Sąvokos:
lytinė ląstelė (gameta), kiaušialąstė, spermatozoidas, apvaisinimas, zigota, gemalas, mejozė, pirmasis ir antrasis mejozinis dalijimasis
Šioje temoje jūs:
- pasikartosite ląstelės branduolio sandarą;
- prisiminsite chromatino, chromosomos ir chromosomų rinkinio sąvokas;
- pasikartosite, kad chromosomų rinkinys gali būti viengubas arba dvigubas;
- sužinosite, kas yra mejozė ir kaip ji vyksta;
- atlikdami praktinę veiklą, sumodeliuosite ląstelių dalijimosi eigą ir branduolio mejozę;
- palyginę mitozę ir mejozę, atrasite jų panašumus ir skirtumus, jų įtaką požymių paveldimumui ir kintamumui.
4.4.1 paveiksle matote gražią šunų šeimą. Ar pastebėjote, kad jaunikliai panašūs į tėvus, tačiau nėra vienodi? Kodėl?
Ar pastebėjote, kad dažnai jauniklių išvaizda kitokia nei tėvų? Ar tik gyvūnų pasaulyje galima matyti šį dėsningumą? O žmonių šeimose? Į ką esate panašūs – mamą ar tėtį? O gal į senelius?
Lytinis dauginimosi būdas
Organizmams dauginantis lytiškai palikuonys genetinę medžiagą gauna ne iš vieno tėvinio organizmo, o iš dviejų: tėvinio ir motininio. Išsivysčiusiame naujame individe pasireiškia tiek tėvo, tiek motinos genuose užkoduoti požymiai, todėl augantis palikuonis gali turėti iš abiejų tėvų paveldėtų savybių.
Lytinio dauginimosi pagrindas – lytinių ląstelių, dar vadinamų vyriškosiomis ir moteriškosiomis gamètomis, susiliejimas. Prisiminkite, kad šios ląstelės turi viengubą chromosomų rinkinį. Šių ląstelių branduolių susiliejimas vadinamas apvaisinimu.
Paanalizuokite apvaisinimo schemą (4.4.2 pav.):
- Į kiaušialąstės citoplazmą patenka spermatozoido branduolys.
- Kiaušialąstės ir spermatozoido branduoliai susilieja. Branduolyje susidaro dvigubas chromosomų rinkinys: visos chromosomos iš spermatozoido branduolio ir visos chromosomos iš kiaušialąstės branduolio. Po apvaisinimo susidariusi ląstelė vadinama zigotà.
- Susidariusi zigota sparčiai dalijasi vykstant mitozei, atsiranda naujų genetiškai vienodų ląstelių kamuolėlis, vadinamas gemalu. Iš jo vystosi naujas individas.
Mejozė – lytinių ląstelių susidarymo būdas
Mejòzė – prieš susidarant lytinėms ląstelėms vykstantis ląstelės branduolio dalijimasis, per kurį nelytinei ląstelei būdingas chromosomų skaičius sumažėja per pusę. DNR prieš dalijantis ląstelėms padvigubėja vieną kartą, o ląstelės dalijasi du kartus. Susidariusiose naujose ląstelėse chromosomų rinkinys tampa perpus mažesnis. Kaip jau žinote, toks rinkinys vadinamas viengubu (haplodiniu) ir žymimas 1n (žr. p. 101). Iš vienos motininės ląstelės susidaro keturios viengubos (1n) lytinės ląstelės (4.4.3 pav.). Šis procesas vyksta tik lytiniuose organuose (gyvūnų – sėklidėse ir kiaušidėse, o augalų – žieduose).
Mejozės eiga
Kad geriau suprastumėte mejozės eigą, rekomenduojame pirmiausia pasikartoti ir prisiminti, kaip vyksta mitozė. Tiek mitozės, tiek mejozės ciklas turi daug panašumų.
Išnagrinėję mejozės schemą matote, kad genetinei medžiagai padvigubėjus vieną kartą, o pasidalijus du kartus jos skaičius dukterinėse ląstelėse tampa perpus mažesnis. Po dviejų pasidalijimų iš vienos mejozės pradžioje buvusios motininės ląstelės susidaro keturios dukterinės ląstelės su perpus mažesniu chromosomų rinkiniu (1 lentelė).
