Gametogenesis היא היווצרות של גמטות או תאי המין ביצורים חיים. תהליך זה מאפשר ליחידים לשנות ולהעביר כמה מהשינויים הזמניים בביטוי הגנים שלהם, ש"נגרמו "על ידי אותות חיצוניים, לצאצאיהם.
כל האנשים שעוברים רבייה מינית מייצרים באופן קבוע שני סוגים של תאי נבט הנקראים "גמטות". תאים אלה אינם יכולים להתפתח ישירות כמו נבגי פטריות, כלומר הם לא תמיד יכולים להוליד, בעצמם, לאדם חדש.
סכמטי נציג של גמטוגנזה של נקבה וזכר (מקור: Elversberg באמצעות Wikimedia Commons)
שני סוגי התאים, הגאמט הזכר והגמייט הנשי, חייבים להתמזג זה עם זה באירוע המכונה "הפריה". רק לאחר ההפריה, תאי התא של היתוך זה, הזיגוטה, יכול להצמיח אדם חדש.
הגמטות של מספר גדול של בעלי חיים מסונתזות מהגונדות, שהן איברים המתמחים בהחלט בתפקוד זה. לגונדות יש אפיתל נבט עם תאים המכונים "גוניאס", להם הם חייבים את שמם. גוניאס זהים מבחינה מורפולוגית בשני המינים. עם זאת, אצל גברים זה נקרא "spermatogonia" ובנקבות הם נקראים "oogonia".
גמטוגנזה מקיפה הן את spermatogenesis והן oogenesis ושני התהליכים הם הומולוגיים, וחולקים שלושה צעדים בסיסיים להיווצרות גמטות.
גמטוגנזה נבדלת על ידי היותה תהליך של חלוקת תאים שבאמצעותו מופחת העומס הכרומוזומלי של הפרט בחצי, וזה אפשרי הודות לחלוקה מיוטית, בה מתרחשות שתי הפרדות כרומוזומליות רצופות.
ייצור תאי מין בחיה או בצמח תלוי בכמה גורמים, ביניהם בולט הביטוי ההבדל של כמה גנים המקודדים את "ההוראות" הנחוצות הן לחלוקת תאים והן להתבטאות שינויים. מורפוגנטית מקבילה.
גמטוגנזה גברית
גמטוגנזה גברית היא התהליך שבמהלכו מתבגרים spermatogonia ומתבדלים לזרע. זהו תהליך מורכב בו תאי גזע טוטו-פוטנציאליים מתחלקים לייצור תאי בת שיהפכו לזרע.
ברוב היצורים החיים שיש להם גמטוגנזה גברית, זה לא מתרחש עד גיל התפתחותי מסוים. במקרה של בני אדם הוא מתחיל להתרחש במהלך גיל ההתבגרות ונמשך עד סוף החיים.
גמטוגנזה גברית בקרב בעלי חיים רבים, כולל אדם, נקראת "spermatogenesis" והיא מורכבת משלושה שלבים: התפשטות מיטוטית, ריבוי meiotic ושיקום תאים.
תהליך
Spermatogenesis מתחיל במיטוזה שמגדילה את מספר הזרעונים. Spermatogonia הם אוכלוסיית תאים שנמצאים בחלוקה מיטוטית מתמדת, מכיוון שהם אחראים על חידוש תאי הגזע שמקורם בזרע.
לפיכך, התהליך המיטוטי בגמטוגנזה של הגבר הוא חיוני להפצה ושמירה של spermatogonia.
חלק מהזרמטוגוניה הנגרמת כתוצאה ממיטוזה גדלה בגודלה והופכת לזרעיות זרע ראשוניות. כל זרע זרע ראשוני עובר הפחתה בעומס הכרומוזומלי דרך חלוקה מיוטית ראשונה (מיוזה I), וכתוצאה מכך שני זרעים משניים.
