A kromoszómakarok átkereszteződése a meiózis 1. főszakaszában

Merüljünk el a meiózis részleteiben! Kezdjük a csírasejtekkel. Már volt róla szó, hogy a csírasejtek képesek mitózisra, amikor is újabb csírasejtek jönnek létre, vagy meiózissal is osztódhatnak, a gaméták létrehozása érdekében. Ez itt egy csírasejt. Berajzolom a sejtmaghártyát. Nagyobbra rajzolom a sejtmagot, mert fontos, hogy rendesen láthassuk a kromoszómákat. Rajzolok egy centroszómát is, amelynek a későbbiekben lesz szerepe. Úgy csinálom, hogy... Lássuk csak... legyen kék. Minden centroszómában két centriólum található. (Csak hogy tisztázzuk a terminológiát.) A mitózisos videókban egy képzeletbeli egyed sejtjeiről beszéltem, amelyek diploid állapotban két kromoszómával rendelkeztek (2n=2), vagyis egy homológ párral, ahol a pár mindkét tagja egy-egy szülőtől származott. Ebben a videóban most egy másik fajról lesz szó, nem az emberről, amelynek 46 kromoszómája 23 párt alkot. A mostani fajunk diploid kromoszómaszáma négy (2n=4). Tehát két kromoszóma apai eredetű, Mutatom is. Legyen narancssárga. A kromatin állapottól fogom kezdeni, ez a letekeredett forma. Legyen ez a hosszú az apai, illetve ez a rövid is apai. És most jöjjenek az anyai eredetű homológok! Van tehát egy hosszú anyai, és egy rövid anyai kromoszóma. Persze mindez hatalmas leegyszerűsítés, de remélhetőleg érthetővé teszi a dolgokat. Itt van tehát a diploid kromoszómakészlet. Le is írom. A diploid kromoszómaszám 4 (2n=4). Ez pedig egy csírasejt. Írom is. Csírasejt. Keresztülmegy az interfázison. Lerajzolom ezt is. Keresztülmegy az interfázison, amikor növekszik, replikálja a DNS-ét és a centroszómáját. Rajzolom is. Miután keresztülmegy az interfázison... Próbálok spórolni a hellyel, mert még sok minden jön ide. Miután keresztülmegy az interfázison, lesz itt egy sejtmagom, benne a replikálódott DNS-sel. Itt a hosszú apai kromoszóma, a replikálódott DNS-sel, valahogy így fog kinézni. A kromatidák a centromer régiónál kapcsolódnak... Ezek a centro-szavak! Most épp a centromer régiónál. Továbbra is a kromatin állapotot próbálom rajzolni. Itt van mindenhol, szanaszét, nem olyan csinosan becsomagolt, hogy jól láthassuk az ismert X alakot egy egyszerű kis mikroszkóppal. Itt már replikálódott. A replikáció után továbbra is egyetlen kromoszóma. A genetikai anyaga kétszeres, de továbbra is egyetlen kromoszóma. Ezt az egy kromoszómát két testvérkromatida alkotja. Két testvérkromatida. Erről sokat beszéltünk a mitózisos videóban, de nem árt átismételni, mert könnyen belezavarodhatsz. Van ez a másik, rövid kromoszóma is, amely szintén apai eredetű, ez is replikálódik, így lesz két testvérkromatidája, kapcsolódva a centromer régiónál. Ez tehát a két apai eredetű kromoszóma. Kétszeres a DNS-tartalma, de ugyanazt az információt hordozza: ugyanaz az információ két példányban van jelen. Ugyanez a helyzet az anyai kromoszómákkal. Itt a hosszú anyai kromoszóma, amely ennek a homológja. Replikálódik, így már két testvérkromatidája lesz. Itt a rövid anyai szál, amely ennek az apai kromoszómának a homológja. Ez is replikálódik. Így ni. Az interfázis végén az összes DNS szanaszét van. Nem vehető ki a jól ismert X alak. Most mégis kicsit így rajzoltam, különben nem lehetne látni a replikáció eredményét. Az interfázis végére a centroszóma is megkettőződött. Kész is vagyunk. Valójában mind a mitózisra, mind a meiózisra készen állunk. De ahogy mondtam, ebben a videóban a meiózisról lesz szó. Vágjunk is bele a meiózisba! Az első fázist... az első néhány fázist együtt meiózis I-nek nevezzük. A meiózis I a profázis I-gyel indul. Nézzük tehát, mi történik a profázis I-ben! Profázis I. Iderajzolom a sejtet. Profázis I. Egy csomó minden történik ilyenkor. A sejtmaghártya feltöredezik. Ez nagyon hasonló a mitózis profázisához. A sejtmaghártya feltöredezik. Ezek itt elkezdik a vándorlásukat. A céljuk eljutni a sejt két ellentétes végébe. A DNS pedig elkezd kondenzálódni, (feltekeredni). Rajzolom is. Már tudom megfelelően rajzolni. Ez tehát itt egy apai, ez pedig egy anyai. Direkt úgy rajzoltam, hogy átfedésben legyenek, mert a meiózisban egy nagyon különleges dolog fog bekövetkezni. Ez tehát egy anyai. Ez pedig... Lássuk csak. Kékkel rajzolom a centromer régiót. Centromer régió. Ez a rövidebb apai kromoszóma. Ez pedig a rövidebb anyai. Inkább ellentétes oldalra rajzolom őket, hogy mutassam, hogy az apaiak nem feltétlenül gyűlnek össze egy oldalon. Ez tehát a rövid apai. LEHET, hogy egy oldalra rendeződnek, de ez nem törvényszerű. Ez pedig a rövid anyai kromoszóma. Ezeket most nem