Rozmnażanie komórek

Cykliczna ciągłość istot żywych znajduje odzwierciedlenie w zjawiskach reprodukcji powiązań łączących kolejne pokolenia.

Rozmnażanie odbywa się na różnych poziomach skali ewolucyjnej, w różnych gałęziach królestw roślinnych i zwierzęcych, w różnych żywych gatunkach, przy takiej różnorodności mechanizmów, które same uzasadniają cały traktat.

Pierwsza klasyfikacja zjawiska rozmnażania musi odróżniać organizmy jednokomórkowe od organizmów wielokomórkowych, ponieważ tylko w pierwszym podział komórek pokrywa się z reprodukcją.

W reprodukcji wielokomórkowej może być agamiczny lub seksualny (lub gamica).

Rozmnażanie agamiczne, stosunkowo rzadsze, opiera się na mechanizmie mitozy, dlatego zmienność gatunku jest powierzona raczej powtarzającemu się występowaniu mutacji.

Istnieją również różne mechanizmy, takie jak strobilacja, sporulacja itp., Podczas gdy w roślinach znajdujemy dobrze znane formy regeneracyjne w rolnictwie (sadzonki, warstwowanie itp.).

Najbardziej rozpowszechnionym mechanizmem reprodukcyjnym w wyższych formach jest jednak mechanizm seksualny, odpowiadający pojawieniu się mejozy, powstawania i gamet oraz ich fuzji w zygocie (zapłodnienie).

U gatunków pierwotnych gamety nie są zróżnicowane morfologicznie: w tym przypadku mówimy o izogametii. Zawsze jednak istnieją dwie serie gamet, utożsamiane z symbolami (+) i (-), a zapłodnienie może mieć miejsce jedynie w wyniku spotkania gamet o przeciwnym znaku: istnieje zatem różnica biologiczna, jeszcze nie wyrażona morfologicznie.

Wraz z postępem skali ewolucyjnej pojawia się morfologiczne i funkcjonalne zróżnicowanie, w którym wyróżniamy rodzaj żeńskich gamet ogólnie obdarzonych obfitym materiałem rezerwowym (deutoplazmą lub cielęciem, które zapewnią rozwój zarodka, dopóki nie będzie on metabolicznie niezależny ) i rodzaj męskich gamet obdarzonych ruchliwością do dotarcia do kobiet. Gamet są zawsze haploidalne i są wynikiem mejozy. Ich połączenie powoduje powstanie diploidalnej zygoty.

Między meíosi a zygotą może wystąpić szereg haploidalnych generacji komórkowych, ponieważ między zygotą a mejozą może występować szereg diploidalnych pokoleń komórkowych, z różnymi odmianami cykli generatywnych wyrażanych przez przemianę pokoleń.

Gatunek diploidalny (z organizmem diploidalnym) charakteryzuje się mejozą gametyczną: mejoza wytwarza bezpośrednio gamety, które to roztopy natychmiast odtwarzają stan diploidalny. To jest przeważający przypadek metazoa, w tym człowieka.

Gametogeneza

Biorąc pod uwagę reprodukcję mejozy gametowej, jak to ma miejsce u człowieka, wyjaśnijmy, w jaki sposób mejoza jest wprowadzana do gametogenezy (tworzenie gamet).

W rozwoju embrionalnym gametogenezy męskiej i żeńskiej (zwanej spermatogenezą i oogenezą) występuje wczesne różnicowanie między komórkami przeznaczonymi do utworzenia ciała (linia somatyczna) a komórkami przeznaczonymi do wytwarzania gamet (linii zarodkowej). Początkowe komórki linii zarodkowej nazywane są protogonami. Z różnicowaniem gonady w sensie męskim lub żeńskim, różnicowanie komórek zarodkowych zachodzi odpowiednio w spermatogonii i ovogonas.

Patrząc na spermatogenezę, widzimy, że w spermatogonii istnieje szereg pokoleń komórkowych, seria, która trwa przez całe życie. Tylko część spermatogonii tak wytwarzana w sposób ciągły różni się od normalnego cyklu mitotycznego i zamiast tego rozpoczyna cykl mejotyczny.

Komórka zarodkowa, w której rozpocznie się mejoza (reduplikacja, a następnie pierwszy podział) nazywana jest spermatocytem pierwszego rzędu; jego podział wywodzi się z dwóch spermatocytów drugiego rzędu, które wraz z drugim podziałem dają w sumie cztery spermatydy.

