Informație

W2018_Bis2A_Lecture26_reading - Biologie


Introducere în diviziunea celulară

Un scop evolutiv al tuturor sistemelor vii este reproducerea. Întrucât unitatea de bază a vieții este o celulă și știm - cel puțin în parte datorită lui Francesco Reid - că viața naște o viață nouă - aceasta înseamnă că trebuie să existe un proces prin care să creăm noi celule din celulele parentale. Procesul prin care o celulă creează una sau mai multe celule noi, atât pentru organismele unicelulare, cât și pentru cele pluricelulare, necesită divizarea unei celule parentale și se numește diviziune celulara.

Din punctul de vedere al cadrului Design Challenge putem stabili că marea problemă a diviziunii celulare este de a face o copie a unei celule. Dacă o condiție pentru succes necesită ca celulele fiice să fie viabile, atunci pot fi definite mai multe subprobleme:

1. Celula trebuie să-și reproducă ADN-ul astfel încât cel puțin două celule să aibă o copie funcțională după terminarea diviziunii celulare - am discutat deja despre acest proces.
2. Celula trebuie să facă suficiente copii ale restului conținutului celular, astfel încât celulele fiice să fie viabile sau trebuie să găsească o modalitate de a se asigura că ADN-ul copiat (chiar și fără o replică completă a conținutului celular) este viabil.
3. Celula trebuie să împartă conținutul celulei replicate și ADN-ul între cel puțin două compartimente delimitate independent.
4. Pentru a asigura succesul, procesul trebuie să se desfășoare într-un timp competitiv din punct de vedere evolutiv și să fie realizat cu o cantitate de resurse biochimice favorabile selecției evolutive.

Deși nu este o cerință strictă ca acest proces să se întâmple într-o manieră coordonată, Nature a ales pentru sisteme în care toți pașii din proces se desfășoară într-un mod foarte coordonat. Acest lucru ajută celulele să îndeplinească cerința numărul 4 din lista de mai sus. Procesul coordonat și mecanismele de control sunt, în general, denumite ciclul celulei. Acest termen poate fi folosit pentru a descrie procesul de coordonate utilizat de orice celulă care este supusă diviziunii celulare. Când observăm Natura, descoperim că a evoluat două moduri majore de reproducere: sexuală și asexuată. În fiecare dintre aceste moduri de reproducere găsim mai multe moduri majore de diviziune celulară care apar frecvent în toate domeniile vieții. Considerăm trei dintre aceste moduri: fisiunea binară (utilizată în primul rând de bacterii unicelulare și arhee), mitoza (utilizată adesea de eucariote în procesele de diviziune celulară care NU sunt asociate cu reproducerea sexuală) și meioza (un proces de diviziune celulară strâns legat de reproducerea sexuală ). Discutăm aceste procese în secțiunile care urmează.

Diviziunea celulară în bacterii și arhee

Bacterii și Archaea

La fel ca toate celelalte forme de viață, bacteriile și arheele au un factor cheie evolutiv: să facă mai mult din ele. În mod tipic, celulele bacteriene și arhaeale cresc, duplică toți constituenții celulari majori, cum ar fi ADN-ul, ribozomii etc., distribuie acest conținut și apoi se împart în două celule fiice aproape identice. Acest proces se numește fisiune binară și este prezentat la mijlocul procesului în figura de mai jos. În timp ce se știe că unele specii bacteriene utilizează mai multe strategii alternative de reproducere, inclusiv producerea mai multor descendenți sau înmuguriri - și toate mecanismele alternative încă îndeplinesc cerințele pentru diviziunea celulară stipulate mai sus - fisiunea binară este cel mai frecvent observat în laborator mecanismele de diviziune celulară a bacteriilor și archaea deci ne limităm discuția doar la aceste mecanisme.

(În afară de aceasta: Cei care doresc să citească mai multe despre alternativele la fisiunea binară a bacteriilor ar trebui să verifice acest link.)

Fisiunea binară în bacterii începe cu replicarea ADN la originea replicării atașată la peretele celular, în apropierea punctului mijlociu al celulei. Se pot forma noi furci de replicare înainte de a se termina prima diviziune celulară; acest fenomen permite o rată de reproducere extrem de rapidă.
Sursă: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

Fisiune binară

Procesul de fisiune binară este cel mai frecvent observat mecanism de diviziune celulară la bacterii și arhee (cel puțin cele cultivabile studiate în laborator). Următoarea este o descriere a unui proces care se întâmplă la unele bacterii în formă de tijă:
Deoarece trebuie să luăm în considerare replicarea ADN-ului, o caracteristică structurală relevantă pentru replicarea ADN-ului în bacterii și arhee este că materialul genetic al acestora nu este închis într-un nucleu, ci ocupă în schimb o locație specifică, nucleoidul, în interiorul celulei. Mai mult, ADN-ul nucleoidului este asociat cu numeroase proteine ​​care ajută la compactarea ADN-ului într-o structură mai mică, organizată. O altă caracteristică organizațională de remarcat este că cromozomul bacterian este de obicei atașat la membrana plasmatică la aproximativ punctul mediu al celulei. Punctul de plecare al replicării, origine, este aproape de acest site de atașament. Reamintim, de asemenea, că replicarea ADN-ului este bidirecțională, furcile de replicare îndepărtându-se de origine de pe ambele fire ale buclei simultan. Datorită aranjamentului structural al ADN-ului la punctul de mijloc, acest lucru înseamnă că pe măsură ce se formează noile fire duble, fiecare punct de origine se îndepărtează de atașamentul peretelui celular spre capetele opuse ale celulei.

Acest proces de replicare a ADN-ului are loc de obicei în același timp cu o creștere a dimensiunilor fizice ale celulei. Prin urmare, pe măsură ce celula se alungește, membrana în creștere ajută la transportul cromozomilor către cei doi poli opuși ai celulelor. După ce cromozomii au eliminat punctul de mijloc al celulei alungite, începe separarea citoplasmatică.

Formarea unui inel compus din unități repetate ale unei proteine ​​numite FtsZ (o proteină citoscheletală) direcționează formarea unei partiții între cei doi nucleoizi noi. Formarea inelului FtsZ declanșează acumularea altor proteine ​​care lucrează împreună pentru a recruta noi materiale pentru membrană și peretele celular. Treptat, a sept se formează între nucleoizi, extinzându-se de la periferie spre centrul celulei. Când noii pereți celulari sunt la locul lor, celulele fiice se separă.

