ما هو التولد الجيني؟ العملية والوظائف - مادة الاحياء - 2025

في عملية تكوين الأمشاج هو تشكيل الأمشاج أو الخلايا الجنسية في الكائنات الحية. تسمح هذه العملية للأفراد بتحويل ونقل بعض التغييرات المؤقتة في التعبير عن جيناتهم ، والتي تم "تحفيزها" بواسطة إشارات خارجية ، إلى نسلهم.

ينتج جميع الأفراد الذين يمارسون التكاثر الجنسي بانتظام نوعين من الخلايا الجرثومية التي تسمى "الأمشاج". لا يمكن لهذه الخلايا أن تتطور بشكل مباشر مثل جراثيم الفطريات ، أي أنها لا تستطيع دائمًا أن تؤدي ، من تلقاء نفسها ، إلى فرد جديد.

مخطط تمثيلي لتكوين الأمشاج للإناث والذكور (المصدر: Elversberg عبر ويكيميديا ​​كومنز)

كلا النوعين من الخلايا ، الأمشاج الذكرية والأنثوية ، يجب أن يندمج مع بعضهما البعض في حدث يعرف باسم "الإخصاب". فقط بعد الإخصاب ، يمكن لمنتج الخلية لهذا الاندماج ، الزيجوت ، أن يؤدي إلى فرد جديد.

يتم تصنيع الأمشاج لعدد كبير من الحيوانات من الغدد التناسلية ، وهي أعضاء متخصصة بدقة في هذه الوظيفة. الغدد التناسلية لها ظهارة إنباتية مع خلايا تسمى "gonias" ، والتي تدين باسمها. الغونية هي نفسها شكليا في كلا الجنسين. ومع ذلك ، في الذكور تسمى هذه "الحيوانات المنوية" وفي الإناث تسمى "oogonia".

يشمل تكوين الأمشاج كلاً من تكوين الحيوانات المنوية وتكوين البويضات وكلا العمليتين متماثلتان ، حيث تشتركان في ثلاث خطوات أساسية لتشكيل الأمشاج.

تتميز عملية تكوين الجامع بأنها عملية انقسام خلوي يتم من خلالها تقليل الحمل الكروموسومي للفرد بمقدار النصف ، وهو أمر ممكن بفضل الانقسام الانتصافي ، حيث يحدث فصلان كروموسومات متتاليان.

يعتمد إنتاج الخلايا الجنسية في الحيوان أو النبات على عدة عوامل ، من بينها التعبير التفاضلي لبعض الجينات التي تشفر "التعليمات" اللازمة لحدوث الانقسامات الخلوية ولإحداث التغييرات. شكلي المقابلة.

تكوين الأمشاج الذكوري

تكوين الأمشاج الذكوري هو العملية التي تنضج بها الحيوانات المنوية وتتحول إلى حيوانات منوية. هذه عملية معقدة تنقسم فيها الخلايا الجذعية ذات القدرة الكلية لإنتاج خلايا ابنة تصبح حيوانات منوية.

في معظم الكائنات الحية التي لها تولد الأمشاج الذكوري ، لا يحدث هذا حتى سن نمو معين. في حالة البشر ، يبدأ حدوثه خلال فترة البلوغ ويستمر لبقية الحياة.

يُطلق على التكوُّن الجاميني الذكري في العديد من الحيوانات ، بما في ذلك الإنسان ، "تكوين الحيوانات المنوية" ويتكون من ثلاث خطوات: التكاثر الانقسامي ، والتكاثر الانتصافي ، وإعادة تشكيل الخلايا.

معالجة

يبدأ تكوين الحيوانات المنوية بالانقسام الذي يزيد من عدد الحيوانات المنوية. الحيوانات المنوية هي مجموعة من الخلايا التي تكون في حالة انقسام انقسامي مستمر ، لأنها مسؤولة عن تجديد الخلايا الجذعية لتكوين الحيوانات المنوية.

وبالتالي ، فإن العملية الانقسامية في تكوين الأمشاج الذكورية أمر بالغ الأهمية لتكاثر الحيوانات المنوية والحفاظ عليها.

يزداد حجم بعض الحيوانات المنوية الناتجة عن الانقسام الفتيلي لتصبح خلايا منوية أولية. تخضع كل خلية منوية أولية لانخفاض في الحمل الكروموسومي من خلال الانقسام الانتصافي الأول (الانقسام الاختزالي I) مما يؤدي إلى وجود خليتين منويتين ثانويتين.