Możemy ukończyć redukcję wyposażenia chromosomalnego z 4n spermatocytów pierwszego rzędu (po reduplikacji są cztery chromatale dla każdej pary homologów) do drugiego spermatocytów drugiego rzędu i do n spermatidów, jak już zaobserwowano badając mejozę, która więc to się kończy. Plemniki są więc już haploidalne, ale nie są jeszcze dojrzałymi gametami. Ze struktury komórki haploidalnej funkcjonalne dojrzewanie (zwane mitogenezą plemników) przekształca spermatydy w plemniki, czyli dojrzałe gamety męskie.

W kobiecej gametogenezie (lub owogenezie) odnotowuje się różne różnice. Po pierwsze, liczba przygotowywanych gamet jest znacznie mniejsza. Szacuje się, że około 5 x 105 ovogonów jest przygotowywanych w gonadach samic gatunku ludzkiego; spośród nich tylko około 400 jest zainteresowanych dojrzewaniem pęcherzyków i późniejszym przygnębieniem, w cyklu, który zazwyczaj obejmuje tylko jeden pęcherzyk miesięcznie przez okres płodny około 35 lat.

Różna liczba gamet przygotowanych u obu płci odpowiada różnicy we wspomnianej już funkcji i zachowaniu: plemniki są małe, ruchliwe i liczne w stosunku do potrzeby poszukiwania jaja i niskiego prawdopodobieństwa jego znalezienia; jaja są duże, obojętne i nieliczne, w związku z funkcją zagwarantowania embrionowi materiału rezerwowego i ochrony zapewnianej im przez zapłodnienie wewnętrzne (naturalnie, u gatunków z zewnętrznym zapłodnieniem nawet jaja muszą być liczniejsze).

Potrzeba dostarczania gamet z materiałem rezerwowym odpowiada obecności, w oogenezie, fazy zatrzymania mejozy, podczas której chromosomy częściowo się rozpaczają. Następnie obserwujemy tak zwane „pierzaste chromosomy”, w których seria ekstrofleksji identyfikuje cechy, w których geny odpowiedzialne za syntezę deutoplazmy ulegają derepresji.

Mniejsza liczba wymagana dla żeńskich gamet odpowiada również temu, że z czterech haploidalnych komórek wytworzonych przez mejozę, tylko jedna otrzymuje cały materiał rezerwowy i staje się gametą, podczas gdy pozostałe trzy (polocyty lub ciała polarne), które zawierają tylko materiał chromosomalny nie może spowodować zygot i zarodków i jest przeznaczony do regresji.

Zapłodnienie

W królestwie zwierząt obserwujemy przejście od zapłodnienia zewnętrznego (gamety narażone na każde ryzyko środowiskowe, a zatem z konieczności bardzo liczne u obu płci) do zapłodnienia wewnętrznego, do którego opieka rodzicielska jest dalej związana z metabolicznym stosunkiem ssaków między matką a płodem.

Zapłodnienie, gdy dojdzie do spotkania gamet płci przeciwnej, musi nastąpić poprzez zagwarantowanie dwóch warunków: specyficzności i wyjątkowości. Innymi słowy, należy upewnić się, że plemnik należy do tego samego gatunku co jaja i że po wejściu do pierwszego nie wejdą do niego żadne inne gatunki.

Specyficzność jest zapewniona przez biochemiczne cechy akrosomu i powierzchni jaja. W rzeczywistości mówi się o reakcjach między „nawozem” a „antyfilizyną”, ze swoistością porównywalną do specyficzności spotkania enzymów z substratem.

Wyjątkowość zapłodnienia jest gwarantowana przez modyfikację struktury powierzchni zalążka („reakcja korowa”), która rozpoczyna się dokładnie w momencie pierwszej specyficznej reakcji nawożenia / antyfilizyny; po tej reakcji błona jaja ulega zmianie, tak że inne możliwe plemniki, które do niej dotrą, nie są już w stanie rozpocząć specyficznej reakcji zapłodnienia.

Po zapłodnieniu ogon plemnika pozostaje na zewnątrz jaja, podczas gdy materiał chromosomalny przenika. To, zwane „męskim przedjądrem”, łączy „żeńskie przedjądro” jaja, tworząc w ten sposób diploidalne jądro zygoty.

Pod redakcją: Lorenzo Boscariol