ما هو الجسيم المركزي

مفهوم الجسيم المركزي:

يعرف الجسيم المركزي (Centrosome) بأنها عضيات تعمل كمراكز تنظيم الأنابيب الدقيقة الرئيسية للخلايا الحيوانية، حيث تتكون الجسيمات المركزية من ترتيب مجموعتين من الأنابيب الدقيقة على شكل برميل تسمى “المريكزات”، ومجموعة من البروتينات التي تساعد على تكوين الأنابيب الدقيقة الإضافية.

كذلك الجسيم المركزي هو بنية خلوية تشارك في عملية انقسام الخلية، بحيث قبل انقسام الخلية يتضاعف الجسيم المركزي وبعد ذلك، عندما يبدأ الانقسام ينتقل الجسيمان المركزيان إلى طرفي نقيض للخلية، إذ تتجمع البروتينات التي تسمى الأنابيب الدقيقة في مغزل بين الجسيمين المركزيين، وتساعد على فصل الكروموسومات المنسوخة في الخلايا الوليدة.

تسمح هذه البروتينات للجسيمات المركزية بالبدء وإيقاف تكوين بروتينات الأنابيب الدقيقة، وهذا يسمح لهم بالتحكم في تكوين ألياف المغزل الانقسامية، والهياكل الأخرى التي تلعب أدوارًا مهمة في التطور الخلوي، وتعرف الأنابيب الدقيقة  بانها هي البروتينات الأنبوبية المجهرية التي تشكل “الهيكل الخلوي”، والهيكل العظمي الصلب والديناميكي والمتغير لخلية حيوانية.

تساعد الجينات المركزية في العديد من الوظائف المهمة بما في ذلك:

• تنظيم التغييرات في شكل غشاء الخلية التي تسمح للغشاء “بقرص” اثنين أثناء انقسام الخلية.

• التأكد من توزيع الكروموسومات بشكل صحيح على الخلايا الوليدة عن طريق تكوين ألياف المغزل الانقسامية وتقصيرها.

• الإشراف على التغييرات المهمة الأخرى في شكل غشاء الخلية، مثل تلك التي تظهر في البلعمة.

دور الجسيم المركزي في تنظيم الخلية:

يعتبر الجسيم المركزي جزءًا مهمًا من كيفية تنظيم الخلية لتقسيم الخلية، وهناك الكثير من العمليات التي تحتاج إلى التنسيق معًا عندما يكون لديك خليتان نواتهما والسيتوبلازم تبتعدان عن بعضهما البعض، وتخلق الأنابيب الدقيقة مغزلًا وهذا في الحقيقة هو العناصر الهيكلية للخلية التي تنسق الخلايا التي تتحرك بعيدًا عن بعضها البعض، كما وتنظم الجسيمات المركزية الأنابيب الدقيقة لذلك تسمى مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة، حيث تتضاعف الجسيمات المركزية قبل انقسام الخلية، لذا فهي تساعد بعد ذلك على تنظيم الأنابيب الدقيقة وعملية انقسام الخلية.

في الخلايا الحيوانية يتم التعامل مع الجسيمات المركزية بنفس طريقة التعامل مع الحمض النووي، تحصل كل خلية ابنة على جسيم مركزي واحد من الخلية الأم أثناء انقسام الخلية، ثم يتم نسخ الجسيم المركزي أثناء دورة الخلية بحيث يمكن للخلية أن تعطي خلية لكل خلية ابنة عندما تنقسم، كما يمكن تعريف دورة الخلية بانها الدورة التي تنمو بها الخلايا من كونها وليدة “ابنة” إلى الانقسام إلى خليتين، لتصبح “أبًا” لخليتين “ابنتين” خاصتين بها.

أثناء الانقسام الخلوي عندما تصطف الكروموسومات ثم تسحب باتجاه الأطراف المقابلة للخلية، فإن الجسيمات المركزية هي المسؤولة، حيث تقوم الجسيمات المركزية التي تهاجر إلى “أقطاب” الخلية المعاكسة أثناء استعداد الخلية للانقسام بتوجيه ألياف المغزل الانقسامية، كما تعمل ألياف المغزل هذه على فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض، وتضمن أن تنتهي نسخة واحدة من كل كروموسوم في كل خلية ابنة، حيث تظهر خلية في منتصف الطريق من خلال الطور البعيد لانقسام الخلية أن الحمض النووي الخاص به قد تم سحبه بالفعل، بواسطة ألياف المغزل الانقسامي إلى جوانب متقابلة من الخلية الأم، وأن الهيكل الخلوي بدأ الآن في “ضغط” الخلية إلى قسمين.

