Skarżący się na to, jak nudna
jest biologia, zwykle zaczynają swój lament od wymienienia mitozy i mejozy. Nic
z tego nie rozumieją, po co mają się tego w szkole uczyć? To zawracanie głowy i nic poza tym… Przecież nic z tego nie wynika.
Zgodzę się, częściowo. Ucząc się tego „na sucho” dla przeciętnego ucznia szkoły
średniej naprawdę nic z tego nie wynika, bo i nie ma co i po co. Za to samo
zjawisko mitozy i mejozy, opowiedziane w różnych praktycznych kontekstach, mogłoby zaciekawić wiele osób. Jednak gdy celem jest wykucie na blachę jak to po
kolei idzie, każda faza, to nie ma się co dziwić zniechęceniu i znudzeniu. Ja w
tej notce chciałem opowiedzieć trochę o tym, co w mitozie i mejozie jest
ciekawe i fascynujące. Jak oba te zjawiska przekładają się na naszą
codzienność? Co warto wiedzieć na ten temat?
oocyt
Henry Gray, Hedry Vandyke Carter, Anatomy of the Human Body, z późn. zm.

Słyszeliście na pewno takie
określenie, jak „somatyczna”. Komórka somatyczna, linia komórek somatycznych.
Pamiętam, jak na jednym z przerabianych arkuszy maturalnych z języka polskiego
w liceum (poziom rozszerzony, byłem w klasie WOS-polski-historia) miałem to słowo, nie pamiętam już w jakim
kontekście. Chodziło o przeczytanie artykułu ze zrozumieniem i odpowiedzenie na
pytania. Kompletnie nie wiedziałem wtedy, co znaczy określenie „somatyczne”.
Śmiejcie się ze mnie, jeśli chcecie, ale dopiero na studiach zrozumiałem to i
całą masę innych pojęć (i co dziwne, przyszło mi to wówczas z łatwością), o których uczyłem się już w szkole średniej. W każdym razie
niejednokrotnie użyję dziś tego słowa, dlatego poświęcę miejsca temu, by je
wyjaśnić.
Komórki somatyczne to wszystkie,
poza linią komórek płciowych (rozrodczych), czyli wszystkie z wyłączeniem
oocytów (które staną się komórkami jajowymi) i spermatocytów (które będą
plemnikami). Choć te także (a dokładnie prekursorowe komórki płciowe) do
pewnego momentu przechodzą podziały somatyczne. Czym są podziały somatyczne?
Tak nazywa się inaczej mitozę, zapewne stąd, że zachodzi ona we wszystkich
komórkach somatycznych. Mitoza jest więc podziałem komórki somatycznej. Materiał
genetyczny dzieli się wówczas na pół, następnie zostaje doreplikowany. Powstaje
też nowa błona komórkowa, w końcu nowopowstała komórka po podziale musi być
czymś otoczona.
to nie zapłodnienie
Chiswick Chap, Luis Nunes Alberto,
https://commons.wikimedia.org
Przy mejozie, która zachodzi w
komórkach płciowych, mamy do czynienia z redukcją materiału genetycznego.
Dlaczego? W komórce jajowej łączy się DNA męskie (plemnik) i żeńskie (oocyt),
tworząc pełen (diploidalny) zestaw chromosomów. Powstaje zarodek. Chyba już
widzicie skąd potrzeba zredukowania materiału genetycznego? W ostatecznym
rozrachunku musi nam wyjść 1n (męskie) + 1n (żeńskie) = 2n (zygota). Bez
pozbycia się połowy DNA byłoby to 2n + 2n = 4n. O ile rośliny czy niektóre ryby
lub płazy potrafią funkcjonować z podwójną ilością materiału genetycznego, to u
ssaków jest to śmiertelne – embriony, których dotyka poliploidalność (bo tak
mówimy o sytuacji, kiedy mamy genomowy nadmiar DNA, czyli więcej, niż 2n)
szybko zamierają.
Podsumujmy krótko: mitoza
zachodzi w komórkach somatycznych i jest podziałem z doreplikowaniem DNA, by
nowa komórka miała pełen (2n) zestaw chromosomów. Mejoza ma miejsce w
spermatocytach i oocytach i prowadzi do pozbycia się połowy DNA, tak aby gotowa
