מיוזה

מיוזה (Meiosis; בעברית: חלוקת הפחתה) היא תהליך של חלוקת גרעין המתרחש בתא, ותוצאתו היא ארבעה תאים שתכולת החומר התורשתי בהם (DNA) היא מחצית מכמות החומר בתא רגיל (תאים הפלואידים). המיוזה מתרחשת רק בתאים מיוחדים הנקראים תאי נבט, שהם למעשה תאים שמהם נוצרים הגמטות (תאי הרבייה); מכאן ניתן לומר כי המיוזה מתרחשת רק באורגניזמים המקיימים רבייה זוויגית (מינית). המיוזה היא התהליך המקדים להפרייה הואיל ותהליך ההפרייה הוא בעיקרו חיבור שתי גמטות לתא מופרה (זיגוטה) בעל תכולת חומר תורשתי רגילה (תאים דיפלואידים).

בניגוד למיוזה, התהליך הרגיל של חלוקת התא, המתרחש בתאים סומטיים (שאינם תאי נבט או תאי רבייה), נקרא מיטוזה. תוצאת המיטוזה היא שני תאים בעלי תכולת חומר תורשתי זהה לתא האם.

שלבי המיוזה

למיוזה שני שלבים עיקריים: מיוזה ראשונה, אשר לפניה מוכפלים הכרומוזומים ובה התא מתחלק לשני תאים הפלואידים אך בעלי כרומוזומים מוכפלים, כך שלמעשה עדיין כמות החומר התורשתי בהם שווה לכמות בתא המקורי; ומיוזה שנייה, אשר לפניה לא מוכפלים הכרומוזומים, בה שני התאים האלו מתחלקים כל אחד לשני תאים נוספים ובהם מחצית מכמות החומר התורשתי בתא המקורי.

מיוזה I

עוד לפני המיוזה הכרומוזומים שבגרעין מוכפלים. כל כרומוזום בנוי כעת משתי כרומטידות אחיות הקשורות זו לזו באזור הנקרא צנטרומר. לפני התחלת התהליך חשוב לציין את העובדה שבתא דיפלואידי (כתא הנבט לפני המיוזה) ישנם זוג כרומוזומים מכל סוג הנקרא זוג כרומוזומים הומולוגים, אשר אחד מקורו באב, והשני באם. הם נושאים בשל כך, צורות לא בהכרח זהות לאותן התכונות.

פרופאזה I (שלב 1)

בפרופאזה מתפרק הציטוסקלטון (שלד התא) ליחידות המבנה שלו ומסתדר מחדש במבנה הכישור אשר תפקידו להניע את הכרומוזומים במהלך התהליך. סיבי הכישור מסתדרים מתוך שני קטבים הנמצאים בשני צידיו המנוגדים של התא. הכרומוזומים ההומולוגים מסתדרים זה לצד זה במבנה צמוד ומעובה, הנקרא טטראדה. מבנה זה נועד לשם תהליך השחלוף, זהו תהליך בו מתחלפים קטעי כרומוזומים באקראי בין הכרומוזומים ההומולוגיים. השחלוף מגביר את השונות של הצאצאים אשר מניבות המיוזה וההפריה. לאחר השחלוף נפרדים זה מזה הכרומוזומים ההומולוגים. לקראת סוף הפרופאזה ממברנת הגרעין מתחילה להתפרק לבועיות קטנות.

מטפאזה I (שלב 2)

בין הפרופאזה למטפאזה מעטפת הגרעין מתפרקת לחלוטין. סיבי הכישור שנוצרו בפרופאזה נקשרים עתה לכרומוזומים באזור הצנטרומר, ומציבים אותם בין קטבי הכישור, כשכל כרומוזום הומולוג פונה לקוטב אחר של הכישור באקראי, זאת אומרת שאין תלות בין כרומוזום למשנהו בדבר החלוקה במטפאזה.

אנפאזה I (שלב 3)

בשלב זה הכישור מניע את הכרומוזומים אל עבר הקטבים. כל כרומוזום נע לקוטב אליו פנה קודם לכן. יש לשים לב לכך שהכרומוזומים עדיין נמצאים במצב המוכפל שלהם.