Spermatocytes משניים נכנסים לחלוקה מיוטית שנייה (מיוזה II), אך בכך לא מתרחש ממשק (העומס הכרומוזומלי לא מתחלק שוב), כך שלתאים המתקבלים יש אותו עומס כרומוזומלי, כלומר, הם יש פרי.
התאים החסידים שהתקבלו נקראים זרעונים וכל אחד מהם יכול להכיל רק כרומוזומים ממוצא אימהי או אבהי או תערובת בעלת פרופורציות שונות של הכרומוזומים של שני ההורים.
ספרמטידים נכנסים לתהליך המכונה "זרע spermiogenesis", בו הם עוברים שינויים מורפולוגיים שונים, מעבים את הכרומוזומים שלהם, מאריכים את הדגל שלהם, מפחיתים את התוכן הציטופלסמי שלהם ולבסוף הופכים לזרע בוגר (אם כי התבגרות, במקרים רבים, מגיע לשיאו בזמן שאלו משתחררים בדרכי הרבייה הנשית).
מאפיינים
למרות העובדה כי זרע spermatogenesis מתרחש ברציפות לאורך כל חיי הרבייה של חיה בוגרת, אך לתהליך זה מטרתו היחידה לייצר את התאים דרכם יועבר המידע הגנטי לצאצאים, דבר שיהיה אפשרי רק ל באמצעות רבייה מינית עם נקבה מאותו המין.
בנוסף, הדבר מאפשר לזכרי המין לערבב את המידע הגנטי של קודמיהם ושל עצמם עם זה של הנקבה כדי להגדיל את השונות הגנטית של הצאצאים.
יכולת זו לערבב מידע גנטי עוזרת למינים לרכוש תכונות חשובות שיכולות לעזור להם להתגבר על שינויים או תנאים לא טובים בסביבה בה הם חיים.
גמטנוזה נשית
גמטנוזה נשית או אווגנזה היו אחד התהליכים הנחקרים ביותר לאורך ההיסטוריה של האנושות. מדענים מתחומים שונים כמו רפואה, ביולוגיה, כלכלה, סוציולוגיה ומדיניות ציבורית וכו 'התמסרו למחקר שלה.
הרופא האנגלי וויליאם הארווי ניסח ביטוי מפורסם על אוגנזה הקורא: "כל מה שחי בא מהביצה".
לאורך חייהם של הרבה חיות נקבה, מיוצרים כמיליון עד 2 מיליון ביציות, אך רק 300 עד 400 מהביציות מבשלות ו"ביוצות ". אצל נקבות ממינים רבים של בעלי חיים, לאחר גיל ההתבגרות, עין מתפתחת אחת או יותר בכל חודש ויוצרת ביציות בוגרות.
תהליך
תאי הנבט של השחלה, המכונים oogonia או oogonia, גדלים במספרם באמצעות מיטוזה. לכל עין-העין שהתקבלה יש מספר זהה של כרומוזומים כמו התאים הסומטיים האחרים. ברגע שהאוגוניה מפסיקה להתרבות, הם גדלים בגודל והופכים לביצית ראשונית.
לפני שהחלוקה המיוטית הראשונה מתרחשת, הכרומוזומים בביוץ הראשוני משויכים לכרומוזומים ההומולוגיים שלהם, חצי שעברו בירושה מהאם ומחציתם מהאב.
ייצוג מחזור הווסת. 1) ווסת; 2) התבגרות של הזקיק; 3) זקיק בוגר; 4) Corpus luteum ו- 5) השפלה של corpus luteum (מקור: M.Komorniczak, באמצעות Wikimedia Commons)
ואז מתרחשת חלוקת "הפחתה" או התבגרות ראשונה, כלומר המיוזה הראשונה. חלוקה זו מביאה לשני תאים, תא אחד עם מחצית החומר הגנטי, עם תכולת ציטופלסמה ירודה ומכונה "הגוף הקוטבי הראשון".