Procariotele, inclusiv bacteriile și arheele, au un singur cromozom circular, situat într-o regiune centrală numită nucleoid.

Posibilă discuție

Cum ajută atașarea cromozomului de replicare la membrana celulară să împartă cei doi cromozomi după replicare?

Aceste imagini arată pașii fisiunii binare în procariote. (credit: modificare a lucrării de către „Mcstrother” / Wikimedia Commons)

Controlul acestor procese

Nu este surprinzător faptul că procesul de fisiune binară este strict controlat la majoritatea bacteriilor și arheilor. Oarecum surprinzător, totuși, deși sunt cunoscuți unii jucători moleculari cheie, rămân multe de descoperit și de înțeles despre modul în care se iau decizii pentru coordonarea activităților.

Ciclul celular eucariot și mitoza

Ciclul celular este o secvență ordonată de evenimente utilizate de sistemele biologice pentru coordonarea diviziunii celulare. În eucariote, diviziunea celulară asexuată are loc printr-un ciclu celular care include multiple evenimente coordonate spațial și temporal. Acestea includ o lungă perioadă pregătitoare, numită interfază și a mitotic fază numită fază M. Interfaza este adesea împărțită în subfaze distincte numite G1, S, și G2 faze. Mitoza este stadiul în care ADN-ul replicat este distribuit celulelor fiice și este el însuși subdivizat în cinci etape distincte: profază, prometafaza, metafaza, anafaza, și telofazat. Mitoza este adesea însoțită de un proces numit citokinezie, în timpul căreia componentele citoplasmatice ale celulelor fiice sunt separate fie de un inel de actină (celule animale), fie de formarea plăcii celulare (celule vegetale). Trecerea prin aceste faze este controlată de puncte de control. Există trei puncte de control majore în ciclul celular: unul aproape de sfârșitul lui G1, o secundă la G2–Tranziția M, iar a treia în timpul metafazei. Aceste verificări de reglementare servesc pentru a se asigura că procesele necesare pentru a trece cu succes la următoarea fază a ciclului celular au fost complet finalizate și că există resurse suficiente pentru a trece la următoarea fază a diviziunii celulare.

Ciclul celulei

În reproducerea asexuată a celulelor eucariote, o „rotație” a ciclului celular constă în două faze generale: interfază, urmată de mitoză și citokinezie. Interfaza este perioada ciclului celular în care celula poate fie să trăiască și să nu se divizeze, fie în care se pregătește să se împartă. Majoritatea celulelor dintr-un organism multicelular complet dezvoltat se găsesc de obicei în interfază. Mitoză este punctul din ciclul celular asociat cu divizarea sau distribuirea materialului genetic replicat la două celule fiice. În timpul mitozei, nucleul celulei se descompune și se formează două nuclee noi, complet funcționale. Citokinezie este procesul care împarte citoplasma în două celule distinctive.

Interfază

Faza G1

Prima etapă a interfazei se numește Faza G1, sau primul decalaj, pentru că este vizibilă puțină schimbare. Cu toate acestea, în timpul G1 etapă, celula este destul de activă la nivel biochimic. Celula acumulează elementele de bază ale ADN-ului cromozomial și proteinele asociate, precum și acumulează suficiente rezerve de energie pentru a finaliza sarcina de a replica fiecare cromozom în nucleu.

O celulă se deplasează printr-o serie de faze în mod ordonat. În timpul interfazei, G1 implică creșterea celulelor și sinteza proteinelor, faza S implică replicarea ADN și replicarea centrosomului și G2 implică creșterea ulterioară și sinteza proteinelor. Faza mitotică urmează interfază. Mitoza este o diviziune nucleară în timpul căreia cromozomii duplicați sunt separați și distribuiți în nucleele fiice. De obicei, celula se va diviza după mitoză într-un proces numit citokineză în care citoplasma este împărțită și se formează două celule fiice.

Faza S

De-a lungul interfazei, ADN-ul nuclear rămâne într-o configurație de cromatină semi-condensată. În Faza S. (faza de sinteză), replicarea ADN are ca rezultat formarea a două copii identice ale fiecărui cromozom -cromatide surori- care sunt ferm atașate de regiunea centromerului. La sfârșitul acestei etape, fiecare cromozom a fost reprodus.

În celulele care utilizează organele numite centrosomi, aceste structuri sunt adesea duplicate în timpul fazei S. Centrosomii constau dintr-o pereche de tije centrioli compus din tubulină și alte proteine ​​care stau în unghi drept unul față de celălalt. Cei doi centrosomi rezultați vor da naștere la fus mitotic, aparatul care orchestrează mișcarea cromozomilor mai târziu în timpul mitozei.

Faza G2

In timpul Faza G2, sau al doilea decalaj, celula își completează rezervele de energie și sintetizează proteinele necesare manipulării cromozomilor. Unele organite celulare sunt duplicate, iar citoscheletul este demontat pentru a oferi resurse pentru fusul mitotic. Poate exista creșterea celulară suplimentară în timpul G2. Pregătirile finale pentru faza mitotică trebuie finalizate înainte ca celula să poată intra în prima etapă a mitozei.

Faza G0

Nu toate celulele aderă la modelul clasic al ciclului celular în care o celulă fiică nou formată intră imediat în interfază, urmată îndeaproape de faza mitotică. Celulele din Faza G0 nu se pregătesc în mod activ să se împartă. Celula se află într-un stadiu de repaus (inactiv), după ce a ieșit din ciclul celular. Unele celule intră în G0 temporar până când un semnal extern declanșează apariția lui G1. Alte celule care nu se divid niciodată sau rareori, cum ar fi mușchiul cardiac matur și celulele nervoase, rămân în G0 permanent

O parte rapidă: structura cromozomilor în timpul ciclului celular

Dacă ADN-ul din toți cei 46 de cromozomi dintr-un nucleu celular uman ar fi așezat cap la cap, ar măsura aproximativ doi metri; cu toate acestea, diametrul său ar fi de numai 2 nm. Având în vedere că dimensiunea unei celule umane tipice este de aproximativ 10 µm (100.000 de celule aliniate la un metru egal), ADN-ul trebuie să fie strâns ambalat pentru a se încadra în nucleul celulei. În același timp, trebuie să fie ușor accesibil pentru ca genele să fie exprimate. În unele etape ale ciclului celular, firele lungi de ADN sunt condensate în cromozomi compacti. Există o serie de moduri în care cromozomii sunt compactați.

Discuție sugerată

Când ar trebui să ne așteptăm să vedem ADN foarte condensat în celulă (care faze ale ciclului celular)? Când ADN-ul ar rămâne necompactat (în care faze ale ciclului celular)?