تدخل الخلايا المنوية الثانوية في الانقسام الانتصافي الثاني (الانقسام الاختزالي الثاني) ، ولكن في هذا لا توجد واجهة (لا يتم تقسيم الحمل الكروموسومي مرة أخرى) وبالتالي فإن الخلايا الناتجة لها نفس الحمل الكروموسومي ، أي أنها أحادية العدد.

تسمى الخلايا أحادية الصيغة الصبغية الناتجة عن الخلايا المنوية ويمكن أن تحتوي كل منها فقط على الكروموسومات من أصل الأم أو الأب أو خليط من نسب متفاوتة من الكروموسومات لكلا الوالدين.

تدخل الحيوانات المنوية في عملية تسمى "تكوين الحيوانات المنوية" ، حيث تخضع لتغيرات شكلية مختلفة ، وتكثف كروموسوماتها ، وتطيل سوطها ، وتقلل من محتواها السيتوبلازمي ، وأخيراً تصبح حيوانات منوية ناضجة (على الرغم من النضج ، في كثير من الحالات ، تبلغ ذروتها بينما يتم إطلاقها في الجهاز التناسلي للأنثى).

المميزات

على الرغم من حقيقة أن تكوين الحيوانات المنوية يحدث باستمرار طوال الحياة الإنجابية للحيوان البالغ ، فإن هذه العملية لها غرض وحيد هو إنتاج الخلايا التي من خلالها سيتم نقل المعلومات الجينية إلى النسل ، والتي لن تكون ممكنة إلا إلى من خلال التكاثر الجنسي مع أنثى من نفس النوع.

بالإضافة إلى ذلك ، يسمح هذا للذكور من الأنواع بخلط المعلومات الجينية لأسلافهم وأنفسهم مع المعلومات الخاصة بالإناث لزيادة التباين الجيني للنسل.

تساعد هذه القدرة على مزج المعلومات الجينية الأنواع على اكتساب صفات مهمة يمكن أن تساعدها في التغلب على التغييرات أو الظروف غير المواتية في البيئة التي تعيش فيها.

تكوين الأمشاج الأنثوي

كانت عملية تكوين الأمشاج أو تكوين البويضات من أكثر العمليات التي خضعت للدراسة عبر تاريخ البشرية. كرس العلماء من مختلف المجالات مثل الطب وعلم الأحياء والاقتصاد وعلم الاجتماع والسياسة العامة ، وما إلى ذلك ، أنفسهم لدراستها.

صاغ الطبيب الإنجليزي ويليام هارفي عبارة شهيرة حول تكوين البويضات تقول: "كل ما هو حي يأتي من البيضة".

على مدار حياة العديد من إناث الحيوانات ، يتم إنتاج ما يقرب من مليون إلى مليوني بويضة ، ولكن فقط 300 إلى 400 من البويضات تنضج ويتم "التبويض". في إناث العديد من الأنواع الحيوانية ، بعد البلوغ ، تتطور واحدة أو أكثر من الأوجونيا كل شهر ، وتشكل بويضات ناضجة.

معالجة

تزداد الخلايا الجرثومية في المبيض ، التي تسمى أووجونيا أو أووجونيا ، في العدد من خلال الانقسام الفتيلي. كل أوجونيا ناتجة لها نفس عدد الكروموسومات مثل الخلايا الجسدية الأخرى. بمجرد توقف oogonia عن التكاثر ، فإنها تنمو في الحجم وتصبح البويضات الأولية.

قبل حدوث الانقسام الانتصافي الأول ، يتم إقران الكروموسومات في البويضات الأولية مع كروموسوماتها المتجانسة ، نصفها موروث من الأم والنصف الآخر من الأب.

تمثيل الدورة الشهرية. 1) الحيض. 2) نضوج الجريب. 3) بصيلات ناضجة. 4) الجسم الأصفر و 5) تدهور الجسم الأصفر (المصدر: M.Komorniczak ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

ثم يحدث الانقسام "الاختزالي" أو النضج الأول ، أي الانقسام الاختزالي الأول. ينتج عن هذا الانقسام خليتان ، خلية بها نصف المادة الوراثية ، ذات محتوى سيتوبلازمي ضعيف وتُعرف باسم "الجسم القطبي الأول".

