اقرأ في هذا المقال
- من أين تأتي الخلايا؟
- لماذا تنقسم الخلايا؟
- كم عدد الخلايا في جسمك؟
- كيف تعرف الخلايا الوقت المناسب للانقسام؟
- كيف تنقسم الخلايا؟
- الانقسام المتساوي
- الانقسام المنصف
في الكائنات أحادية الخلية، يكون انقسام الخلية هو وسيلة التكاثر، أما في الكائنات متعددة الخلايا، هو وسيلة لنمو الأنسجة والحفاظ عليها. يعتمد بقاء الكائنات حقيقيات النوى على التفاعلات بين العديد من أنواع الخلايا، من الضروري الحفاظ على توزيع متوازن للأنواع.
يتم تحقيق ذلك من خلال عملية تكاثر الخلايا شديدة التنظيم. يتم تنظيم نمو وتقسيم مجموعات الخلايا المختلفة بطرق مختلفة، لكن الآليات الأساسية متشابهة في جميع الكائنات الحية متعددة الخلايا.
من أين تأتي الخلايا؟
أحيانًا قد تصاب بجرح في مكان ما في جسمك بغير قصد، لكن في غضون أيام يشفى الجرح. هل هو سحر؟ أو هل هناك تفسير آخر؟
كل يوم، كل ساعة، كل ثانية واحدة من أهم الأحداث في الحياة تحدث في جسمك وهو انقسام الخلايا. عندما تنقسم الخلايا فإنها تصنع خلايا جديدة. تنقسم خلية واحدة لتكوين خليتين ثم تنقسم هاتان الخليتان لتكوين أربع خلايا، وهكذا. نسمي هذه العملية “انقسام الخلايا” و “تكاثر الخلايا”، لأن الخلايا الجديدة تتشكل عندما تنقسم الخلايا القديمة. تعتبر قدرة الخلايا على الانقسام فريدة من نوعها للكائنات الحية.
لماذا تنقسم الخلايا؟
تنقسم الخلايا لأسباب عديدة. على سبيل المثال، عندما تقوم بسلخ ركبتك، تنقسم الخلايا لتحل محل الخلايا القديمة أو الميتة أو التالفة. تنقسم الخلايا أيضًا حتى تنمو الكائنات الحية. عندما تنمو الكائنات الحية، فهذا ليس لأن الخلايا تكبر. تنمو الكائنات الحية لأن الخلايا تنقسم لإنتاج المزيد والمزيد من الخلايا. في جسم الإنسان، تنقسم ما يقرب من تريليوني خلية كل يوم.
كم عدد الخلايا في جسمك؟
بدأت انت وجميع الناس والكائنات الحية كخلية واحدة أو ما يمكن أن تسميه بويضة. بحلول الوقت الذي تصبح فيه بالغًا، سيكون لديك تريليونات من الخلايا. يعتمد هذا الرقم على حجم الشخص، لكن علماء الأحياء قدروا هذا الرقم بحوالي 37 تريليون خلية في كل جسم.
كيف تعرف الخلايا الوقت المناسب للانقسام؟
في انقسام الخلية، تسمّى الخلية المنقسمة بـ “الخلية الأم”. تنقسم الخلية الأم إلى خليتين تسمّى “ابنتان”. ثم تتكرر العملية فيما يسمّى بدورة الخلية.
تنظم الخلايا انقسامها عن طريق التواصل مع بعضها البعض باستخدام إشارات كيميائية من بروتينات خاصة تسمى “cyclins”. تعمل هذه الإشارات كمفاتيح لإخبار الخلايا متى تبدأ الانقسام ولاحقًا متى تتوقف عن الانقسام. من المهم أن تنقسم الخلايا حتى تتمكن من النمو وبالتالي تلتئم الجروح.
من المهم أيضًا أن تتوقف الخلايا عن الانقسام في الوقت المناسب. إذا لم تستطع الخلية التوقف عن الانقسام عندما يفترض أن تتوقف، فقد يؤدي ذلك إلى الإصابة بمرض يسمّى السرطان.