do stworzenia zarodka komórka płciowa miała tylko jeden zestaw chromosomów. Po
połączeniu się męskiego i żeńskiego DNA, zygota staje się „z powrotem” komórką
somatyczną. Mejozę można więc w pewnym sensie uznać za swego rodzaju
międzypokoleniową mitozę… Ciekawe, prawda?
Kiedy praktyczne znaczenie dla
przeciętnego człowieka ma mitoza? Oczywiście poza okresem wzrostu zarodka,
płodu, dziecka, nastolatka? Jeśli skaleczymy się, to zgadnijcie, co komórki
skóry robią? No właśnie, zaczynają się dzielić mitotycznie. Dzięki podziałom
somatycznym możemy się regenerować. Ma to jednak swoją mroczną stronę. Podczas
podziału istnieje ryzyko wystąpienia błędów w trakcie replikacji DNA. Im więcej
podziałów, tym większe ryzyko – logiczne. A podziałów z czasem jest oczywiście
coraz więcej. Nagromadzenie błędów genetycznych prowadzi do powstawania
nowotworów. Ta grupa chorób jest więc kosztem, jaki ponosimy w zamian za
możliwość regeneracji. Podziały mitotyczne zachodzą rzecz jasna nie tylko, gdy
się skaleczymy. W przewodzie pokarmowym zastępowanie starych komórek nowymi też
jest bardzo szybkie. Mitoza jako taka z różnym nasileniem występuje we wszystkich typach tkanek.
Istnieją zwierzęta, które „przechytrzyły” nowotwory. Wiecie już na pewno w jaki sposób. Po prostu po
okresie wzrostu nie mają już możliwości regeneracji. Nie ma mitozy. Zjawisko to
nazywa się eutelią i występuje u nicieni. Znany przedstawiciel tej grupy, Caenorhabditis elegans (C. elegans), na którym prowadzi się
setki badań biomedycznych, może wzrosnąć maksymalnie do liczby 959 komórek.
Zmienna jest tylko liczba komórek płciowych. Wspominałem o tym, gdy pisałem o resweratrolu. Związek ten znacznie
przedłuża życie nicieniom, ale co nam po tym, jak my, jako ludzie, regenerujące
się stworzenia, starzejemy się z każdym kolejnym podziałem komórkowym?
C. elegans
C. elegans, Bob Goldstein, http://labs.bio.unc.edu/Goldstein/movies.html
Mejoza jest jeszcze bardziej
interesująca. Po części napisałem już dlaczego. Jest swego rodzaju
międzypokoleniową mitozą. Dzięki mejozie kopie DNA wędrują do następnej
generacji. Czy patrzeliście na to wcześniej w taki sposób? Wyobraźcie sobie:
Wasz prapradziadek, który żył, powiedzmy w X wieku n.e., miał dzieci. Swoje chromosomy, które od niego otrzymały, przekazały następnemu pokoleniu. I tak,
dalej i dalej… aż do Was! Mejoza jest czymś w rodzaju mechanizmu
nieśmiertelności. Płciowej maszyny. Jest 
też sednem płciowości. Mamy podział komórek i DNA po to, by ostatecznie
połączyły się ich dwa różne zestawy, od obu płci (choć hipotetycznie istnieją prawdopodobnie możliwości stworzenia zdrowego zarodka z komórek pozyskanych od dwóch osób tej
samej płci, ale pozostawmy to).
plemnikPodczas mejozy zachodzi zjawisko
rekombinacji, czyli crossing-over. Wasz chromosom od Waszej matki zbliża się do analogicznego chromosomu (z tej samej
pary) od Waszego ojca (a wszystko to w Waszym spermatocycie lub oocycie) i wymieniają się fragmentami nici DNA. Zwiększa to
różnorodność genetyczną, daje dodatkowy napęd ewolucji biologicznej. Miejsca, w
których rekombinacja ta zajdzie, wydają się być przypadkowe. Dlatego to oraz
segregację chromosomów (czyli rozdzielanie 1n do jednej komórki płciowej, a
drugie 1n do kolejnej) uznajemy za mechanizmy dryfu genetycznego. W jednym,
konkretnym plemniku może być sekwencja DNA po idealnej, jak na okoliczności środowiskowe, rekombinacji,