الخلية الثانية الناتجة عن الانقسام الاختزالي الأول كبيرة وأكثر ثراءً في المحتوى السيتوبلازمي من الجسم القطبي ، بالإضافة إلى أن هذه الخلية تحتوي على النصف الآخر من المحتوى الجيني للبويضة الأولية التي أدت إلى ظهورها. هذه الخلية الثانية تسمى "البويضة الثانوية".

في التقسيم الانتصافي الثاني ، البويضة الثانوية وأول جسم قطبي ينقسم ، مكونين "بيضاويًا" واحدًا كبيرًا وثلاثة أجسام قطبية صغيرة ، على التوالي. ينمو البويضة ويتحول لتكوين بويضة ناضجة.

الأجسام القطبية ليست وظيفية وينتهي بها الأمر إلى التفكك ، لكن تكوينها ضروري لتفريغ البويضة "الزائدة" من الكروموسومات. في المقابل ، يسمح الانقسام السيتوبلازمي غير المتكافئ بإنتاج خلية كبيرة بمواد احتياطية كافية لتطوير فرد جديد.

المميزات

مثل تكوين الأمشاج الذكري ، فإن الهدف النهائي لتكوين الأمشاج هو إنتاج الأمشاج الأنثوية. ومع ذلك ، فإن هذه الأمشاج لها خصائص ووظائف مختلفة عن الأمشاج الذكرية.

كما هو الحال في تخليق الأمشاج الذكرية ، تخلط الأمشاج الأنثوية أيضًا المعلومات الجينية للوالدين والفرد الذي ينتجها لنقل هذه المعلومات ، وفي الوقت نفسه ، تزيد التباين الجيني لنسلها.

على الرغم من حقيقة أنه في تكوين الأمشاج الأنثوي ، تؤدي البويضات الأولية إلى إنشاء بويضة وظيفية واحدة (مشيج أنثوي) ، إلا أنها تمتلك كل المواد الغذائية التي تؤدي إلى ظهور الفرد الجديد بمجرد حدوث الإخصاب.

من الجدير بالذكر أنه في البشر ، على سبيل المثال ، تكون عملية تكوين الأمشاج الأنثوية عملية مستمرة من سن البلوغ ، ولكنها محدودة ، أي في جنين الطفل الأنثوي ، تتشكل جميع البويضات الأولية التي تكون المرأة فيها. كل حياتهم التي "تضيع" مع الحيض كل شهر.

تكوين الجاميطات في النباتات

فقط في النباتات العليا يتحدث المرء عن تكوين الأمشاج الصحيح والعملية في النباتات تشبه إلى حد بعيد عملية الحيوانات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي في أن النباتات لديها القدرة على إنتاج الأمشاج في مرحلة متأخرة من التطور ، والتي لم يتم تحديدها مسبقًا مسبقًا ، بينما يقتصر تكوين الأمشاج في الحيوانات على مناطق معينة تم إنشاؤها أثناء التطور الجنيني.

تكوين Gamtogenesis في النباتات المزهرة (المصدر: Pablo damiani2 عبر ويكيميديا ​​كومنز)

ميزة أخرى مهمة هي أنه على الرغم من أن خصوبة الأمشاج يمكن أن تتأثر كثيرًا بالطفرات الجينية ، إلا أن هذه الطفرات نادرًا ما تكون قاتلة للنسل.

في النباتات العليا ، تكون الأمشاج الذكرية والأنثوية هي حبوب اللقاح والبويضة ، على التوالي. كل من البويضة وحبوب اللقاح لاطئة (غير متحركة) وتوجد داخل كل من المشيجيات المقابلة لها (والتي تشبه الغدد التناسلية).

تكوين الأمشاج الأنثوي

في النباتات المزهرة ، تُعرف مواقع إنتاج البويضات باسم "megasporangia" وتوجد داخل المبيض الذي يحتوي على واحدة أو عدة بويضات. تتكون كل بويضة من كتلة ضخمة تسمى نواة وتحيط بها واحدة أو أكثر من العناصر المدمجة.

تتجمع العناصر المدمجة في أحد طرفيها لتشكيل micropyle ، وهي فتحة يتم من خلالها اختراق أنبوب حبوب اللقاح لحبوب اللقاح. داخل megasporangia ، تعمل الخلية المعروفة باسم "megasporocyte" كخلية أم للمبوغ الضخم (البويضة).