טלופאזה I (שלב 4)

בשלב הטלופאזה הכרומוזומים מגיעים לקטבי הכישור. הכישור מתפרק חזרה ליחידות המבנה שלו. התא כולו מתחלק לשני תאים הפלואידים בהם הכרומוזומים מוכפלים לשתי כרומטידות אחיות כל אחד.

מיוזה II

לפני המיוזה השנייה לא מוכפלים הכרומוזומים כך שאל המיוזה מגיעים תאים הפלואידים. למרות זאת מוכפל מרכז הקוטב שאליו הגיעו הכרומוזומים לשני קטבים, כשאחד מהם מתחיל לנוע לעבר צידו השני של התא.

מטפאזה II (שלב 6)

במטפאזה מוצבים הכרומוזומים בין קטבי הכישור כך שכל כרומטידה פונה לעבר אחד משני הקטבים.

אנפאזה II (שלב 7)

באנפאזה תנועות הכישור מנתקות את הקשר שבין שתי הכרומטידות האחיות. כעת כל כרומטידה נחשבת כרומוזום בפני עצמו. הכישור מניע את הכרומוזומים לעבר הקוטב אליו פנו במטפאזה.

טלופאזה II (שלב 8)

בטלופאזה מגיעים לבסוף הכרומוזומים לקטבים. הכישור מתפרק ומרכיב מחדש את שלד התאים. הבועיות שאליהן התפרקה ממברנת הגרעין שבים לעטוף את הכרומוזומים. כעת ישנם ארבעה תאים הפלואידים- בכל אחד מהם מחצית מכמות המידע התורשתי אשר היה בתא הנבט הראשון. לאחר הטלופאזה מתחלקות על פי רוב גם ציטופלסמות התאים והתאים עוברים תהליך נוסף המביא ליצירת גמטות בשלות- תאי המין.

מיוזה ומגוון

תהליך המיוזה הוא אחד התהליכים המרכזיים להגברת השונות בין יצורים המתרבים ברבייה זוויגית.

שחלוף

האירוע הראשון מתרחש בפרופאזה I והוא השחלוף. בתהליך זה מוחלפים בין כרומוזומים הומולוגים קטעי DNA. בכל כרומוזום הומולוג יתכנו גרסאות שונות לאותו גן הנקראות אללים. כאשר מתרחש השחלוף נוצרים צירופי אללים שונים מבתא ההורה. כך הצאצא הנוצר בתהליך ההפריה, אשר מקבל כרומוזום הומולוג מהאב וכרומוזום הומולוג מהאם, יהיה בעל צירופי גנים שונים מבהוריו. ראו גם: תאחיזה.

היערכות הכרומוזומים

האירוע השני מתרחש במטפאזה I. בעת המטפאזה הכרומוזומים ההומולוגים מסתדרים במישור המשווה, אך הם לא עושים זאת תחת מבנה קבוע. זאת אומרת שכרומוזומים הומולוגים יכולים להסתדר כך שכל הכרומוזומים מהאב ינועו לגמטה אחת וכל הכרומוזומים מהאם ינועו לאחרת, אך הדבר לא סביר כלל. למעשה, אם נחשב כמה צירופי כרומוזומים יתכנו באדם נקבל 8,388,608 צירופי כרומוזומים שונים. אם כך הצאצא שיתקבל בהפריה לאו דווקא יקבל צירוף כרומוזומים מסוים, מה שבהחלט יגביר את השונות בין צאצאים, גם כשהם אחים.

שיבוש במיוזה

ביצוע לא תקין של חלוקת ההפחתה מתקשר לבעיות כרומוזומליות שונות, כגון עודף וחסר בכרומוזומים אצל הצאצא. הדבר קורה למשל כאשר אחד מסיבי הכישור לא נקשר לכרומוזום נכון או לא נקשר בכלל, וגורם בכך משיכה של כרומוזום לקוטב לא נכון ובכך לתא לא נכון. כך קורה שבגמטה אחת (או יותר) ישנם כרומוזומים עודפים, ובאחר - חסרים. הדבר מתבטא במספר תסמונות: תסמונת קליינפלטר, תסמונת טרנר, תסמונת דאון ועוד.