Mejozės svarba
Lytinės ląstelės susidaro tik per mejozę pasidalijus genetinei medžiagai. Kodėl?
Jau žinote, kad kiekvienai organizmų rūšiai būdingas nekintantis chromosomų skaičius chromosomų rinkinyje (prisiminkite: žmogaus chromosomų rinkinyje jų visada yra 46). Kaip jis išsaugomas?
Paveldimas nekintantis chromosomų skaičius rinkinyje. Susidarant lytinėms ląstelėms, jose lieka tik viengubas chromosomų rinkinys, tai yra pusė chromosomų iš dvigubo rinkinio (2 lentelė).
Per apvaisinimą lytinių ląstelių branduoliai susilieja ir abiejų branduolių vienodos chromosomos sudaro porą. Pavyzdžiui, avies patelės kiaušialąstėje ir patinėlio spermatozoide yra po 27 chromosomas. Per apvaisinimą jos susitinka – zigotos branduolyje jau bus 54 chromosomos (arba 27 chromosomų poros), t. y. dvigubas chromosomų rinkinys.
Jeigu apvaisinant dalyvautų dvigubą, o ne viengubą chromosomų rinkinį turinčios ląstelės, kiekvienoje susidariusioje naujoje zigotoje nebūtų nuolatinio chromosomų rinkinio, jis vis didėtų. Tokia zigota negalėtų dalytis, žūtų ir organizmų rūšis išnyktų.
Pavyzdys:
27 (1n) + 27 (1n) = 54 (2n) chromosomų rinkinys – nuolatinis rūšiai būdingas chromosomų rinkinys, zigota toliau gali sėkmingai dalytis vykstant mitozei.
54 (2n) + 54 (2n) = 108 (4n) chromosomų rinkinyje pakitęs chromosomų skaičius nulemtų ląstelės negalėjimą dalytis ir žūtį.
Palikuonių paveldimųjų požymių kintamumas
Dar kartą patyrinėkite pateiktą 4.4.2 paveikslą. Kaip matote, per apvaisinimą susidariusios žmogaus zigotos branduolyje atsiranda pusė chromosomų rinkinio iš kiaušialąstės (23 chromosomos), kita pusė gaunama iš spermatozoido (23 chromosomos).
Motininio organizmo paveldimoji medžiaga ir požymiai skiriasi nuo tėvinio organizmo paveldimosios medžiagos ir požymių. Per apvaisinimą vienoje ląstelėje (zigotoje) susilieja dviejų skirtingų žmonių paveldimoji medžiaga. Iš zigotos išsivystęs ir gimęs vaikas turės pusę mamos ir pusę tėčio paveldimųjų savybių. Bus panašus tiek į mamą, tiek į tėtį, bet taip pat turės kitų požymių nei jo tėvai (4.4.4 pav.), pavyzdžiui, apgamą.
Gyvenamoji aplinka nuolat kinta, todėl joje gyvenantys organizmai turi gebėti prisitaikyti ir išgyventi. Nauji genų ir požymių deriniai suteikia daugiau galimybių greičiau ir lengviau prisitaikyti prie naujų sąlygų, todėl tokie organizmai įsikuria patogiau nei jų konkurentai, susiranda daugiau maisto ir susilaukia daugiau palikuonių, išplinta savo gyvenamojoje teritorijoje. Taip Žemėje susiformuoja naujos organizmų rūšys, o senosios dėl prastesnio prisitaikymo išnyksta.
Dažnai nutinka taip, kad naujagimis nėra labai panašus į tėvus, bet panašus į senelius. Jūsų tėvai gavo genus iš jūsų senelių. Ne visi genų užkoduoti požymiai matomi. Jie išryškėja tik susitikus tam tikroms genų kombinacijoms.
Mūsų chromosomose saugomų genų istorija siekia neatmenamus laikus ir gali daug papasakoti apie protėvius, gyvenusius net prieš kelias dešimtis tūkstančių metų. Mokslininkai, remdamiesi žmogaus genų tyrimais, gali prognozuoti, kaip žmogus keisis ateityje.