ale akurat ten właśnie plemnik nie doczeka się zapłodnienia. Być może jego „słabszemu” sąsiadowi się powiedzie…
Istnieje jeszcze jedna ważna
rzecz dotycząca mejozy. Jest nią różnica w „cyklu” rozrodczym między
mężczyznami, a kobietami (samcami, a samicami). Oocyt, czyli kobieca komórka
płciowa zaczyna dojrzewać w okresie płodowym. Wchodzi w pierwszą fazę mejozy i
tak sobie przystaje (w diplotenie profazy I), czekając, aż do czasu rozpoczęcia
dojrzewania hormonalnego. Wtedy wznawia swoją aktywność, przechodząc do
metafazy II mejozy. Znowu hamuje, w oczekiwaniu na męskie DNA. Jeśli to się nie
pojawi, oocyt zostaje usunięty. Gdy plemnik zapłodni jajo, powstaje zarodek.
Ponieważ na cykl u kobiety przypada jeden oocyt, ostatnie oocyty zaczynają
dojrzewać tuż przed menopauzą. Wcześniej, sięgając aż do okresu płodowego, są
wciąż uśpione. W żeńskiej mejozie produktem ubocznym jest polocyt, zwany
ciałkiem kierunkowym, czyli odrzucona połowa materiału genetycznego.
Inaczej sprawa ma się z
mężczyznami. Spermatocytów, a dalej plemników muszą być miliony, każdego dnia,
bo w końcu to plemnik zapładnia oocyt, nie na odwrót. W związku z tym spermatocyty
dzielą się aktywnie bez przerwy. Każdy jest nowiutki, w przeciwieństwie do
ostatniego, 50-cio paro letniego oocytu. Dlaczego tak jest? To właściwie sprawa
zero-jedynkowa w tym przypadku. Albo jedno zapładnia, albo drugie. Gdyby to
oocyty zapładniały plemniki, nazywalibyśmy je na odwrót i wszystko byłoby tak
samo, jak obecnie. To właśnie stąd mężczyźni mogą mieć zdrowe dzieci nawet w
podstarzałym wieku – ich jądra wciąż produkują nowe plemniki.
Mitoza spermatogoniów – komórek prekursorowych spermatocytów, Josef Reischig, https://commons.wikimedia.org
Ma to też pewien plus albo minus,
zależy jak na to spojrzeć. Pisałem, że podczas podziałów zachodzić mogą mutacje
genetyczne. Ponieważ spermatocytów są miliardy i ciągle się dzielą, przekształcając się w plemniki, szacuje się, że mężczyźni przekazują więcej mutacji do następnego
pokolenia, niż kobiety. Oczywiście biorąc pod uwagę jądrowe DNA, a ignorując
mitochondrialne, które dziedziczymy tylko po matce. Można jednak spojrzeć na to
odmiennie – ponieważ kobiece komórki płciowe mają lata, w porównaniu do
kilkumiesięcznych plemników, i wciąż się starzeją, to podziały po wznowieniu
mejozy są u nich dużo bardziej ryzykowne. Istnieje większe prawdopodobieństwo
wystąpienia poważniejszych mutacji. Niestety nie przystosowawczych, a
szkodliwych. Bo wystarczy, że wspomniane ciałko kierunkowe (polocyt) nie
zostanie usunięte albo że chromosomy podczas podziału rozejdą się nie tak, jak
trzeba. I mamy wtedy na przykład zespół Downa, jeden chromosom za dużo.
Choć nie jestem zwolennikiem
ograniczania materiału w szkole do minimum (gdy dowiedziałem się, że aktualnie
w liceach niektóre klasy nie mają w ogóle biologii, chemii czy fizyki, byłem w
lekkim szoku, naprawdę!), to uważam, że odpowiednie przedstawienie danego
materiału – w formie odniesienia teorii do codzienności, a nie przynudzania „sucharami”
– mogłoby sporo zmienić. Te „suchary” są ważne na poziomie studiów, dla
potencjalnych naukowców, ale wcześniej często utrudniają przyswojenie wiedzy,
zamiast to ułatwić. Zwłaszcza, gdy nie odnosi się tego do przykładów. Choćby takich, jakie podałem w tej notce. Oby to się kiedyś zmieniło.

