la differenza?

"La chiave per comprendere la differenza tra mitosi e meiosi non è nei passaggi, ma nei prodotti finali di ciascuno", afferma Brandon Jackson, assistente professore presso il Dipartimento di scienze biologiche e ambientali presso la Virginia's Longwood University. "La mitosi si traduce in due cellule 'figlie' identiche, ciascuna con due versioni di ogni gene - una versione da ciascun genitore, proprio come ogni cellula del corpo. La meiosi si traduce in quattro cellule chiamate gameti - cellule sessuali - ma ognuna ha una sola versione di ciascun gene. In questo modo, quando lo sperma e l'ovulo si fondono durante la fecondazione, lo zigote risultante torna ad avere due versioni di ciascun gene. "

Quindi, è abbastanza facile da ricordare: se le cellule si dividono, è quasi sempre attraverso la mitosi, a meno che il prodotto non sia un gamete che sta pianificando di incontrarsi con un altro gamete per creare un nuovo organismo. In questo caso, ogni cellula può avere solo 23 cromosomi invece dei normali 46. Quindi, è necessario un po 'di mescolamento per assicurarsi che ogni cellula sessuale abbia la metà dei cromosomi di una cellula normale.

È difficile descrivere le differenze tra i processi di mitosi e meiosi senza utilizzare termini come "ricombinazione omologa" e "citochinesi", che creano confusione. Aiuta a smettere di pensare alla divisione cellulare in termini di cromosomi per un momento e, a iniziare a pensare alle frasi.

"La mitosi contro la meiosi è la nemesi dei miei studenti!" dice Jackson. "Ma poiché il DNA è molto simile alle parole messe insieme per formare frasi, possiamo usare le parole per analogizzare questi eventi".

Un esercizio che Jackson fa durante le sue lezioni di biologia implica prendere due frasi e chiamarle "cromosomi". (Per il bene di questo articolo, abbiamo reso la frase 1 in grassetto per facilitare il suo percorso attraverso i processi di mitosi e meiosi.) Entrambe queste frasi descrivono fondamentalmente la stessa idea, ma la frase 1 (una cellula uovo, con 23 cromosomi ) proviene dal genitore femminile (in grassetto) e la frase 2 (uno spermatozoo, anch'esso con 23 cromosomi) proviene dal genitore maschio.

Sia la mitosi che la meiosi iniziano da qui e duplicano il DNA, dandoci due di ogni frase.

Il passaggio successivo della mitosi separa i duplicati, quindi li ordina nuovamente per creare cellule gemelle che contengono ciascuna materiale genetico ereditato sia dalla madre che dal padre. Quelli possono in seguito creare duplicati di se stessi che sono praticamente esattamente come i duplicati che i tuoi globuli rossi o cellule del fegato hanno prodotto lo scorso anno o 20 anni fa.

Il primo stadio della meiosi , (scientificamente noto come meiosi I), prende il DNA duplicato che segna l'inizio del processo di mitosi, lo copia, il che si traduce in due cellule figlie, ciascuna contenente serie complete di cromosomi e poi le mescola come un mazzo di carte:

Il primo passo (scientificamente noto come meiosi I ) è quando una singola cellula viene copiata risultando in due cellule figlie, ciascuna contenente un set completo di cromosomi.

Il secondo passaggio (scientificamente noto come Meiosi II ) separa quindi le nuove cellule figlie, inserendole ciascuna nella propria cellula, lasciando quattro cellule con DNA diverso in ciascuna.

"Ogni frase dice la stessa cosa, ma con versioni diverse di ogni parola - ogni versione essendo un allele, nel DNA si parla", dice Jackson. "Ogni allele è un mix di parole dei genitori maschi e femmine".

Phew! La meiosi sembra un sacco di lavoro! Perché affrontare la seccatura quando potresti semplicemente fare un po 'di mitosi veloce e farla finita?

"Variazione!" dice Jackson. "Questa è la prima parte della riproduzione sessuale, il cui scopo è aumentare la variazione genetica, e questo aumenta la capacità di un organismo di continuare ad adattarsi a un mondo che cambia".

Diciamo che l'ultimo gamete sopra (quelle sono le "frasi" formate dalla meiosi) feconda un altro gamete che dice,

Ciò creerebbe una nuova cellula e organismo con il seguente profilo di DNA:

Non solo è diverso dalla nostra cellula madre, quella con cui abbiamo iniziato, ma è diversa da entrambi i nonni. E se hai dozzine di queste frasi - gli esseri umani hanno 23 paia di "frasi", dopotutto - e ogni frase ha migliaia di parole, ogni meiosi e evento di fecondazione si traduce in combinazioni genetiche che probabilmente non sono mai esistite.

Che è, ovviamente, il motivo per cui sei così speciale.

Ora è interessante

La meiosi fu osservata per la prima volta nelle uova di riccio di mare nel 1876 dal biologo tedesco Oscar Hertwig.