في حالة عدم وجود الجسيمات المركزية لا يزال بإمكان بعض الخلايا الحيوانية إكمال هذه المجموعة المتنوعة من الحمض النووي لكن العملية أقل موثوقية، حيث يمكن أن يتطور عدد قليل من أنواع الحيوانات بشكل طبيعي بدون الجسيمات المركزية، ولكن في معظم الأنواع قد تبدأ الخلايا في الانقسام بشكل غير صحيح أو تتوقف عن الانقسام على الإطلاق إذا تم تدمير الجسيمات المركزية، والانقسام المتساوي هو العملية التي تنقسم بها الخلايا إلى خليتين، وتنتج خليتين ابنتيتين.

ترتبط الطفرات التي تضر بوظيفة الجسيم المركزي بمعدلات الإصابة بالسرطان في بعض الأنواع، وهو ما يتوافق مع حالات الفشل في فرز الحمض النووي بشكل صحيح، إذ يعتقد علماء الأحياء أن بعض حالات السرطان ناتجة عن أخطاء في نسخ وتوزيع الكروموسومات، إن الجسيمات المركزية ليست ضرورية في الخلايا النباتية والفطرية؛ لأن هذه الخلايا لا تغير شكل أغشية الخلايا أثناء انقسام الخلية، كما تحتوي هذه الخلايا على جدران خلوية غير مرنة تمنعها من تغيير شكل غشاءها إلى “قرص” خلال اثنتين.

وظيفة الجسيمات المركزية:

يشار أحيانًا إلى (Centrosomes) باسم “MTOC” أو “مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة” للخلية، حيث إنها تعمل على توجيه حركات الأنابيب الدقيقة وغيرها من الهياكل والبروتينات الهيكلية الخلوية، مما يسمح في النهاية بتغييرات كبيرة في أشكال أغشية الخلايا الحيوانية.

تعد الخلايا الحيوانية فريدة من نوعها بين أنواع الخلايا؛ لأنها عالية المرونة مما يمنح الحيوانات أنسجتها الرخوة وأجسامها شديدة التنوع، ولكن لديهم أيضًا القدرة على امتلاك هيكل وتغيير شكلهم، مما يسمح بالحركة والعديد من الوظائف الأخرى، وعندما ترغب خلايا الحيوانات في تغيير أشكالها، فإن معقدات البروتينات تحرك أغشية الخلية على طول شبكة من الأنابيب الدقيقة – ألياف “هيكلية” صلبة يمكن أن تنحني وتغير شكلها استجابة للإشارات داخل وخارج الخلية.

تحدث أكبر التغييرات التي تطرأ على شكل غشاء الخلية أثناء الانقسام الفتيلي عندما تنقسم الخلية بأكملها إلى قسمين لتشكيل خلايا وليدة، ويحدث الانقسام المتساوي أيضًا عندما تلعب الجسيمات المركزية دور البطولة كمنظم للأنابيب الدقيقة التي تفصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها مما يضمن حصول كل خلية ابنة على تكامل كامل من الحمض النووي للخلايا الأم.

يمكن أيضًا أن تنظم (Centrosomes) تغييرات كبيرة في شكل غشاء الخلية في ظل ظروف أخرى مثل البلعمة، وتحدث هذه العملية التي تأتي من الكلمات اليونانية التي تعني “أكل الخلية”، عندما يتغير شكل الخلية لتلتف تمامًا حول نفسها و “تبتلع” خلية أو عنصرًا آخر في بيئتها.

لسنوات عديدة كان يُعتقد أن الخلايا الحيوانية لا يمكن أن تنقسم بنجاح دون تنسيق الجسيمات المركزية لفصل الكروماتيدات الشقيقة والتغييرات في الهيكل الخلوي وما إلى ذلك، ودعمًا لهذه النظرية لوحظ أن بعض الخلايا في المختبر تتوقف عن الانقسام تمامًا أو تنقسم بشكل غير صحيح، عندما تم تدمير الجسيمات المركزية الخاصة بهم.

ولكن في السنوات الأخيرة تم اكتشاف أن بعض أنواع الحيوانات يمكن أن تتطور بشكل طبيعي حتى لو كانت طفرات وراثية ليس لديها الجينات المركزية على الإطلاق، ذباب الفاكهة والديدان المفلطحة من بين تلك التي تحقق انقسامًا خلويًا ناجحًا بدون الجسيمات المركزية، إذ أثار هذا تساؤلات حول الفائدة الحقيقية للجسيمات المركزية، وما إذا كانت الخلية تستطيع “تعويض” غيابها من خلال آليات أخرى، ويقترح بعض العلماء أن الجسيمات المركزية قد تساعد العمليات الموضحة في هذه المقالة، ولكنها ليست حيوية بالنسبة لهم.

هناك حاجة إلى مزيد من البيانات قبل أن يتمكن العلماء من تحديد ما إذا كانت الجسيمات المركزية ضرورية لانقسام الخلايا، وما يمكن أن تفعله هذه الخلايا ليس لديها طرق أخرى لتحقيقه، لكن في هذه الأثناء من الأفضل أن نفترض أنهم مهمون من أنهم ليسوا كذلك.