بعض الخلايا تنقسم باستمرار مثل خلايا الجلد. نحن بحاجة إلى صنع خلايا جلد جديدة باستمرار لتحل محل خلايا الجلد التي فقدناها. هل تعلم أننا نفقد 30.000 إلى 40.000 من خلايا الجلد الميتة كل دقيقة؟ هذا يعني أننا نفقد حوالي 50 مليون خلية كل يوم.
هناك الكثير من خلايا الجلد التي يجب استبدالها، مما يجعل انقسام الخلايا في خلايا الجلد أمرًا مهمًا للغاية. أما الخلايا الأخرى، مثل الخلايا العصبية والدماغية تنقسم بمعدل أقل بكثير.
كيف تنقسم الخلايا؟
اعتمادًا على نوع الخلية، هناك طريقتان تنقسم فيهما الخلايا – الانقسام المتساوي والانقسام المنصف، كل واحدة من طرق تقسيم الخلايا هذه لها خصائص خاصة. أحد الاختلافات الرئيسية في الانقسام هو أن الخلية الواحدة تنقسم إلى خليتين متماثلتين لبعضهما البعض ولهما نفس عدد الكروموسومات وهو الانقسام المتساوي.
هذا النوع من انقسام الخلايا جيد للنمو الأساسي والإصلاح والصيانة. أما في الانقسام المنصف، تنقسم الخلية إلى أربع خلايا تحتوي على نصف عدد الكروموسومات. إن تقليل عدد الكروموسومات إلى النصف مهم للتكاثر الجنسي ويوفر التنوع الجيني.
قبل أن تنقسم الخلية، يجب أن تكرر بدقة وبشكل كامل المعلومات الجينية المشفرة في الحمض النووي الخاص بها حتى تعمل خلايا نسلها وتعيش. هذه مشكلة معقدة بسبب الطول الكبير لجزيئات الحمض النووي. يتكون كل كروموسوم بشري من لولب مزدوج طويل أو لولب، يتكون كل خيط منه من أكثر من 100 مليون نيوكليوتيد.
يُطلق على تكرار الحمض النووي اسم (DNA replication)، ويبدأ بواسطة إنزيمات معقدة تسمى بوليميرات الحمض النووي. يتقدم هذا على طول الجزيء ويقرأ تسلسل النيوكليوتيدات المرتبطة ببعضها البعض لصنع سلاسل الحمض النووي.
بالتالي، فإن كل خيط من اللولب المزدوج للحمض النووي يعمل كقالب يحدد البنية النوكليوتيدية لسلسلة نمو جديدة. بعد النسخ المتماثل، تتكون كل واحدة من حلزوني الحمض النووي البنتين من حبلي DNA للوالدين ملفوف حول خيط DNA مركب حديثًا.
الانقسام المتساوي:
الانقسام المتساوي “الخيطي” هو كيفية انقسام الخلايا الجسدية – أو غير التناسلية. تشكل الخلايا الجسدية معظم أنسجة وأعضاء الجسم، بما في ذلك الجلد والعضلات والرئتين والأمعاء وخلايا الشعر. الخلايا التناسلية (مثل البويضات) ليست خلايا جسدية.
في حالة الانقسام المتساوي، الشيء المهم الذي يجب تذكره هو أن الخلايا الوليدة لها نفس عدد الكروموسومات والحمض النووي مثل الخلية الأم. تسمى الخلايا الوليدة من الانقسام الخلايا الثنائية الصبغية (2n). تحتوي الخلايا ثنائية الصبغة على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات. نظرًا لأن الخلايا الوليدة لديها نسخ طبق الأصل من الحمض النووي للخلية الأم، فلا يتم إنشاء تنوع جيني من خلال الانقسام في الخلايا السليمة الطبيعية.
دورة الانقسام المتساوي:
قبل أن تبدأ الخلية في الانقسام ، تكون في “الطور البيني”. يبدو أن الخلايا يجب أن تنقسم باستمرار (تذكر أن هناك 2 تريليون خلية في جسمك كل يوم)، لكن كل خلية تقضي في الواقع معظم وقتها في الطور البيني. الطور البيني: هي الفترة التي تستعد فيها الخلية للانقسام وبدء دورة الخلية.
