ما هي مراحل الانقسام الفتيلي في خلية حيوانية، ما هو القاسم المشترك بين أمعائك، والخميرة في عجينة الخبز، والضفدع النامي؟ من بين أمور أخرى، لديهم جميعًا خلايا تقوم بالانقسام الفتيلي.
تنقسم لإنتاج المزيد من الخلايا المتطابقة وراثيًا مع نفسها، ولكن لماذا يجب أن تنقسم هذه الكائنات الحية والأنسجة المختلفة جدًا؟
ما هو المقصود بالانقسام؟
الانقسام الخيطي هو مرحلة من دورة الخلية التي ينفصل فيها الحمض النووي المكرر حديثًا.
وتشكيل خليتين جديدتين، هذه العملية مهمة في حقيقيات النوى أحادية الخلية لأنها عملية التكاثر اللاجنسي.
بالنسبة لحقيقيات النوى متعددة الخلايا، فإن الانقسام هو كيف يمكن أن يصبح الزيجوت الفردي كائنًا كاملًا.
يحتوي الانقسام المتساوي على عدة خطوات أو مراحل مختلفة، والتي سيتم مناقشتها أدناه.
تشمل الخطوات الأخرى في دورة الخلية النمو وتكرار الحمض النووي، وكلاهما ضروري للانقسام.
يوجد أدناه أيضًا صورة للترتيب الذي يتوافق مع الانقسام في دورة الخلية.
انظر أيضًا: العلاقات بين الكائنات الحية في النظام البيئي
اكتشاف الانقسام
خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، تم تطوير أوصاف مختلفة لانقسام الخلايا بدرجات متفاوتة من الدقة.
في عام 1835، وصف عالم النبات الألماني هوغو فون موهل انقسام الخلية في الطحالب الخضراء Cladophora glomerata، مشيرًا إلى أن تكاثر الخلايا يحدث من خلال انقسام الخلية.
في عام 1838، ادعى ماتياس جاكوب شلايدن أن تكوين خلايا جديدة فيها هو قانون عام لتكاثر الخلايا في النباتات.
رأي تم رفضه لاحقًا لصالح نموذج مول، بفضل مساهمات روبرت ريماك وآخرين.
في الخلايا الحيوانية، تم اكتشاف انقسام الخلايا مع الانقسام الفتيلي في خلايا القرنية في الضفادع والأرانب والقطط في عام 1873 م.
تم وصفه لأول مرة من قبل عالم الأنسجة البولندي Waklow Meisel في عام 1875.
وظائف الانقسام
هناك ثلاث وظائف للانقسام وهي:
تطوير
في الكائنات متعددة الخلايا، تبدأ الحياة دائمًا كخلية واحدة تتكون من أمشجين، وتحمل هذه البيضة الملقحة كل الحمض النووي الضروري.
هذا ضروري لتكوين كائن حي يعمل بكامل طاقته، ولكن ليس خلايا كافية، والغرض من الانقسام هو إنتاج المزيد من الخلايا.
بعد الجولة الأولى من الانقسام، لم يتبق سوى خليتين فقط وكل واحدة من هذه الخلايا تمر عبر الانقسام الفتيلي وهناك 4 خلايا تشكل كرة صغيرة مجوفة من الخلايا تسمى الأريمة.
تنحني هذه الكرة مع تكوين المزيد والمزيد من الخلايا وتبدأ الخلايا في التمايز، مما يسمح لها بأداء مهام خاصة في الجسم.
في النهاية، يتطور كائن حي يعمل بكامل طاقته ويمكن أن يولد أو يفقس في العالم.
في الكائنات أحادية الخلية، يكون فعل الانقسام هو التكاثر اللاجنسي، والكائنات أحادية الخلية تستخدم الانقسام لتكاثر وتوزيع الحمض النووي الخاص بها، كما تتكاثر بعض الكائنات أحادية الخلية عن طريق الاتصال الجنسي.
للتكاثر الجنسي، تخضع معظم الكائنات الحية لعملية أخرى، هي الانقسام الاختزالي، لتقصير الحمض النووي بشكل صحيح ووضع الحمض النووي في الخلايا الفردية.
يمكن بعد ذلك أن تلتقي هذه الأمشاج وسيتم تخصيب أحدها. تحتوي هذه الأمشاج المخصبة على مجموعتين من الجينومات التي تحتاجها معظم الكائنات الحية للتطور السليم.
