מיטוזה מול מיוזה: כיצד תאי הגוף האנושי מתחלקים כדי להגדל ולהתרבות

כל תא בגוף האדם ניתן לאתר חזרה לביצה מופרית אחת, וההנחיות הנדרשות להפוך תא אחד לטריליוני תאים מסתמכות על שני סוגים נפרדים של חלוקה: מיטוזה ומיוזה. המכון הלאומי לחקר הגנום האנושי (NHGRI) והמכון הלאומי למדעים רפואיים כללים (NIGMS) של המכונים הלאומיים האמריקאיים לבריאות מתארים את שניהם כשתי מנגנונים ליבתיים שתאים משתמשים בהם כדי להתרבות או כדי ליצור תאי מין הנדרשים להתרבות.

מחזור התא: היכן החלוקה משתלבת

על פי קוש הגנטיקה של NHGRI, תא המתחלק עובר תחילה דרך אינטרפאז, המורכב משלוש שלבים: G1, כאשר התא מתכונן לחלוקה; S, כאשר הוא משכפל את כל סט ה-DNA שלו (S מייצג סינתזת DNA); ו-G2, כאשר הוא מארגן ודוחס את החומר הגנטי המועתק החדש. החלוקה עצמה מתרחשת בשלב M, כאשר התא מחלק את שתי עותקי ה-DNA שלו לשני תאי בת חדשים.

מיטוזה: העתקת תא בדיוק

מיטוזה מייצרת שני תאי בת שהם זהים גנטית לתא האב וזה לזה, כפ�� שהנסטיתו NHGRI. NIGMS מציינת שזו החלוקה האחראית לגדילה נורמלית של הגוף ותחלופת רקמות - לדוגמה, תאי ביטון הקיבה מחליפים את עצמם כל כמה ימים, בעוד שתאי הכבד יכולים לקחת עד שנה להחלפה.

NIGMS מפרטת שישה שלבים של מיטוזה בעקבות אינטרפאז: פרופאז, כאשר כרומוזומים מתדחסים ומתחברים לציוד הציר; פרומטפאז, כאשר הממברנה הגרעינית נשברת וה-spindle נוצר במלואו; מטפאז, כאשר כרומוזומים מצטיידים במרכז התא; אנפאז, כאשר כרומטידות אחיות מתפרדות וזוחלות לכיוון הקטבים הנגדיים; טלופאז, כאשר ממברנות גרעיניות חדשות נוצרות סביב כל קבוצה; וציטוקינזיס, כאשר התא מתפצל פיזית לשניים.

מיוזה: הכנת תאי ביצה וזרע

מיוזה משמשת באופן בלעדי לייצור גמטות - ביצים וזרע - ופועלת בצורה שונה. NHGRI מסביר שתא דיפלואידי, שנושא 46 כרומוזומים (שתי קבוצות של 23), משכפל את ה-DNA שלו פעם אחת אך אז מתחלק פעמיים, מה שמייצר ארבעה תאי בת הפלואידיים, כל אחד עם רק 23 כרומוזומים. כאשר תא זרע ותא ביצה מתאחדים בעת הפריה, 23 הכרומוזומים המשולבים מכל הורה משחזרים את המספר הדיפלואידי הנורמלי של 46.

אנציקלופדיית Embryo Project באוניברסיטת ממלכתית אריזונה מתארת מיוזה כמתרחשת בשני שלבים. Meiosis I הוא חלוקת הצמצום, מחולקת לפרופאז I, מטפאז I, אנפאז I וטלופאז I; זה במהלך פרופאז I שכרומוזומים משתנים (הומולוגיים) מתחברים וחליפי קטעי DNA בתהליך הנקרא crossing over, שנGIMS אומר מגביר את הגיוון הגנטי. Meiosis II דומה אז למיטוזה, מפריד כרומטידות אחיות כדי להשלים את התהליך של יצירת ארבעה תאים הפלואידיים מתא דיפלואידי אחד מקורי.

על פי אנציקלופדיית Embryo Project, התפתחות תאי ביצה וזרע שונות בחדות בעיתוי. Spermatogenesis מתחיל בבגרות ובאופן רציף מייצר ארבעה זרע ברי קיימא מכל תא התחלה. Oogenesis, לעומת זאת, מתחיל לפני הלידה אך עוצר בנקודה ספציפית בפרופאז I עד לבגרות; כאשר החלוקה מתחדשת, התא מתחלק בצורה לא שווה, תוך ייצור ביצה אחת גדולה עשירה בחומרים מזינים וקטנים מבנים משלחים הנקראים גופי קוטב, כך שרק אחד שימושי gamete התוצאות לכל מחזור.

היסטוריה קצרה

אנציקלופדיית Embryo Project מייחסת את הקרדיט לביולוג אוסקר הרטווิג כמתואר לראשונה מיוזה באמצע שנות ה-1870 תוך שימוש בתאי קיפוד ים. הביולוג האבולוציוני אוגוסטוס וויסמן הכיר ב-1890 שהתהליך הפחית את מספר הכרומוזומים בחצי, והגנטיקאי תומאס הנט מורגן הדגים עבור כרומוזומי חציית ב-1911.

כאשר מיוזה הולך לא בסדר

שגיאות במהלך מיוזה יכולות להיות בעלות השלכות רפואיות. המכון הלאומי של יוניס קנדי שריבר לבריאות ילדים והתפתחות אנושית (NICHD) של המכונים הלאומיים האמריקאיים לבריאות קובע כי תסמונת דאון נובעת משגיאה אקראית בחלוקת תא הנקראת nondisjunction, שבה זוג כרומוזומים לא מתפרדים כראוי - שתי העותקים מסתיימות בתא אחד ואין כלום בשני. הצורה הנפוצה ביותר, trisomy 21 מלא, מתרחשת כאשר כל תא נושא שלוש עותקים של כרומוזום 21 במקום שניים.

NICHD מדווח כי ברוב המקרים של trisomy 21 הכרומוזום הנוסף מגיע מביצת האם, בעוד שפחות מ-5% מקורם בזרע האب. צורה נפרדת, mosaic trisomy 21, מהווה גם פחות מ-5% מהמקרים ומתרחשת כאשר רק חלק מתאי האדם נושאים את הכרומוזום הנוסף. NICHD קובע בברור כי לא ידוע על התנהגות הוריות או גורם סביבתי הגורמים לתסמונת דאון, וכי המצב נוצר באופן אקראי במהלך היווצרות ביצים או זרע.