ADN-ul dublu catenar se înfășoară în jurul proteinelor histonice pentru a forma nucleozomi care au aspectul de „margele pe un șir”. Nucleozomii sunt înfășurați într-o fibră de cromatină de 30 nm. Când o celulă suferă mitoză, cromozomii se condensează și mai mult.

Mitoza și Citokineza

In timpul faza mitotică, o celulă suferă două procese majore. În primul rând, completează mitoza, în timpul căreia conținutul nucleului este separat în mod echitabil și distribuit între cele două jumătăți ale acestuia. Citokinezie apoi apare, împărțind citoplasma și corpul celular în două celule noi.

Notă

Fazele majore ale mitozei sunt vizual distincte una de cealaltă și au fost caracterizate inițial prin ceea ce se putea vedea prin vizualizarea celulelor care se împart la microscop. Unii instructori vă pot cere să puteți distinge fiecare fază, uitându-vă la imagini ale celulelor sau mai frecvent prin inspecția reprezentării desenelor animate a mitozei. Dacă instructorul dvs. nu este explicit cu privire la acest punct, nu uitați să întrebați dacă acest lucru va fi de așteptat de la dvs.

Etapele diviziunii celulare supraveghează separarea materialului genetic identic în două noi nuclee, urmate de divizarea citoplasmei. Mitoza celulelor animale este împărțită în cinci etape - profază, prometafază, metafază, anafază și telofază - vizualizate aici prin microscopie cu lumină cu fluorescență. Mitoza este de obicei însoțită de citokinezie, prezentată aici cu un microscop electronic cu transmisie. ("diagrame" de credit: modificare a lucrării de Mariana Ruiz Villareal; credit "micrografii de mitoză": modificare a lucrării de Roy van Heesbeen; credit "micrografie de citokineză": modificare a lucrării de către Centrul Wadsworth, Departamentul de Stat al Sănătății din NY; donat pentru fundația Wikimedia; date de bare de la Matt Russell)

Profază

Profaza este prima fază a mitozei, în timpul căreia cromatina ușor ambalată se înfășoară și se condensează în cromozomi vizibili. În timpul profazei, fiecare cromozom devine vizibil cu partenerul său identic (sora cromatidă) atașat, formând familiara formă de X a cromatidelor surori. Nucleolul dispare devreme în timpul acestei faze și, de asemenea, anvelopa nucleară se dezintegrează.

Un eveniment major în timpul profazei se referă la o structură foarte importantă care conține locul de origine pentru creșterea microtubulilor. Structuri celulare numite centrioli care servesc drept puncte de origine din care se extind microtubulii. Aceste mici structuri joacă, de asemenea, un rol foarte important în timpul mitozei. A centrosom este o pereche de centrioli împreună. Celula conține doi centrosomi unul lângă altul, care încep să se îndepărteze în timpul profazei. Pe măsură ce centrosomii migrează către două părți diferite ale celulei, microtubulii încep să se extindă de la fiecare ca niște degete lungi de la două mâini care se extind unul către celălalt. The fus mitotic este structura compusă din centrosomi și microtubulii lor emergenți.

Aproape de sfârșitul profazei există o invazie a zonei nucleare de către microtubuli din fusul mitotic. Membrana nucleară s-a dezintegrat, iar microtubulii se atașează de centromeri care se învecinează cu perechi de cromatide surori. The kinetochore este o structură proteică pe centromer care este punctul de atașament între fusul mitotic și cromatidele surori. Această etapă este denumită profază târzie sau „prometafază” pentru a indica tranziția între profază și metafază.

Metafaza

Metafaza este a doua etapă a mitozei. În această etapă, cromatidele surori, cu microtubulii lor atașați, se aliniază de-a lungul unui plan liniar în mijlocul celulei. O placă metafazică se formează între centrosomii care sunt acum localizați la ambele capete ale celulei. The placa metafazica este numele planului prin centrul fusului pe care sunt poziționate cromatidele surori. Microtubulii sunt acum gata să despartă cromatidele surori și să aducă câte unul din fiecare pereche de fiecare parte a celulei.

Anafaza

Anafaza este a treia etapă a mitozei. Anafaza are loc în câteva minute, când perechile de cromatide surori sunt separate unele de altele, formând din nou cromozomi individuali. Acești cromozomi sunt atrași la capetele opuse ale celulei de către cinetocori, pe măsură ce microtubulii se scurtează. Fiecare capăt al celulei primește un partener de la fiecare pereche de cromatide surori, asigurându-se că cele două noi celule fiice vor conține material genetic identic.

Telofazat

Telofaza este etapa finală a mitozei. Telofaza se caracterizează prin formarea a două noi nuclee fiice la ambele capete ale celulei de divizare. Aceste nuclee nou formate înconjoară materialul genetic, care se desfășoară astfel încât cromozomii să revină la cromatina slab ambalată. Nucleolii reapar, de asemenea, în interiorul noilor nuclei, iar fusul mitotic se rupe, fiecare nouă celulă primind propriul său complement de ADN, organite, membrane și centrioli. În acest moment, celula începe deja să se despartă pe jumătate, pe măsură ce începe citokineza.

Citokinezie

Citokineza este a doua parte a fazei mitotice în timpul căreia diviziunea celulară este completată de separarea fizică a componentelor citoplasmatice în două celule fiice. Deși etapele mitozei sunt similare pentru majoritatea eucariotelor, procesul citokinezei este destul de diferit pentru eucariotele care au pereți celulari, cum ar fi celulele vegetale.

În celulele cum ar fi celulele animale care nu au pereți celulari, citokineza începe după apariția anafazei. Un inel contractil compus din filamente de actină se formează chiar în interiorul membranei plasmatice la fosta placă metafazică. Filamentele de actină trag ecuatorul celulei spre interior, formând o fisură. Această fisură, sau „fisură”, se numește brazdă de decolteu. Brazda se adâncește pe măsură ce inelul de actină se contractă și, în cele din urmă, membrana și celula sunt despicate în două (vezi figura de mai jos).