تحتوي بعض الكائنات الحية على نسخة واحدة فقط من الحمض النووي، وتُعرف باسم ثنائي الصبغة وأحادي الصيغة الصبغية على التوالي.
استبدال الأنسجة التالفة
الوظيفة الثانية المهمة للانقسام هي التجدد، فعند إصابة الكائن الحي، تتلف خلاياه.
يمكن أن تكون هذه صدمة جسدية، مثل جرح، أو ضرر من مصادر بيئية، مثل الشمس.
في كلتا الحالتين، يجب استبدال الخلايا التالفة، وبالتالي تعمل الخلايا المجاورة، التي لا تشعر بالخلايا المجاورة لها.
وهي تشمل المسارات التي تؤدي إلى عملية الانقسام، وفي النهاية تصل الخلايا المتكاثرة حديثًا إلى بعضها البعض.
المنطقة المتضررة مغطاة بخلايا جديدة، وتجدر الإشارة إلى أن بعض الكائنات الحية قادرة على تجديد أطراف كاملة بهذه الطريقة.
يمكن أن تفقد السحالي وسرطان البحر والعديد من الحيوانات الأخرى ذيلًا أو مخلبًا دون خوف، حيث يمكن تجديد الطرف من خلال الانقسام الفتيلي.
مراحل الانقسام
على الرغم من أنه ليس جزءًا تقنيًا من الانقسام الفتيلي، إلا أن الطور البيني يبدأ وينتهي الانقسام.
الطور البيني هو جزء من دورة الخلية حيث تنمو الخلية وتكرر الحمض النووي الخاص بها.
بعد تكوين مجموعة متطابقة من الحمض النووي، تدخل الخلية في الانقسام.
الطور الأول
التنقية هي المرحلة الأولى من الانقسام الخيطي التي يتكثف خلالها الحمض النووي وأثناء الطور البيني.
عندما يتم نسخ الحمض النووي، يكون في شكل حر ومفتوح للسماح للإنزيمات بالقيام بعملها على الحمض النووي وإنشاء خيط جديد.
لكن هذا الكروماتين، كما يطلق عليه، سيصبح متشابكًا وممزقًا، إذا حاولت الخلية تحريكه دون ضغط.
أثناء الطور الأولي، تقوم آلية الخلية بلف الحمض النووي حول بروتينات خاصة تسمى الهستونات.
هذا يسمح لهم بالتكثيف في حزم ضيقة للغاية، ويمكن الآن نقل هذه الحزم الضيقة من الحمض النووي بسهولة.
أثناء الطور، تظهر المريكزات، وتتركز على كل جانب من جوانب الخلية التي تنظم الأنابيب الدقيقة.
ستصل الأنابيب الدقيقة في النهاية إلى الحمض النووي الصبغي وتلتقطه.
تحدث هذه المرحلة في النباتات بخطوة تعيد ترتيب الخلية بحيث تستقر النواة في الوسط ولكن في معظم الخلايا الحيوانية.
تكون النواة في مركز الخلية معظم الوقت ؛ وغالبًا ما يتم دفعه إلى جانب واحد في النباتات.
يتم ذلك باستخدام فجوات كبيرة تحتوي على الماء، ويسمح هذا الطور للنباتات بتنظيم عضياتها للتقسيم.
اخترنا لك: هيكل الخلية البكتيرية بالتفصيل
بروميثافيز – بروميثافيز
لكي تنقسم الكروموسومات ثنائية الصبغيات، يجب أن تصل الأنابيب الدقيقة إليها، وفي مرحلة الطور.
حيث الغلاف النووي الذي يحيط بالخلايا، وهذا الغشاء يفصل الحمض النووي، ينهار من العصارة الخلوية للخلية.
عندما يذوب الغلاف النووي، يُسمح للأنابيب الدقيقة بالتمدد من السنتروميرات إلى الكروموسومات.
يحتوي كل كروموسوم على منطقة خاصة تُعرف باسم centromere، ويمكن لكل centromere و kinetochore و microtubule الارتباط بهذا الحركية.
هذا يسمح للخلية بتحريك كروموسوماتها، وسوف تلتصق الأنابيب الدقيقة على كل جانب، على جانبي الخلية، بكل كروموسوم أثناء الطور.
الطور الاستوائي هو المرحلة الاستوائية
أثناء الطور النهائي، تبدأ الأنابيب الدقيقة في سحب الكروموسومات، وتسحب كل جانب بقوة متساوية، وينتهي الأمر بالكروموسومات في منتصف الخلية.