خلال هذا الوقت، تجمع الخلايا العناصر الغذائية والطاقة. تقوم الخلية الأم أيضًا بعمل نسخة من الحمض النووي الخاص بها للمشاركة بالتساوي بين الخليتين الوليدين.
تتكون عملية الانقسام المتساوي من عدة خطوات أو مراحل من دورة الخلية – الطور البيني، الطور الأولي، الطور الأول، الطور الفاصل، الطور الطوري، الطور النهائي والحركة الخلوية – لصنع الخلايا ثنائية الصبغيات الجديدة بنجاح.
عندما تنقسم الخلية أثناء الانقسام المتساوي، يتم تقسيم بعض العضيات بين الخليتين الوليدين. على سبيل المثال، الميتوكوندريا قادرة على النمو والانقسام خلال الطور البيني، بالتالي فإن كل خلية ابنة لديها ما يكفي من الميتوكوندريا.
مع ذلك، فإن جهاز جولجي ينهار قبل الانقسام ويعاد تجميعه في كل خلية من الخلايا الوليدة الجديدة. يتم حاليًا البحث في العديد من التفاصيل حول ما يحدث للعضيات قبل وأثناء وبعد انقسام الخلايا.
الانقسام المنصف:
الانقسام المنصف “الاختزالي”: هو الطريقة الرئيسية الأخرى لانقسام الخلايا. الانقسام المنصف هو انقسام الخلايا الذي ينتج خلايا جنسية، مثل خلايا البويضات الأنثوية أو خلايا الحيوانات المنوية الذكرية. ما هو المهم أن نتذكر عن الانقسام الاختزالي؟ في الانقسام الاختزالي، تحتوي كل خلية جديدة على مجموعة فريدة من المعلومات الجينية. بعد الانقسام الاختزالي، يمكن أن تنضم خلايا الحيوانات المنوية والبويضة لتكوين كائن حي جديد.
الانقسام المنصف هو سبب وجود تنوع جيني في جميع الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا. أثناء الانقسام المنصف، ينفصل جزء صغير من كل كروموسوم ويعود إلى كروموسوم آخر. هذه العملية تسمى “العبور” أو “إعادة التركيب الجيني”.
إعادة التركيب الجيني هو السبب في أن الأشقاء الكاملين المصنوعين من خلايا البويضة والحيوانات المنوية من نفس الوالدين يمكن أن يبدو مختلفين تمامًا عن بعضهم البعض.
دورة خلية الانقسام المنصف:
يحتوي الانقسام الاختزالي على دورتين من انقسام الخلايا، يسمّى بشكل ملائم الانقسام المنصف الأول (Meiosis I) والانقسام المنصف الثاني (Meiosis II). يخفض الانقسام المنصف الأول عدد الكروموسومات إلى النصف وهو أيضًا عند حدوث العبور.
يقسم الانقسام المنصف الثاني كمية المعلومات الجينية في كل كروموسوم لكل خلية إلى النصف. والنتيجة النهائية هي أربع خلايا ابنة تسمى الخلايا الفردية. تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات – نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم.
قبل أن يبدأ الانقسام المنصف، تمر الخلية عبر الطور البيني. تمامًا كما هو الحال في الانقسام المتساوي، تستخدم الخلية الأم هذا الوقت للتحضير لانقسام الخلايا عن طريق جمع العناصر الغذائية والطاقة وعمل نسخة من الحمض النووي الخاص بها.
خلال المراحل التالية من الانقسام المنصف، سيتم تبديل هذا الحمض النووي أثناء إعادة التركيب الجيني ثم تقسيمه بين أربع خلايا أحادية العدد. لذا تذكر، الانقسام المتساوي هو ما يساعدنا على النمو، أما الانقسام المنصف هو سبب تميزنا جميعًا!