Klausimai ir užduotys
- Paaiškinkite gametos, apvaisinimo, zigotos, mejozės sąvokas.
- Palyginkite mitozės ir mejozės eigą – persibraižykite ir užpildykite 130 puslapyje pateiktą lentelę.
Mitozė | Mejozė | |
Skirtumai: Ląstelių genetinės medžiagos pasidalijimų skaičius Susidariusių dukterinių ląstelių skaičius Chromosomų rinkinių dukterinėse ląstelėse skaičius Susidariusių ląstelių pavadinimas (-ai) | ||
Panašumai: 1. 2. 3. |
- Kodėl apvaisinant dalyvauja viengubą chromosomų rinkinį turinčios ląstelės?
- Paaiškinkite, kodėl palikuonių chromosomų rinkinyje saugomi tėvo ir motinos genai. Kuo ši ypatybė svarbi organizmui?
Praktinė veikla
- Apžiūrėkite šeimos nuotraukas, palyginkite savo nuotraukas su tėvų, galbūt senelių vaikystės nuotraukomis. Į kurį šeimos narį esate panašiausias?
- Nubraižykite mejozės schemą, kai motininėje ląstelėje yra ne viena chromosomų pora, o dvi.
Apibendrinimas
- Lytinių ląstelių branduolių susiliejimas vadinamas apvaisinimu. Po apvaisinimo susidariusi ląstelė vadinama zigota.
- Mejozė – prieš susidarant lytinėms ląstelėms vykstantis ląstelės branduolio dalijimasis, per kurį nelytinei ląstelei būdingas chromosomų skaičius sumažėja per pusę. DNR prieš dalijantis ląstelėms padvigubėja vieną kartą, o ląstelės dalijasi du kartus.
- Po mejozės susidariusios lytinės ląstelės turi viengubą chromosomų rinkinį, todėl po apvaisinimo susidariusioje zigotoje išsaugomas dvigubas chromosomų rinkinys.
Žmogaus evoliucija ir kūno pokyčiai – kaip atrodysime ateityje?
Žmogaus evoliucija dažnai byloja apie individo prisitaikymą prie gyvenamosios aplinkos sąlygų siekiant išlikti, o įvairios ateities prognozės leidžia numatyti, kaip žmogaus kūnas keisis toliau. Netolimos ateities pokyčius mokslininkai jau gali aiškiai matyti, o vėlesni pokyčiai vis dar kelia daug klausimų. Ar žmogus liks gyventi Žemėje, o gal persikels į Marsą? Galbūt grįšime į vandenynus, o gal leisimės į požemius dėl Žemės paviršių sukausčiusios branduolinės žiemos? Pasak Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto mokslininko dr. Andrejaus Suchomlinovo, dėl, tikėtina, besikeičiančios žmogaus gyvenamosios aplinkos keisis ir žmogaus kūno, plaukų spalva, ūgis ir svoris, vidaus ir išorės organai.
Mažės žydraakių ir šviesiaplaukių
Dėl žmogaus organizme esančių genų ir intensyviai vykstančių procesų Žemėje artimiausi žmogaus kūno pokyčiai bus matomi jau po 50–100 metų. Dominuos tamsesnės odos, rudų akių ir tamsesnių garbanotų plaukų genai, bet nei žydros akys, nei lygūs ar šviesūs plaukai visiškai neišnyks.
„Žydra akių spalva ateityje pasitaikys rečiau, nes genas, nulemiantis mėlyną akies rainelės spalvą, nėra dominuojantis. Vykstant evoliucijai, mažės ir žmogaus žandikaulis, ir dantų skaičius, dėl to turėtų keistis veido proporcijos. Tačiau šiems virsmams reikės jau kelių dešimčių tūstančių metų“, – pasakoja mokslininkas.