تسمى هذه المنطقة بلوحة الطور الطوري، والخلايا المجاورة للوحة الطورية هي نسختان كاملتان من الحمض النووي، مع كل كروموسوم مصطف بجانب الكروماتيد الشقيق، أو حبلا من الحمض النووي المنسوخ.
وهكذا، عندما تفصل الأنابيب الدقيقة الكروموسومات، تتلقى كل خلية جينوم عامل كامل. يوجد أدناه صورة لخلية في الطور.
طور
كروماتيدات شقيقة، وهي نسخ متطابقة من نفس قطعة الحمض النووي، يتم ربطها معًا في المريكزات.
خلال طور الانقسام المتساوي، تتفكك البروتينات التي تربط هذه الكروماتيدات، ولكل منها الآن كروموسومها الخاص، ويمكن سحب نصفين متطابقين في كل خلية.
في الصورة أعلاه، هناك نوعان من الكروموسومات البيضاء واثنين من الكروموسومات الرمادية، وأثناء الطور، تذوب البروتينات بين الكروماتيدات الشقيقة لكل كروموسوم.
أيضًا في الخلية أعلاه، سيؤدي ذلك إلى إجمالي 8 كروموسومات بعد فصل الكروماتيد.
في الخطوة التالية، سوف يقسمون لإنشاء 4 كروموسومات في كل خلية، وهو الرقم الذي كانت للخلية قبل أن تكرر الحمض النووي الخاص بها.
Telophase – Telophase
المرحلة الأخيرة من الانقسام هي الطور النهائي، وتحدث عندما تصل الكروموسومات إلى كل مركز.
يتشكل ثلم الانقسامي في الخلية ؛ في النهاية، سيكون للكروموسومات غلاف نووي حولها، وتصبح خلاياها الخاصة، وسوف تذوب المريكزات، وستستأنف كل خلية عملها الطبيعي.
ومع ذلك، قبل أن تتمكن الخلية من العمل، يلزم اتخاذ خطوة حاسمة ونهائية – حركية الخلية.
هذه العملية الأخيرة ليست مرحلة انشقاق، ولكنها بداية الطور البيني ؛ بعد الانقسام، يمكن للخلايا استئناف النمو.
علامة تشخيصية للانقسام
في علم التشريح المرضي، يعد معدل الانقسام علامة مهمة في أنواع مختلفة من عينات الأنسجة للتشخيص.
أيضًا، لتحديد مدى عدوانية الأورام، على سبيل المثال، في تصنيف سرطان الثدي، عادةً ما يتم قياس العد الانقسامي.
وبالتالي، يجب حساب الانقسامات في المنطقة ذات النشاط الانقسامي الأعلى، ومن الصعب تحديد هذه المناطق بصريًا في الأورام ذات النشاط الانقسامي العالي جدًا.
أيضًا، يمكن أن يكون اكتشاف الأشكال غير النمطية الانقسامية بمثابة علامة تشخيصية وإنذارية.
التطور الانقسامي
هناك متماثلات بدائية النواة لجميع جزيئات الانقسام حقيقية النواة (مثل الأكتينين والتوبولين).
نظرًا لأنها خاصية عالمية حقيقية النواة، فمن المحتمل أن يكون الانقسام قد نشأ في قاعدة شجرة حقيقية النواة.
نظرًا لأن الانقسام الفتيلي أقل تعقيدًا من الانقسام الاختزالي، فقد يحدث الانقسام الاختزالي بعد الانقسام.
ومع ذلك، فإن التكاثر الجنسي، الذي يتضمن الانقسام الاختزالي، هو أيضًا خاصية بدائية لحقيقيات النوى.
وبالتالي، يمكن أن يتطور الانقسام الاختزالي والانقسام بالتوازي من عمليات بدائية النواة.
إقرأ أيضاً: دراسة مكونات الخلايا النباتية والحيوانية ووظائفها
أخيرًا، في نهاية مراحل الانقسام المتساوي للخلية الحيوانية، يحدث الانقسام الفتيلي فقط في الخلايا حقيقية النواة، حيث تنقسم الخلايا بدائية النواة، التي تفتقر إلى النواة، عن طريق عملية أخرى تسمى الانشطار الثنائي، ويختلف الانقسام بين الكائنات الحية.