Źródła
Hieronim Bartel. Embriologia. Wydawnictwo Lekarskie PZWL. Warszawa 2012.
Douglas J. Futuyma. Ewolucja. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego. Warszawa 2008.
Winter P., Hickey I., Fletcher H. Krótkie wykłady. Genetyka. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2013.


Chcesz wesprzeć rozwój mojego bloga? Możesz to zrobić zostając jego patronem tutaj

 

 

Bioksiążka

 

Najnowsze wpisy

`

Liczba komentarzy: 28 na temat “Ta straszna mitoza i mejoza

  1. Lubiłam biologię. Jednak gdy na studiach trafiłyśmy na przedmiot o nazwie biopsychiczne podstawy rozwoju człowieka – krótko powiem, żadna z nas za nim nie przepadała i wszystkie uważały za niepotrzebny. A ile pojawiło się drwin z mitozy i mejozy. Mi osobiście ćwiczenia z tego przedmiotu się podobały, bo przypomniały mi lekcje biologii i prowadząca była ok, za to wykłady były okropne.
    P.S.: Dawno mnie nic tak nie rozbawiło jak Twój komentarz na moim blogu, za który przy okazji dziękuję. 😉

    1. Wiele zależy od wykładowcy, nic nowego. Dobry zrobi z nudniejszego przedmiotu coś ciekawego, a nie najlepszy zepsuje nawet ten najciekawszy.

  2. Hm, ciekawy wpis 😉 Moim zdaniem, w szkołach powinno się uczyć tego, co ludziom będzie potrzebne do życia. Zajęcia z biologii powinny również być profesjonalnie prowadzone w szkołach. Niestety, w szkołach również brakuje zajęć żywieniowych i żywnościowych. Pozdrawiam.

    1. Mi na lekcjach biologii brakowało mikroskopów na osobę lub na parę. Wprawdzie w sali był jeden mikroskop, podłączony do monitora, ale przez 2 lata biologii nauczycielka skorzystała tylko z niego raz czy dwa.

  3. To straszne, że w liceach biologia zostaje tak okrojona. Ja – choć byłam w klasie humanistycznej – miałam fenomenalnego nauczyciela od biologii w liceum. Na zajęcia przynosił tylko klucze i dziennik – żadnych pomocy naukowych. Siadał i opowiadał – a miał prawdziwy dar do przekazywania wiedzy. Wszyscy słuchali go z zapałem. W domu niewiele trzeba było się uczyć, bo większość zagadnień pamiętało się bez trudu z lekcji. Aż żałowałam, że jako klasa humanistyczna mieliśmy tak niewiele lekcji biologii. Jednak do dziś wiele mi zostało.
    Pozdrawiam.

    1. Ale też pomoce naukowe są przydatne, w biologii czasem naprawdę trzeba pokazać jakieś zdjęcia, schematy, rysunki i wykresy ;-). Oczywiście daru przekazywania wiedzy nie neguję. 🙂

  4. Mimo, że wiele osób twierdzi, że w szkole uczą wielu niepotrzebnych rzeczy, nie zgadzam się z tym. Przede wszystkim idąc do liceum większość nawet nie zastanawia się co będzie w życiu robić, więc uczymy się wszystkiego po trochu. Nie ma w tym nic złego, przynajmniej wiemy coś więcej niż tylko jak użyć kalkulatora i wyszukać informacje w Google. Ciekawy wpis Łukasz 😉

    1. Zgadzam się, moim zdaniem nie liczba przekazywanych informacji jest problemem tylko to, w jaki sposób się to robi.

  5. też lubiłam biologię, aczkolwiek nie pamiętałam (albo nigdy nie nauczyłam się) większości rzeczy, o których piszesz, bardzo fajny i ciekawy artykuł 🙂
    co do nauki w szkole, dzieciaki narzekają i nic nie wynoszą, bo wszystko jest przedstawiane właśnie w taki mało praktyczny sposób – biologia na sucho, geografia niemalże bez mapy, lektury bez sensu, matma też. ludzie potem nie rozumieją, że matematyka i fizyka otaczają ich cały czas, a książki to nie tylko mickiewiczowskie cierpienia. szkoda.

    1. Tak, lektury to też moim zdaniem problem. Za dużo martyrologicznego marudzenia. To jest tematyka dla dorosłych, dzieciaki ciężko tym zaciekawić, za to bardzo łatwo zniechęcić.