În celulele vegetale, o brazdă de scindare nu este posibilă din cauza pereților celulari rigizi care înconjoară membrana plasmatică. Între celulele fiice trebuie să se formeze un nou perete celular. În timpul interfazei, aparatul Golgi acumulează enzime, proteine ​​structurale și molecule de glucoză înainte de a se sparge în vezicule și de a se dispersa în celula care se divide. În timpul telofazei, aceste vezicule Golgi se mișcă pe microtubuli pentru a se colecta la placa metafazică. Acolo, veziculele fuzionează din centru spre pereții celulelor; această structură se numește a placa de celule. Pe măsură ce mai multe vezicule se fuzionează, placa celulară se mărește până când se contopește cu peretele celular de la periferia celulei. Enzimele folosesc glucoza care s-a acumulat între straturile de membrană pentru a construi un nou perete celular de celuloză. Membranele Golgi devin membrana plasmatică de ambele părți ale noului perete celular (vezi panoul b din figura de mai jos).

În partea (a), o brazdă de clivaj se formează la fosta placă metafazică din celula animală. Membrana plasmatică este trasă de un inel de fibre de actină care se contractă chiar în interiorul membranei. Brazda de clivaj se adâncește până când celulele sunt ciupite în două. În partea (b), veziculele Golgi se unesc la fosta placă metafazică într-o celulă vegetală. Veziculele fuzionează și formează placa celulară. Placa celulară crește de la centru spre pereții celulari. Din conținutul veziculelor sunt realizate noi pereți celulari.

Puncte de verificare a ciclului celular

Este esențial ca celulele fiice să fie duplicate aproape exacte ale celulei părinte. Greșelile în duplicarea sau distribuția cromozomilor conduc la mutații care pot fi transmise către fiecare nouă celulă produsă din celula anormală. Pentru a preveni divizarea continuă a unei celule compromise, există mecanisme de control intern care funcționează la trei principale punctele de control ale ciclului celular la care ciclul celular poate fi oprit până când condițiile sunt favorabile. Aceste puncte de control au loc aproape de sfârșitul lui G1, la G2–Tranziția M și în timpul metafazei (vezi figura de mai jos).

Ciclul celular este controlat la trei puncte de control. Integritatea ADN-ului este evaluată la G1 punct de control. Duplicarea corectă a cromozomilor este evaluată la G2 punct de control. Atașarea fiecărui kinetocor la o fibră ax este evaluată la punctul de control M.

Punctul de control G1

G1 punctul de control determină dacă toate condițiile sunt favorabile diviziunii celulare pentru a trece în faza S unde are loc replicarea ADN-ului. G1 punctul de control, numit și punctul de restricție, este punctul în care celula se angajează ireversibil la procesul de divizare a celulei. În plus față de rezervele adecvate și dimensiunea celulei, există o verificare a deteriorării ADN-ului genomic la nivelul G1 punct de control. O celulă care nu îndeplinește toate cerințele nu va fi lansată în faza S.

G2 Checkpoint

G2 punctul de control interzice intrarea în faza mitotică dacă anumite condiții nu sunt îndeplinite. Ca și în G1 se evaluează punctul de control, mărimea celulei și rezervele de proteine. Cu toate acestea, cel mai important rol al G2 punctul de control este să ne asigurăm că toți cromozomii au fost reproduși și că ADN-ul reprodus nu este deteriorat.

Punct de control M

Punctul de control M are loc aproape de sfârșitul etapei metafazice a mitozei. Punctul de control M este, de asemenea, cunoscut sub numele de punct de control al fusului, deoarece determină dacă toate cromatidele surori sunt atașate corect la microtubulii fusului. Deoarece separarea cromatidelor surori în timpul anafazei este o etapă ireversibilă, ciclul nu va continua până când cinetocorii fiecărei perechi de cromatide surori sunt ancorate ferm de fibrele fusului care decurg din polii opuși ai celulei.

Notă

Urmăriți ce se întâmplă la G1, G2, și M puncte de control vizitând această animație a ciclului celular.

Când ciclul celular scapă de sub control

Majoritatea oamenilor înțeleg că cancerul sau tumorile sunt cauzate de celule anormale care se înmulțesc continuu. Dacă celulele anormale continuă să se împartă neoprit, ele pot deteriora țesuturile din jurul lor, se pot răspândi în alte părți ale corpului și, în cele din urmă, pot duce la moarte. În celulele sănătoase, mecanismele de reglare strânse ale ciclului celular împiedică acest lucru, în timp ce eșecurile controlului ciclului celular pot provoca o diviziune celulară nedorită și excesivă. Eșecurile controlului pot fi cauzate de anomalii genetice moștenite care compromit funcția anumitor semnale „stop” și „go”. Insulta de mediu care dăunează ADN-ului poate provoca, de asemenea, disfuncții în aceste semnale. Adesea, o combinație atât de predispoziție genetică, cât și de factori de mediu duc la apariția cancerului.

Procesul unei celule care scapă de sistemul său normal de control și devine canceros se poate întâmpla de fapt în tot corpul destul de frecvent. Din fericire, anumite celule ale sistemului imunitar sunt capabile să recunoască celulele care au devenit canceroase și să le distrugă. Cu toate acestea, în anumite cazuri, celulele canceroase rămân nedetectate și continuă să prolifereze. Dacă tumoarea rezultată nu reprezintă o amenințare pentru țesuturile înconjurătoare, se spune că este benignă și, de obicei, poate fi ușor îndepărtată. Dacă este capabilă de leziuni, tumora este considerată malignă și pacientul este diagnosticat cu cancer.

Dezechilibre homeostatice:

Cancerul apare din dezechilibrele homeostatice

Cancerul este o afecțiune extrem de complexă, capabilă să apară dintr-o mare varietate de cauze genetice și de mediu. De obicei, mutațiile sau aberațiile din ADN-ul unei celule care compromit sistemele normale de control al ciclului celular duc la apariția tumorilor canceroase. Controlul ciclului celular este un exemplu de mecanism homeostatic care menține funcția și sănătatea celulară corespunzătoare. În timp ce progresează prin fazele ciclului celular, o mare varietate de molecule intracelulare furnizează semnale stop și go pentru a regla mișcarea către următoarea fază. Aceste semnale sunt menținute într-un echilibru complicat, astfel încât celula să treacă la faza următoare numai atunci când este gata. Acest control homeostatic al ciclului celular poate fi gândit ca un control automat al vitezei de croazieră a unei mașini. Controlul vitezei de croazieră va aplica în mod continuu cantitatea corectă de accelerație pentru a menține viteza dorită, cu excepția cazului în care șoferul lovește frâna, caz în care mașina va încetini. În mod similar, celula include mesageri moleculari, cum ar fi ciclinele, care împing celula înainte în ciclul său.