Kalbėdamas apie dantis, dr. A. Suchomlinovas teigia, kad jau dabar protiniai dantys nereikalingi ir ateityje išnyks pirmieji. Keičiasi ir iltinių dantų forma – jie tapo panašūs į kandžius, nes vykstant evoliucijai pasikeitė jų funkcija. Tačiau daugelį kitų pokyčių tiksliai įvardyti sunku, nes juos lemia gyvenimo aplinkybės.
„Jei įsivaizduotume, kad niekas aplinkoje nesikeis, ateityje neišvengtume įvairių mutacijų. Nors šis žodis dažnai turi neigiamą reikšmę, mutacija yra vienas iš būdų organizmui prisitaikyti. Pavyzdžiui, labai svarbi prieš maždaug 10 tūkstančių metų įvykusi atsitiktinė laktozės toleravimo mutacija. Būtent dėl jos dauguma Europos gyventojų gali vartoti pieno produktus visą gyvenimą, nors gamtoje tai visiška anomalija – pienas yra tik žinduolių kūdikių, vaikų maistas“, – sako mokslininkas.
Žmogaus ūgis ir svoris – smarkiai kintantys rodikliai
Žmogus ėmė labai sparčiai augti XX a. pirmoje pusėje, o Vakarų pasaulyje šis augimas jau kelis dešimtmečius sustojęs. Todėl, nors mūsų tėvai yra aukštesni už mūsų senelius, o mes aukštesni už tėvus, mūsų vaikai greičiausiai nebus aukštesni už mus. Dabar manoma, kad priėjome tam tikrą ūgio ribą.
Apendiksas – svarbus imuninis organas
Nors tam tikri požymiai žmogaus raidoje nunyko, pavyzdžiui, didelis kūno plaukuotumas, tam tikros kūno reakcijos liko. Viena tokių – žąsies oda vadinamas refleksas, kai jaučiant baimę ar patyrus stresą raumenys odoje pakelia kūno plaukelius. Ši reakcija būdinga ir kitiems gyvūnams, pavyzdžiui, katėms – jos pasišiaušia, atrodo didesnės, o tai iškilus pavojui padeda apsiginti. Tačiau mums tai nebereikalinga reakcija.
Daug tokių rudimentinių organų (nykstantys organai, kurie per organizmų evoliuciją prarado savo reikšmę) žmogaus organizme nėra. Prieš 50 metų manyta, kad apendiksas yra rudimentinis organas, todėl astronautams prieš skrydžius į kosmosą ar Árkties ekspedicijų dalyviams juos išoperuodavo iš anksto. Bet dabar žinoma, kad tai svarbus imuninis organas. Kaip ir uodegikaulis – uodegos liekana, kuri yra stuburo dalis, labai svarbi dubens funkcijoms.
Įvairių nuomonių esama ne tik dėl per evoliuciją įvykusių, bet ir dėl ateityje laukiančių pokyčių. Pavyzdžiui, manoma, kad daug laiko su išmaniaisiais telefonais praleidžiančių žmonių pirštai deformuosis, taps ilgesni. Tokiems pokyčiams reikia kur kas daugiau laiko.
„Manau, kad išmanusis telefonas bus vienos ar dviejų kartų naudojama technologija. Jos vystosi labai sparčiai ir vargu ar po tūkstantmečių, kurių prireiktų žmogaus rankų pirštams pasikeisti, vis dar naudosime tokius pačius įrenginius. Taip pat tokie dalykai kaip ausų spenelių nunykimas, plėvės tarp pirštų – tik spėlionės, nes viskas priklausys nuo to, kur žmogus gyvens. Ar persikelsime gyventi į vandenyną, ar į Marsą, ar po branduolinės nelaimės gyvensime visai kitokiomis sąlygomis, o gal bus labai aukšta temperatūra dėl klimato atšilimo“, – svarsto dr. A. Suchomlinovas.
Gretės Gerulaitytės straipsnio „SPECTRUM: Žmogaus evoliucija ir kūno pokyčiai – kaip atrodysime ateityje“ ištraukos. Interneto prieiga: https://naujienos.vu.lt/spectrum-zmogaus-evoliucija-ir-kuno-pokyciai-kaip-atrodysime-ateityje/ [žr. 2023-11-06]
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"