átfedésben rajzolom, de így is lehetnének. A rövidebb anyai. Ezek itt egy homológ párt alkotnak. és ez is egy homológ pár. Mivel a DNS replikálódott, ezért mindkét homológ pár mindkét tagja kétkromatidás. Egy homológ páron belül tehát összesen négy kromatidánk van. E négy kromatidát tetrádnak is nevezik. És akkor jöjjön megint egy kis terminológia. Ez itt tehát egy tetrád, legalábbis gyakran így nevezik. Ezeket pedig azért rajzoltam átfedésben, mert a meiózis I profázis I-ében... Feliratozom... Ez a profázis I. Itt genetikai rekombináció történik, a homológok rekombinálódnak. Ez a két kromoszóma együtt homológ pár. Az egyik apai eredetű, vagyis az apától örököltük. A faj, vagy ez a sejt az apai sejttől örökölte, ez pedig anyai. Homológok. Lehet, hogy más bázispárokat tartalmaznak, vagyis maga a DNS eltérő, de ugyanazt a gént kódolják. Megint egyszerűsítek: a kromoszómakarok ugyanazok helyein mondjuk a szemszínre vonatkozó információ található, vagy éppen a személyiségre. Persze nem ilyen egyszerű ez, hogy például a magasságod az itteni DNS-től függ, de a lényeg valami ilyesmi. És azért rajzoltam őket így átlapolva, hogy bemutassam, hogy hogyan történik a rekombináció. Belenagyítok. Ez az apai. Ez már egy kondenzált forma. Ez itt egyetlen, kétkromatidás kromoszóma. Itt a centromer regió. Ne keverjük össze a centroszómával! A testvérkromatidák a centromer régiónál kapcsolódnak. Már rajzolom is az anyai eredetű homológot. Ez itt az anyai homológ. Az anyai homológ. És a rekombináció itt fog tudni bekövetkezni. A rekombinációt követően ez az oldal valahogy így fog kinézni. Rajzolom is. Annyi történik, hogy a karok eltörnek, majd ezek a kis szakaszok kicserélődnek. Így is felfoghatod a dolgot. Ez a kromoszóma már egy kis anyai eredetű darabot is tartalmaz. Ugyanarra a génre vonatkozik az információ, de ez már az anyai információ. És az anyai kromoszóma pedig tartalmaz egy kis apai darabot. Azt is mondhatjuk, hogy tartalmaz egy apai eredetű homológ szakaszt. Berajzolom a két centromer régiót. Ez az egész nagyon érdekes! A rekombináció nem történhet bármikor, és ha éppen be is következik, nem biztos, hogy optimális lesz a végeredmény. Pl. egy értelmetlen kód is létrejöhet, lehet, hogy életképtelen lesz az új egyed. De a lényeg, hogy a meiózis alatt igenis létrejön a rekombinálódás, ami új genetikai változatokat eredményez. Beszéltünk már az ivaros szaporodásról. Az ivaros szaporodás célja, hogy növelje a populáción belül a varációk számát. És ez így is lesz, ha különböző spermiumok különböző petesejtekkel egyesülnek. Tehát annyi történik, hogy a homológ párok kicserélik egy bizonyos szakaszukat. És ez azért érdekes, mert ahogy említettem, ezek a kromoszómák különböző génváltozatokat hordoznak. Egy adott génváltozat egy adott fehérjét kódol. Például ez itt... és amit most mondok, az hatalmas egyszerűsítés... Tehát például ez a szakasz kódolja a szem színét, vagy legalábbis hozzájárul a szemszín kialakításához. És ez itt apai eredetű. Hozzájárul a szemszín kialakításához. Ez pedig az anyai megfelelője. Lehet, hogy az anyai gén világosabb szemszínt eredményez, míg az apai esetleg sötétebbet. Az anyai génváltozat ezen a kromoszóma- szakaszon található, míg az apai a másikon. Ezek tehát ugyanazon gén az eltérő alléljai. Ugyanazon jelleg máshogy fog megvalósulni. Ez az apai allél. Ismétlem, vannak, akik összekeverik, hogy mi a gén, mi a kromoszóma, stb. Minden kromoszómán rengeteg gén található. Egy kromoszóma egyetlen irtó hosszú DNS molekula, amelyen belül egy csomó gén található. Ez a rövid darabka itt egy bizonyos fehérjét kódol. Ez történik tehát a profázis I-ben: először is a kromoszómák kondenzálódnak. A homológok párba állnak. Aztán jön az átkereszteződés és a rekombináció. Ami érdekes az az, hogy a rekombináció nem véletlenszerű helyeken történik, mert ez összekeverhetné a genetikai információt. Ezért csak bizonyos pontokon következhet be. Ezeket a pontokat, ahol a kromoszómakarok eltörhetnek [pontosabban ahol összeforrnak], kiazmáknak nevezzük. Úgy hangzik, mint egy horrorfilm... Kiazma. És a tény, hogy ezek csak bizonyos helyeken alakulnak ki, felvillantja az univerzum, vagy legalábbis a biológia szépségét, hiszen az evolúció évmilliárdjai alatt e folyamatok a lehető legnagyobb változatosság biztosítására optimalizálódtak. Ezt a videót most itt abbahagyom. Ez csak a profázis I volt, de nagyon fontos, hogy megértsd a kromoszómák átkereszteződését és a homológok rekombinációját, amiről most szó volt. Innen fogjuk folytatni a meiózis I többi részével, majd rátérünk a meiózis II-re.