În plus față de cicline, o clasă de proteine ​​care sunt codificate de gene numite proto-oncogene furnizează semnale importante care reglează ciclul celular și îl avansează. Exemple de produse proto-oncogene includ receptori de suprafață celulară pentru factorii de creștere sau molecule de semnalizare celulară, două clase de molecule care pot promova replicarea ADN și diviziunea celulară. În schimb, o a doua clasă de gene cunoscute sub numele de gene supresoare tumorale trimite semnale de oprire în timpul unui ciclu celular. De exemplu, anumite produse proteice ale genelor supresoare tumorale semnalează potențiale probleme cu ADN-ul și astfel opresc divizarea celulei, în timp ce alte proteine ​​semnalează celula să moară dacă este deteriorată fără reparații. Unele proteine ​​supresoare tumorale semnalează, de asemenea, o densitate celulară înconjurătoare suficientă, ceea ce indică faptul că celula nu trebuie divizată în prezent. Această din urmă funcție are o importanță deosebită în prevenirea creșterii tumorii: celulele normale prezintă un fenomen numit „inhibare de contact”. astfel, contactul celular extins cu celulele vecine determină un semnal care oprește diviziunea celulară suplimentară.

Aceste două clase contrastante de gene, proto-oncogene și gene supresoare tumorale, sunt ca pedala de accelerație și de frână ale propriului „sistem de control al vitezei de croazieră”, respectiv. În condiții normale, aceste semnale stop și go sunt menținute într-un echilibru homeostatic. În general, există două moduri prin care controlul de viteză al celulei poate pierde controlul: un accelerator care funcționează defectuos (hiperactiv) sau o frână defectuoasă (subactivă). Când sunt compromise printr-o mutație sau altfel modificate, proto-oncogenele pot fi transformate în oncogene, care produc oncoproteine ​​care împing o celulă înainte în ciclul său și stimulează diviziunea celulară chiar și atunci când nu este de dorit. De exemplu, o celulă care ar trebui programată să se autodistrugă (un proces numit apoptoză) din cauza deteriorării extinse a ADN-ului ar putea fi declanșată să prolifereze de o oncoproteină. Pe de altă parte, o genă supresoare tumorale disfuncționale poate să nu furnizeze celulei un semnal de oprire necesar, rezultând, de asemenea, în diviziune și proliferare celulară nedorite.

Un echilibru homeostatic delicat între numeroasele proto-oncogene și genele supresoare tumorale controlează delicat ciclul celular și se asigură că numai celulele sănătoase se reproduc. Prin urmare, o perturbare a acestui echilibru homeostatic poate provoca diviziuni celulare aberante și creșteri canceroase.

Reproducere sexuală

Reproducerea sexuală a fost o inovație evolutivă timpurie după apariția celulelor eucariote. Faptul că cele mai multe eucariote se reproduc sexual este o dovadă a succesului său evolutiv. La multe animale, este singurul mod de reproducere. Și totuși, oamenii de știință recunosc unele dezavantaje reale pentru reproducerea sexuală. La suprafață, descendenții care sunt identici genetic cu părinții pot părea mai avantajoși. Dacă organismul părinte ocupă cu succes un habitat, descendenții cu aceleași trăsături ar avea un succes similar. Există, de asemenea, un beneficiu evident pentru un organism care poate produce descendenți prin înmugurire asexuată, fragmentare sau ouă asexuate. Aceste metode de reproducere nu necesită un alt organism de sex opus. Nu este nevoie să cheltuiți energie pentru a găsi sau a atrage un partener. Această energie poate fi cheltuită pentru a produce mai mulți descendenți. Într-adevăr, unele organisme care duc un stil de viață solitar și-au păstrat capacitatea de reproducere asexuată. În plus, în populațiile asexuale fiecare individ este capabil de reproducere. În schimb, bărbații din populațiile sexuale (jumătate din populație) nu produc ei înșiși. Din această cauză, o populație asexuată poate crește teoretic de două ori mai repede decât o populație sexuală. Aceasta înseamnă că, în competiție, populația asexuată ar avea avantajul. Toate aceste avantaje pentru reproducerea asexuată, care sunt și dezavantaje pentru reproducerea sexuală, ar trebui să însemne că numărul de specii cu reproducere asexuată ar trebui să fie mai frecvent.

Cu toate acestea, organismele multicelulare care depind exclusiv de reproducerea asexuată sunt rare.

Deci, de ce este atât de frecventă reproducerea sexuală?

Aceasta este una dintre întrebările importante din biologie și a fost în centrul multor cercetări din ultima jumătate a secolului XX până în prezent. O explicație probabilă este că variația pe care reproducerea sexuală o creează printre descendenți este foarte importantă pentru supraviețuirea și reproducerea acelor descendenți. Singura sursă de variație genetică a organismelor asexuate este mutația. În organismele care se reproduc sexual, mutațiile sunt remaniate continuu între generații, atunci când părinții își combină genomul unic, iar genele sunt amestecate în diferite combinații prin procesul de meioză.

Ipoteza Reginei Roșii:

Nu există nicio îndoială că reproducerea sexuală oferă avantaje evolutive organismelor care folosesc acest mecanism pentru a produce descendenți. Întrebarea problematică este de ce, chiar și în fața unor condiții aparent stabile, reproducerea sexuală persistă atunci când este mai dificilă și produce mai puțini urmași pentru organismele individuale? Variația este rezultatul reproducerii sexuale, dar de ce este necesară o variație continuă? Introduceți ipoteza Reginei Roșii, propusă pentru prima dată de Leigh Van Valen în 1973.1 Conceptul a fost numit referitor la cursa Reginei Roșii în cartea lui Lewis Carroll, Prin oglindă, în care Regina Roșie spune că trebuie să fugi la viteză maximă doar pentru a rămâne acolo unde se află.

Toate speciile coexistă cu alte organisme. De exemplu, prădătorii se dezvoltă împreună cu prada lor, iar paraziții se dezvoltă împreună cu gazdele lor. Un exemplu remarcabil de coevolutie intre pradatori si prada lor este coadaptarea unica a liliecilor zburatori de noapte si a prada lor de molie. Liliecii își găsesc prada prin emiterea de clicuri înalte, însă molii au dezvoltat urechi simple pentru a auzi aceste clicuri, astfel încât să poată evita liliecii. Moliile au adaptat, de asemenea, comportamente, cum ar fi să zboare de liliac când îl aud prima dată sau să cadă brusc la pământ când liliacul este pe ele. Liliecii au dezvoltat clicuri „liniștite” în încercarea de a se sustrage auzului moliei. Unele molii au dezvoltat capacitatea de a răspunde la clicurile liliecilor cu propriile lor clicuri ca strategie de a confunda abilitățile de ecolocare a liliecilor.