התא השני שנובע מהמיוזה הראשונה הוא גדול ועשיר הרבה יותר בתכולת ציטופלסמה מהגוף הקוטבי, בנוסף, לתא זה יש את המחצית השנייה של התוכן הגנטי של הביצית הראשית שהולידה אותו. תא שני זה נקרא "ביצית משנית".
בחלוקה המיוטית השנייה, הביצית המשנית והגוף הקוטבי הראשון מתחלקים ויוצרים "ovotid" אחד גדול ושלושה גופים קטנים קוטביים, בהתאמה. הביצית גדלה והופכת להוליד ביצית בוגרת.
הגופים הקוטביים אינם תפקודיים ובסופו של דבר מתפרקים, אך היווצרותם הכרחית כדי לפרוק את הביצית של "עודף" הכרומוזומים. בתורו, החלוקה הציטופלסמטית הלא אחידה מאפשרת לייצר תא גדול עם מספיק חומר מילואים להתפתחות של אדם חדש.
מאפיינים
בדומה לגמטוגנזה של גברים, גם לגמטוגנזה נשית המטרה הסופית היא לייצר את הגאמט הנשי. עם זאת, למשחק זה מאפיינים ופונקציות שונות מזו של הגאמט הגברי.
כמו בסינתזה של גמטים זכריים, גם גמטים נשיים מערבבים את המידע הגנטי של ההורים ושל הפרט שמייצר אותם בכדי להעביר מידע זה ובמקביל, מגדילים את השונות הגנטית של צאצאיהם.
למרות העובדה שבגמטוגנזה נשית, ביציות הראשוניות מולידות ביצית פונקציונלית יחידה (סבת נקבה), יש להם את כל החומר התזונתי שיוליד את האדם החדש ברגע שמתרחשת הפריה.
ראוי לציין שבבני אדם, למשל, גמטנוזה נשית היא תהליך רציף מגיל ההתבגרות, אך הוא סופי, כלומר בעובר של תינוקת ממין נקבה, נוצרים כל הביציות הראשוניות אשר לאישה תהיה. כל חייהם "שאבדו" מהווסת בכל חודש.
גמטוגנזה בצמחים
רק בצמחים גבוהים יותר מדברים על גמטוגנזה תקינה והתהליך בצמחים דומה למדי לזה של בעלי חיים.
ההבדל העיקרי הוא שלצמחים יש את היכולת לייצר גמטים בשלב מאוחר של התפתחות, שלא נקבעו קודם לכן, בעוד שבבעלי חיים, היווצרות הגימטרים מוגבלת לאזורים ספציפיים שהוקמו במהלך התפתחות עוברית.
גמטוגנזה בצמחים פורחים (מקור: Pablo damiani2 באמצעות ויקימדיה Commons)
מאפיין חשוב נוסף הוא שלמרות שפוריות גמטות יכולה להיות מושפעת לעתים קרובות מאוד על ידי מוטציות גנטיות, אך לעתים נדירות המוטציות הללו קטלניות עבור הצאצאים.
בצמחים הגבוהים יותר הגנים והנקבות הם גרגר האבקה והביצית בהתאמה. גם הביוץ וגם גרגיר האבקה הם ססגוניים (לא ניידים) ונמצאים בתוך כל אחד מהגמטופיטים המקבילים להם (המקבילים לגונדות).
גמטנוזה נשית
בצמחים פורחים, אתרי ייצור הביוץ ידועים כ"מגספורנגיה "ונמצאים בתוך שחלה המכילה ביצית אחת או מרובה. כל ביוץ מורכבת ממגספורנגיום הנקרא גרעין ומוקפת באחד או יותר שלם.
האינטגמנטים מתאחדים בקצה אחד ויוצרים את המיקרופיל, פתח דרכו חודרת צינור האבקה של גרגיר האבקה. בתוך המגספורנגיה, תא המכונה "מגספורוציט" משמש כתא האם של המגספור (הביוץ).