  6. pamiętam dobrze pojęcia mitozy i mejozy z liceum, pamiętam, że nawet potrafiłem wykuć i nawet trochę zrozumieć, z pewnością masz racje, że gdyby lekcje byłyby bardziej ciekawe z odniesieniem do rzeczywistości to więcej ludzi zrozumiałoby nie jeden mechanizm

    1. Też pamiętam, że potrafiłam to wykuć i zrozumieć, jednak po wielu latach nie korzystania z tej wiedzy, dzisiaj, po przeczytaniu artykułu czuję się jak wtórny analfabeta biologiczny :-/

  7. Ze wszystkich bardziej ścisłych przedmiotów lubiłem biologię. Chociaż nie przeczę, że obecnie sporo już zapomniałem, jednak coś niecoś zostało mi w głowie jeszcze. 🙂

    Jak dla mnie nie ma się co śmiać, człowiek nie jest w stanie w ciągu życia poznać wszystkich słów czy pojęć w danym języku. Też na studiach poznałem masę nowych, czasem trudnych do zapamiętania zwrotów czy pojęć.

    Zieloną Yerbę czy herbatę zieloną pijasz?

    Pozdrawiam!

  8. U mnie niestety biologia w liceum także była okrojona, jednak nasza nauczycielka lubiła po prostu podawać nam suche regułki 😉 Dobrze, że potem zmieniono nam nauczycielkę, jednak ta ciągle genetykę z nami leciała 🙂

  9. Pamiętam bardzo dokładnie mitozę i mejozę. Pamiętam rozkład podręcznika na stronach o tym, układ ramek, obrazki i nawet czcionkę. Do dzisiaj nie wiedziałam, gdzie który podział występuje.

  10. Ja z biologią nigdy nie byłam (i raczej nie będę) za pan brat, dlatego doskonale pamiętam okres mitozy i mejozy na sprawdzianach… Koszmar, przed którym broniłam się rękami i nogami! Swoją drogą, bardzo ciekawy wpis, ale cały blog. Może gdybym trafiła na ten post kilka lat temu, ta biologia nie byłaby dla mnie tak straszna. 🙂

    1. Ja w liceum też się bałem mitozy i mejozy, dopiero na studiach zrozumiałem co to w ogóle jest i bez większych problemów weszły mi do głowy te wszystkie fazy po kolei ;-).

  11. Ja na szczęście trafiłam na bardzo dobrych nauczycieli, którzy potrafili prowadzić lekcje w ciekawy sposób. Dzięki temu biologię bardzo lubiłam i nawet gdy pojawiał się trudniejszy temat, to nie osłabiało zapału.

    1. Świetnie :-). Ja bardzo dobrze wspominam moją nauczycielkę od biologii z gimnazjum. Lekcje prowadziła bardzo fajnie, ciekawie, zawsze wymyślała fajne skojarzenia by łatwiej wchodziły różne pojęcia. Wiele z nich pamiętam do dzisiaj.

  12. Nie mam złych wspomnień z biologii w odniesieniu do tych zagadnień i nie sprawiały mi one problemów – zawsze mnie to ciekawiło (biologię miałam rozszerzoną)

  13. Bardzo lubiłam anatomię (człowieka). Biologia…hm…może to zależało do wykładowcy? Jeśli wykład prowadzi się monotonnie, nie ma możliwości zainteresowania ucznia.

    Pozdrawiam serdecznie 🙂

  14. W liceum biologii miałem pół semestru (genetyka i ochrona środowiska). Profile humanistyczne mają "przyrodę" jako przedmiot uzupełniający, ale z tego co słyszałem strasznie nudno prowadzony.
    Biologia jako taka była dość ciekawym przedmiotem (może miałem szczęście trafiać zawsze na dobre nauczycielki? 🙂 ), wyklinałem chyba tylko na anatomię w gimnazjum (zresztą później polubiłem ją w kontekście ewolucyjnym). Stęskniłem się nawet za robieniem zielników, choć kiedyś tego nie cierpiałem.
    Z nauk przyrodniczych nie lubiłem tylko chemii, właśnie za takie klepanie suchych regułek. To dotyczy wszystkich przedmiotów, ale tylko do chemii udało się mnie szkole zniechęcić 😉

    A co do mejozy i mitozy to te procesy z grubsza pamiętałem, ale nigdy nie wiem który jest który 🙂

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *