“理解有丝分裂和减数分裂的区别的关键不在于步骤,而在于它们的最终产物,”麻省理工学院的助理教授布兰登·杰克逊说生物与环境科学系“,弗吉尼亚朗伍德大学。“有丝分裂产生两个相同的‘子’细胞,每个细胞的每个基因都有两个版本,就像体内的每个细胞一样,每个版本来自父母双方。减数分裂产生了四个被称为配子的细胞——性细胞——但每个细胞的每个基因只有一个版本。这样,当精子和卵子在受精过程中融合时,产生的受精卵就会恢复每个基因的两个版本。”
所以,这很容易记住:如果细胞在分裂,它几乎总是通过有丝分裂,除非产物是一个配子,它计划与另一个配子相遇,形成一个新的有机体。在这种情况下,每个细胞只能有23条染色体,而不是正常的46条。因此,需要进行一些洗牌,以确保每个生殖细胞拥有正常细胞一半的染色体。
如果不使用像“同源重组”和“细胞质分裂”这样令人困惑的术语,很难描述有丝分裂和减数分裂过程之间的差异。这有助于我们暂时停止从染色体的角度思考细胞分裂,而开始思考句子。
“有丝分裂和减数分裂是我学生的克星!”杰克逊说。“但由于DNA很像串在一起组成句子的单词,我们可以用单词来类比这些事件。”
杰克逊在他的生物课上做的一个练习是取两个句子并称之为“染色体”。(为了这篇文章,我们做了第一句大胆的这样便于在有丝分裂和减数分裂过程中跟踪它的路径。)这两个句子描述了基本相同的想法,但第一句(一个卵细胞,有23条染色体)来自女性父母(粗体),第二句(一个精子细胞,也有23条染色体)来自男性父母。
有丝分裂和减数分裂都是从这里开始并复制DNA,每个句子给我们两个。
想象一只兔子躲在灌木丛里。
想象一只兔子躲在灌木丛里。
想象一只隐藏在植被中的野兔。
想象一只隐藏在植被中的野兔。
有丝分裂的下一步是分离复制体,然后将它们重新分类,形成双胞胎细胞,每个细胞都包含遗传自父母的遗传物质。这些细胞后来可以复制自己,几乎和去年或20年前你的红细胞或肝细胞的复制完全一样。
想象一只兔子躲在灌木丛里。
想象一只隐藏在植被中的野兔。
想象一只兔子躲在灌木丛里。
想象一只隐藏在植被中的野兔。
第一阶段减数分裂(科学上称为减数分裂I),取标志着有丝分裂过程开始的复制DNA,复制它,产生两个子细胞,每个子细胞都包含全套染色体,然后像一副纸牌一样将它们打乱:
概念化一个兔子躲在植被。
想象一下一只披着斗篷的野兔灌木.
第一步(科学上称为减数分裂我)是指一个细胞被复制产生两个子细胞,每个子细胞包含一整套染色体。
概念化一个兔子躲在植被。
想象一下一只披着斗篷的野兔灌木.
第二步(科学上称为减数分裂二世)然后分离新的子细胞,将每个子细胞放入自己的细胞中,留下四个细胞,每个细胞中都有不同的DNA。
杰克逊说:“每个句子都在说同样的事情,但是每个单词都有不同的版本——每个版本在DNA中都是一个等位基因。”“每个等位基因都是来自男性父母和女性父母的组合。”
唷!减数分裂似乎是一项很大的工作!为什么要费那么大的周折呢如果你可以做一些快速的有丝分裂就可以了?
“变化!”杰克逊说。“这是有性生殖的第一部分,其关键是增加遗传变异,这增加了生物体继续适应不断变化的世界的能力。”
假设上面的最后一个配子(这些是减数分裂形成的“句子”)使另一个配子受精,它说,
这将产生一种新的细胞和生物,其DNA特征如下:
想象一只野兔躲在植被。
想象一只被杂草伪装的兔子.
它不仅不同于我们的父细胞,也不同于我们开始时的父细胞,它也不同于祖父母细胞。如果你有几十个这样的句子——毕竟人类有23对“句子”——每个句子都有数千个单词,每一次减数分裂和受精事件都会导致可能从未存在过的基因组合。
当然,这也是你如此特别的原因。