تخضع الخلايا الضخمة للانقسام الاختزالي وتشكل أربعة مجموعات أحادية العدد. عادة ما تتفكك ثلاثة من الشركات العملاقة ويبقى الأبعد عن الميكروبيلي ويصبح الطور الضخم.

في معظم كاسيات البذور ، ينتج الطور الضخم النامي ثماني نوى. أربعة نوى تذهب إلى أحد طرفي البيضة والأربعة الأخرى تذهب إلى الطرف الآخر. تهاجر نواة من كل طرف باتجاه مركز البويضة ، وتعرف باسم "النوى القطبية".

تشكل النوى المتبقية في كل طرف خلايا وستتطور إحدى هذه الخلايا بالقرب من الميكروبيلي إلى خلية بويضة ناضجة.

يتكون الطور الضخم الناضج من 8 نوى في 7 خلايا مختلفة. يُعرف هذا أيضًا باسم "كيس الجنين" ، حيث يتطور الجنين بالداخل بعد حدوث الإخصاب.

تكوين الأمشاج الذكوري

يتم إنتاج حبيبات حبوب اللقاح أو الخلايا الدقيقة الدقيقة واستقرارها في أسدية الزهرة. تحتوي كل سداة على أنف ، وعادة ما يكون لكل منها أربعة ميكروبرانجيا ، والتي تُعرف باسم أكياس حبوب اللقاح.

يوجد داخل كل كيس حبوب اللقاح الخلايا الجذعية للميكروسبورات ، أي من حبوب اللقاح. تخضع جميع الخلايا الجذعية لعملية الانقسام الاختزالي ، ويتم إنتاج أربعة مجهرية أحادية العدد من كل خلية جذعية.

تنمو الميكروسبورات وتتطور إلى حبوب لقاح غير ناضجة. تحتوي حبوب اللقاح غير الناضجة هذه على خلية ينشأ منها "أنبوب حبوب اللقاح" وخلية مولدة ، والتي ستنتج خليتين من الحيوانات المنوية.

قبل إطلاق حبوب اللقاح من العضو الآخر ، يطور غلافًا خارجيًا واقيًا من بروتين يسمى exin وقشرة واقية داخلية من بروتين آخر ، intin. يمكن التعرف على العديد من أنواع النباتات من خلال النمط الذي يتطور على الغطاء الداخلي لحبوب اللقاح.

يحدث التطور النهائي لحبوب حبوب اللقاح مع "إنبات" أنبوب حبوب اللقاح ، وهذا يحدث فقط بعد أن تترسب حبوب اللقاح على وصمة الزهرة التي سيتم تلقيحها لاحقًا.

المراجع

1. Desai، N.، Ludgin، J.، Sharma، R.، Anirudh، RK، & Agarwal، A. (2017). تكوين الأمشاج بين الإناث والذكور. في الطب والجراحة التناسلية السريرية (ص 19-45). سبرينغر ، شام.
2. هيلشر ، دبليو ، وهيلشر ، ب. (1976). حركية تكوين الأمشاج الذكوري. Andrologia، 8 (2) ، 105-116.
3. ماكورميك ، س. (1991). التحليل الجزيئي لتكوين الأمشاج الذكوري في النباتات. الاتجاهات في علم الوراثة ، 7 (9) ، 298-303.
4. أونال ، إي ، وآمون ، أ. (2011 ، يناير). يعيد تكوين الجاميت ضبط ساعة الشيخوخة في الخميرة. في ندوات كولد سبرينج هاربور حول البيولوجيا الكمية (المجلد 76 ، ص 73-80). مطبعة مختبر كولد سبرينج هاربور.
5. فان بلركوم ، ج. ، وموتا ، ب. (محرران). (2012). البنية التحتية للتكاثر: تكوين الجينات والتخصيب والتكوين الجنيني (المجلد 2). Springer Science & Business Media.
6. Van Werven ، FJ ، & Amon ، A. (2011). تنظيم الدخول في تكوين الأمشاج. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية ، 366 (1584) ، 3521-3531.
7. ويلسون ، زا ، ويانغ ، سي (2004). التولد الجيني للنبات: الحفظ والتباين في التنمية. الاستنساخ ، 128 (5) ، 483-492.