המגספורוציט עובר מיוזה ויוצר ארבע מגה-פסוריות פריצות. שלוש מגה-פוריות מתפרקות לרוב וזה שהמרוחק ביותר מהמיקרופיל שורד והופך למגה-מגנטופיט.
ברוב האנגיפרסממים מייצר המגה-מתופיט שמונה גרעינים. ארבעה גרעינים עוברים לקצה האחד של הביצה והארבעה האחרים עוברים לקצה השני. גרעין מכל אחד מהקצוות נודד לכיוון מרכז הביוץ, אלה מכונים "גרעינים קוטביים".
הגרעינים הנותרים בכל קצה יוצרים תאים ואחד מהתאים הללו בקרבת המיקרופיל יתפתח לתא ביצה בוגר.
המגגמטופיט הבוגר מורכב משמונה גרעינים בשבעה תאים שונים. זה ידוע גם בשם "שק העובר", מכיוון שהעובר מתפתח בפנים לאחר התרחשות ההפריה.
גמטוגנזה גברית
גרגרי אבקה או מיקרוגמטופיטים מיוצרים ונמצאים באבני הפרח. לכל אבקן יש אנדר ולכל אנתר בדרך כלל ארבע מיקרוספורנגיה, המכונות שקיות אבקה.
בתוך כל שק אבקה נמצאים תאי הגזע של מיקרוספורס, כלומר של גרגרי אבקה. כל תאי הגזע עוברים תהליך מיוטי, וכל ארבע תאי גזע מיוצרים ארבעה מיקרו-ספורוסים.
המיקרוספורס גדלים ומתפתחים לדגן אבקה לא בשלה. בגרגרי אבקה לא בשלים אלו יש תא שממנו "צינור האבקה" נובע ותא גנראטיבי, שייצר שני תאי זרע.
לפני שמשחררים אבקה מהאנדר, הוא מפתח מעטפת מגן חיצונית של חלבון הנקרא אקסין ומעטפת מגן פנימית של חלבון אחר, אינטין. ניתן לזהות מינים רבים של צמחים באמצעות התבנית המתפתחת על הכיסוי הפנימי של גרגרי אבקה.
ההתפתחות הסופית של גרגר האבקה מתרחשת עם "נביטה" של צינור האבקה, זה מתרחש רק לאחר שגרגר האבקה מופקד על סטיגמת הפרח שתאבך לאחר מכן.
הפניות
- Desai, N., Ludgin, J., Sharma, R., Anirudh, RK, & Agarwal, A. (2017). גמטנוזה נשית וזכרית. ברפואת הרבייה והניתוחים הקליניים (עמ '19-45). שפרינגר, צ'אם.
- Hilscher, W., & Hilscher, B. (1976). קינטיקה של הגמטוגנזה הגברית. אנדרולוגיה, 8 (2), 105-116.
- מק'קורמיק, ש '(1991). ניתוח מולקולרי של גמטוגנזה גברית בצמחים. מגמות בגנטיקה, 7 (9), 298-303.
- Ünal, E., & Amon, A. (2011, ינואר). היווצרות של ג'אמטים מאפסת את שעון ההזדקנות בשמרים. בסימפוזיה של קפיץ ספרינג הארבור על ביולוגיה כמותית (כרך 76, עמ '73-80) עיתונות המעבדה בקור ספרינג הארבור.
- ואן בלרקום, ג'., ומוטה, פ. (עורכים). (2012). תשתית רבייה: גמטוגנזה, פריון ועוברוגנזה (כרך ב '). ספרינגר מדע ומדיה עסקית.
- ואן ורבן, FJ ואמון, א '(2011). ויסות הכניסה לגמטוגנזה. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית ב ': מדעים ביולוגיים, 366 (1584), 3521-3531.
- ווילסון, ZA, & Yang, C. (2004). גמטנוזה צמחית: שימור וניגודים בהתפתחות. רבייה, 128 (5), 483-492.