Fiecare avantaj mic câștigat de variații favorabile oferă unei specii un avantaj față de concurenții apropiați, prădători, paraziți sau chiar pradă. Singura metodă care va permite unei specii coevolutive să-și păstreze propria parte din resurse este, de asemenea, să-și îmbunătățească continuu capacitatea de a supraviețui și de a produce descendenți. Pe măsură ce o specie câștigă un avantaj, alte specii trebuie, de asemenea, să dezvolte un avantaj sau vor fi întrecute. Nici o specie nu progresează prea departe, deoarece variația genetică dintre descendenții reproducerii sexuale oferă tuturor speciilor un mecanism pentru a produce indivizi adaptați. Specii ale căror indivizi nu pot ține pasul se sting. Sloganul Reginei Roșii a fost: „Este nevoie de tot ce poți face pentru a rămâne în același loc”. Aceasta este o descriere adecvată a coevolutiei dintre speciile concurente.

Meioză

Reproducerea sexuală necesită fertilizare, unirea a două celule din două organisme individuale. Dacă aceste două celule conțin fiecare un set de cromozomi, atunci celula rezultată conține două seturi de cromozomi. Haploid celulele conțin un set de cromozomi, diploid celulele conțin două seturi de cromozomi. Numărul de seturi de cromozomi dintr-o celulă se numește sale ploidie nivel. Dacă ciclul reproductiv trebuie să continue, atunci celula diploidă trebuie să-și reducă cumva numărul de seturi de cromozomi înainte ca fertilizarea să poată avea loc din nou, sau va exista o dublare continuă a numărului de seturi de cromozomi în fiecare generație. Deci, pe lângă fertilizare, reproducerea sexuală include o diviziune nucleară care reduce numărul de seturi de cromozomi.

Diviziunea nucleară care formează celule haploide, care se numește meioză, este legat de mitoză. In mitosis, both the parent and the daughter nuclei are at the same ploidy level—diploid for most plants and animals. Meiosis employs many of the same mechanisms as mitosis. However, the starting nucleus is always diploid and the nuclei that result at the end of a meiotic cell division are haploid. To achieve this reduction in chromosome number, meiosis consists of one round of chromosome duplication and two rounds of nuclear division. Deoarece evenimentele care apar în timpul fiecărei etape de diviziune sunt analoage evenimentelor de mitoză, sunt atribuite aceleași nume de stadiu. Cu toate acestea, deoarece există două runde de diviziune, procesul major și etapele sunt desemnate cu un „I” sau un „II”. Prin urmare, meioza I is the first round of meiotic division and consists of prophase I, prometaphase I, and so on. Meioza II, in which the second round of meiotic division takes place, includes prophase II, prometaphase II, and so on.

Meioza I

Meiosis is preceded by an interphase consisting of the G1, S și G2 faze, care sunt aproape identice cu fazele premergătoare mitozei.

Prophase I

Early in prophase I, before the chromosomes can be seen clearly microscopically, cromozomi omologi are attached at their tips to the nuclear envelope by proteins. Homologous chromosomes are similar but not identical chromosomes. For example, chromosome 12 from your mother and chromosome 12 from your father will both be present inside each of your cells. Each chromosome 12 contains the same genes, usually in the same locations, however, each gene can be a different allele. Gene A on chromosome 12 from your mother may be allele R' and gene A on chromosome 12 from your father may be allele r. In species such as humans, even though the X and Y sex chromosomes are not homologous (most of their genes differ), they have a small region of homology that allows the X and Y chromosomes to pair up during prophase I. A partial synaptonemal complex develops only between the regions of homology. It will be very important to understand what homologous chromosomes are when following the process of meiosis.

Two homologous chromsomes are shown prior to DNA replication. Each chromosome has three genes with their locus marked. Homologous chromosomes contain the same genes but are not identical. They each can contain different alleles of each gene.
Source: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

As the nuclear envelope begins to break down, the proteins associated with homologous chromosomes bring the pair close to each other. The synaptonemal complex, a lattice of proteins between the homologous chromosomes, first forms at specific locations and then spreads to cover the entire length of the chromosomes. Perechea strânsă a cromozomilor omologi se numește sinapsă. In synapsis, the genes on the chromatids of the homologous chromosomes are aligned precisely with each other. The synaptonemal complex supports the exchange of chromosomal segments between non-sister homologous chromatids, a process called crossing over. Trecerea poate fi observată vizual după schimb chiasmata (singular = chiasma) (see figure below).

Early in prophase I, homologous chromosomes come together to form a synapse. The chromosomes are bound tightly together and in perfect alignment by a protein lattice called a synaptonemal complex and by cohesin proteins at the centromere.

Located at intervals along the synaptonemal complex are large protein assemblies called recombination nodules. These assemblies mark the points of later chiasmata and mediate the multistep process of crossover—or genetic recombination—between the non-sister chromatids. Near the recombination nodule on each chromatid, the double-stranded DNA is cleaved, the cut ends are modified, and a new connection is made between the non-sister chromatids. Pe măsură ce profaza I progresează, complexul sinaptonemal începe să se descompună și cromozomii încep să se condenseze. Când complexul sinaptonemal a dispărut, cromozomii omologi rămân atașați unul de celălalt la centromer și la chiasmate. Chiasmele rămân până la anafaza I. Numărul de chiasmate variază în funcție de specie și de lungimea cromozomului. There must be at least one chiasma per chromosome for proper separation of homologous chromosomes during meiosis I, but there may be as many as 25. Following crossover, the synaptonemal complex breaks down and the cohesin connection between homologous pairs is also removed. At the end of prophase I, the pairs are held together only at the chiasmata (figure below) and are called tetrads because the four sister chromatids of each pair of homologous chromosomes are now visible.

Evenimentele încrucișate sunt prima sursă de variație genetică în nucleele produse de meioză. A single crossover event between homologous non-sister chromatids leads to a reciprocal exchange of equivalent DNA between a maternal chromosome and a paternal chromosome. Now, when that sister chromatid is moved into a gamete cell it will carry some DNA from one parent of the individual and some DNA from the other parent. The sister recombinant chromatid has a combination of maternal and paternal genes that did not exist before the crossover. Multiple crossovers in an arm of the chromosome have the same effect, exchanging segments of DNA to create recombinant chromosomes.

Crossover occurs between non-sister chromatids of homologous chromosomes. The result is an exchange of genetic material between homologous chromosomes.

Posibilă discuție

What are the major differences between Prophase I of Meiosis and Prophase of Mitosis?

Prometafaza I

Evenimentul cheie în prometafaza I este atașarea microtubulilor de fibră a fusului la proteinele kinetocore la centromeri. Proteinele kinetochore sunt complexe multiproteice care leagă centromerii unui cromozom de microtubulii fusului mitotic. Microtubules grow from centrosomes placed at opposite poles of the cell. The microtubules move toward the middle of the cell and attach to one of the two fused homologous chromosomes. The microtubules attach at each chromosomes' kinetochores. With each member of the homologous pair attached to opposite poles of the cell, in the next phase, the microtubules can pull the homologous pair apart. A spindle fiber that has attached to a kinetochore is called a kinetochore microtubule. La sfârșitul prometafazei I, fiecare tetradă este atașată la microtubuli din ambii poli, cu un cromozom omolog orientat către fiecare pol. The homologous chromosomes are still held together at chiasmata. În plus, membrana nucleară s-a defectat complet.

Metaphase I

During metaphase I, the homologous chromosomes are arranged in the center of the cell with the kinetochores facing opposite poles. Perechile omoloage se orientează aleatoriu la ecuator. For example, if the two homologous members of chromosome 1 are labeled a and b, then the chromosomes could line up a-b, or b-a. Acest lucru este important în determinarea genelor purtate de un gamet, deoarece fiecare va primi doar unul dintre cei doi cromozomi omologi. Aceasta se numește Independent Assortment. Recall that homologous chromosomes are not identical, they contain slight differences in their genetic information, causing each gamete to have a unique genetic makeup.

This randomness is the physical basis for the creation of the second form of genetic variation in offspring. Consider that the homologous chromosomes of a sexually reproducing organism are originally inherited as two separate sets, one from each parent. Folosind oamenii ca exemplu, un set de 23 de cromozomi este prezent în ovulul donat de mamă. Tatăl furnizează celălalt set de 23 de cromozomi din sperma care fertilizează ovulul. Fiecare celulă a descendenților multicelulari are copii ale celor două seturi originale de cromozomi omologi. În profaza I a meiozei, cromozomii omologi formează tetradele. În metafaza I, aceste perechi se aliniază la jumătatea distanței dintre cei doi poli ai celulei pentru a forma placa metafazică. Deoarece există șanse egale ca o fibră de microtubuli să întâmpine un cromozom moștenit matern sau patern, dispunerea tetradelor pe placa metafazică este aleatorie. Any maternally inherited chromosome may face either pole. Any paternally inherited chromosome may also face either pole. Orientarea fiecărei tetrad este independentă de orientarea celorlalte 22 de tetrad.

This event—the random (or independent) assortment of homologous chromosomes at the metaphase plate—is the second mechanism that introduces variation into the gametes or spores. În fiecare celulă care suferă meioză, dispunerea tetradelor este diferită. Numărul de variații depinde de numărul de cromozomi care alcătuiesc un set. There are two possibilities for orientation at the metaphase plate; the possible number of alignments therefore equals 2n, Unde n is the number of chromosomes per set. Humans have 23 chromosome pairs, which results in over eight million (223) possible genetically-distinct gametes. This number does not include the variability that was previously created in the sister chromatids by crossover. Given these two mechanisms, it is highly unlikely that any two haploid cells resulting from meiosis will have the same genetic composition (see figure below).

To summarize the genetic consequences of meiosis I, the maternal and paternal genes are recombined by crossover events that occur between each homologous pair during prophase I. In addition, the random assortment of tetrads on the metaphase plate produces a unique combination of maternal and paternal chromosomes that will make their way into the gametes.

Random, independent assortment during metaphase I can be demonstrated by considering a cell with a set of two chromosomes (n = 2). In this case, there are two possible arrangements at the equatorial plane in metaphase I. The total possible number of different gametes is 2n, where n equals the number of chromosomes in a set. In this example, there are four possible genetic combinations for the gametes. With n = 23 in human cells, there are over 8 million possible combinations of paternal and maternal chromosomes.

Anaphase I

În anafaza I, microtubulii îndepărtează cromozomii legați. Cromatidele surori rămân strâns legate între ele la centromer. The chiasmata are broken in anaphase I as the microtubules attached to the fused kinetochores pull the homologous chromosomes apart.

Posibilă discuție

What major difference occurs in Anaphase I of Meiosis compared to Anaphase of Mitosis?

Telofaza I și Citokineza

În telofază, cromozomii separați ajung la poli opuși. Restul evenimentelor tipice telofazice pot să apară sau nu, în funcție de specie. In some organisms, the chromosomes decondense and nuclear envelopes form around the chromatids in telophase I. In other organisms, cytokinesis—the physical separation of the cytoplasmic components into two daughter cells—occurs without reformation of the nuclei. In nearly all species of animals and some fungi, cytokinesis separates the cell contents via a cleavage furrow (constriction of the actin ring that leads to cytoplasmic division). In plants, a cell plate is formed during cell cytokinesis by Golgi vesicles fusing at the metaphase plate. Această placă celulară va duce în cele din urmă la formarea pereților celulari care separă cele două celule fiice.

Two haploid cells are the end result of the first meiotic division. Celulele sunt haploide, deoarece la fiecare pol există doar una din fiecare pereche de cromozomi omologi. Prin urmare, este prezent un singur set complet de cromozomi. This is why the cells are considered haploid—there is only one chromosome set, even though each homolog still consists of two sister chromatids. Amintiți-vă că cromatidele surori sunt doar duplicate ale unuia dintre cei doi cromozomi omologi (cu excepția modificărilor care au avut loc în timpul încrucișării). În meioza II, aceste două cromatide surori se vor separa, creând patru celule fiice haploide.

Meioza II

In some species, cells enter a brief interphase, or interchinezie, before entering meiosis II. Interchineziei îi lipsește o fază S, deci cromozomii nu sunt duplicați. Cele două celule produse în meioză trec prin evenimentele meiozei II în sincronie. În timpul meiozei II, cromatidele surori din cele două celule fiice se separă, formând patru noi gameți haploizi. The mechanics of meiosis II is similar to mitosis, except that each dividing cell has only one set of homologous chromosomes. Prin urmare, fiecare celulă are jumătate din numărul de cromatide surori pentru a se separa ca o celulă diploidă supusă mitozei.

Prophase II

Dacă cromozomii se condensează în telofaza I, se condensează din nou. Dacă s-au format anvelope nucleare, acestea se fragmentează în vezicule. The centrosomes that were duplicated during interkinesis move away from each other toward opposite poles, and new spindles are formed.

Prometaphase II

The nuclear envelopes are completely broken down, and the spindle is fully formed. Each sister chromatid forms an individual kinetochore that attaches to microtubules from opposite poles.

Metaphase II

The sister chromatids are maximally condensed and aligned at the equator of the cell.

Anaphase II

The sister chromatids are pulled apart by the kinetochore microtubules and move toward opposite poles. Non-kinetochore microtubules elongate the cell.

The process of chromosome alignment differs between meiosis I and meiosis II. In prometaphase I, microtubules attach to the fused kinetochores of homologous chromosomes, and the homologous chromosomes are arranged at the midpoint of the cell in metaphase I. In anaphase I, the homologous chromosomes are separated. In prometaphase II, microtubules attach to the kinetochores of sister chromatids, and the sister chromatids are arranged at the midpoint of the cells in metaphase II. In anaphase II, the sister chromatids are separated.

Telophase II and Cytokinesis

The chromosomes arrive at opposite poles and begin to decondense. Nuclear envelopes form around the chromosomes. Cytokinesis separates the two cells into four unique haploid cells. At this point, the newly formed nuclei are both haploid. The cells produced are genetically unique because of the random assortment of paternal and maternal homologs and because of the recombining of maternal and paternal segments of chromosomes (with their sets of genes) that occurs during crossover. The entire process of meiosis is outlined in the figure below.

An animal cell with a diploid number of four (2n = 4) proceeds through the stages of meiosis to form four haploid daughter cells.

Comparing Mitosis and Meiosis

Mitosis and meiosis are both forms of division of the nucleus in eukaryotic cells. They share some similarities, but also exhibit distinct differences that lead to very different outcomes. Mitosis is a single nuclear division that results in two nuclei that are usually partitioned into two new cells. The nuclei resulting from a mitotic division are genetically identical to the original nucleus. They have the same number of sets of chromosomes, one set in the case of haploid cells and two sets in the case of diploid cells. In most plants and all animal species, it is typically diploid cells that undergo mitosis to form new diploid cells. In contrast, meiosis consists of two nuclear divisions resulting in four nuclei that are usually partitioned into four new cells. The nuclei resulting from meiosis are not genetically identical and they contain one chromosome set only. This is half the number of chromosome sets in the original cell, which is diploid.

The main differences between mitosis and meiosis occur in meiosis I, which is a very different nuclear division than mitosis. In meiosis I, the homologous chromosome pairs become associated with each other, are bound together with the synaptonemal complex, develop chiasmata and undergo crossover between sister chromatids, and line up along the metaphase plate in tetrads with kinetochore fibers from opposite spindle poles attached to each kinetochore of a homolog in a tetrad. All of these events occur only in meiosis I.

When the chiasmata resolve and the tetrad is broken up with the homologs moving to one pole or another, the ploidy level—the number of sets of chromosomes in each future nucleus—has been reduced from two to one. For this reason, meiosis I is referred to as a reduction division. There is no such reduction in ploidy level during mitosis.

Meiosis II is much more analogous to a mitotic division. In this case, the duplicated chromosomes (only one set of them) line up on the metaphase plate with divided kinetochores attached to kinetochore fibers from opposite poles. During anaphase II, as in mitotic anaphase, the kinetochores divide and one sister chromatid—now referred to as a chromosome—is pulled to one pole while the other sister chromatid is pulled to the other pole. If it were not for the fact that there had been crossover, the two products of each individual meiosis II division would be identical (like in mitosis). Instead, they are different because there has always been at least one crossover per chromosome. Meiosis II is not a reduction division because although there are fewer copies of the genome in the resulting cells, there is still one set of chromosomes, as there was at the end of meiosis I.

Meiosis and mitosis are both preceded by one round of DNA replication; however, meiosis includes two nuclear divisions. The four daughter cells resulting from meiosis are haploid and genetically distinct. The daughter cells resulting from mitosis are diploid and identical to the parent cell.

The Mystery of the Evolution of Meiosis

Some characteristics of organisms are so widespread and fundamental that it is sometimes difficult to remember that they evolved like other simpler traits. Meiosis is such an extraordinarily complex series of cellular events that biologists have had trouble hypothesizing and testing how it may have evolved. Although meiosis is inextricably entwined with sexual reproduction and its advantages and disadvantages, it is important to separate the questions of the evolution of meiosis and the evolution of sex, because early meiosis may have been advantageous for different reasons than it is now. Thinking outside the box and imagining what the early benefits from meiosis might have been is one approach to uncovering how it may have evolved.

Meiosis and mitosis share obvious cellular processes and it makes sense that meiosis evolved from mitosis. The difficulty lies in the clear differences between meiosis I and mitosis. Adam Wilkins and Robin Holliday2 summarized the unique events that needed to occur for the evolution of meiosis from mitosis. These steps are homologous chromosome pairing, crossover exchanges, sister chromatids remaining attached during anaphase, and suppression of DNA replication in interphase. They argue that the first step is the hardest and most important, and that understanding how it evolved would make the evolutionary process clearer. They suggest genetic experiments that might shed light on the evolution of synapsis.

There are other approaches to understanding the evolution of meiosis in progress. Different forms of meiosis exist in single-celled protists. Some appear to be simpler or more “primitive” forms of meiosis. Comparing the meiotic divisions of different protists may shed light on the evolution of meiosis. Marilee Ramesh and colleagues 3 compared the genes involved in meiosis in protists to understand when and where meiosis might have evolved. Although research is still ongoing, recent scholarship into meiosis in protists suggests that some aspects of meiosis may have evolved later than others. This kind of genetic comparison can tell us what aspects of meiosis are the oldest and what cellular processes they may have borrowed from in earlier cells.

Link către învățare

Click through the steps of this interactive animation to compare the meiotic process of cell division to that of mitosis: How Cells Divide.

FOOTNOTES

  1. Leigh Van Valen, “A new evolutionary law,” Evolutionary Theory 1 (1973): 1–30.
  2. Adam S. Wilkins and Robin Holliday, “The Evolution of Meiosis from Mitosis,” Genetica 181 (2009): 3–12.
  3. Marilee A. Ramesh, Shehre-Banoo Malik and John M. Logsdon, Jr, “A Phylogenetic Inventory of Meiotic Genes: Evidence for Sex in Giardia and an Early Eukaryotic Origin of Meiosis,” Biologie actuală 15 (2005):185–91.