ما هي الخلايا أحادية العدد؟ - مادة الاحياء - 2025

A خلية أحادية الصبغة هي الخلية التي لديها جينات تتكون من مجموعة أساسية واحدة من الكروموسومات. لذلك تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية على محتوى جينومي نسميه الشحنة الأساسية 'n'. هذه المجموعة الأساسية من الكروموسومات نموذجية لكل نوع.

لا تتعلق الحالة الفردية العددية بعدد الكروموسومات ، ولكن بعدد مجموعة الكروموسومات التي تمثل جينوم الأنواع. وهذا هو حملها الأساسي أو عددها.

بمعنى آخر ، إذا كان عدد الكروموسومات التي يتكون منها جينوم نوع ما هو اثني عشر ، فهذا هو العدد الأساسي. إذا كانت خلايا ذلك الكائن الافتراضي تحتوي على اثني عشر كروموسومًا (أي مع رقم أساسي واحد) ، فإن تلك الخلية تكون أحادية العدد.

إذا كانت تحتوي على مجموعتين كاملتين (أي 2 × 12) ، فهي ثنائية الصبغة. إذا كان لديك ثلاثة ، فهي خلية ثلاثية الصبغيات يجب أن تحتوي على حوالي 36 كروموسومًا مستمدة من 3 مجموعات كاملة من هذه.

في معظم ، إن لم يكن كل ، الخلايا بدائية النواة ، يتم تمثيل الجينوم بجزيء DNA واحد. على الرغم من أن النسخ المتماثل مع الانقسام المتأخر يمكن أن يؤدي إلى ثنائية الصبغيات الجزئية ، إلا أن بدائيات النوى أحادية الخلية وحيدة الخلية.

بشكل عام ، هم أيضًا جينوم أحادي الجزيء. أي ، مع الجينوم الذي يمثله جزيء DNA واحد. بعض الكائنات حقيقية النواة هي أيضًا جينومات أحادية الجزيء ، على الرغم من أنها يمكن أن تكون أيضًا ثنائية الصبغيات.

ومع ذلك ، يحتوي معظمها على جينوم مقسم إلى جزيئات DNA مختلفة (كروموسومات). تحتوي المجموعة الكاملة من الكروموسومات الخاصة بك على كامل الجينوم الخاص بك.

Haploidy في حقيقيات النوى

في الكائنات حقيقية النواة ، يمكننا أن نجد مواقف أكثر تنوعًا وتعقيدًا من حيث تعددها. اعتمادًا على دورة حياة الكائن الحي ، نواجه حالات ، على سبيل المثال ، حيث يمكن أن تكون حقيقيات النوى متعددة الخلايا ثنائية الصبغة في مرحلة ما من حياتهم ، وتكون أحادية العدد في نقطة أخرى.

ضمن نفس النوع ، قد يكون أيضًا أن بعض الأفراد ثنائي الصبغة بينما البعض الآخر أحادي العدد. أخيرًا ، الحالة الأكثر شيوعًا هي أن نفس الكائن ينتج خلايا ثنائية الصبغيات وخلايا أحادية الصيغة الصبغية.

تنشأ الخلايا أحادية الصيغة الصبغية عن طريق الانقسام الفتيلي أو الانقسام الاختزالي ، ولكنها لا تخضع إلا للانقسام الفتيلي. وهذا يعني أن خلية واحدة أحادية العدد يمكن أن تنقسم لتنتج خليتين أحاديتين الصبغيات (الانقسام).

من ناحية أخرى ، يمكن أن تؤدي الخلايا ثنائية الصبغة '2n' أيضًا إلى ظهور أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية (الانقسام الاختزالي). ولكن لن يكون من الممكن أبدًا أن تنقسم الخلية أحادية الصيغة الصبغية عن طريق الانقسام الاختزالي نظرًا لأن الانقسام الاختزالي ، حسب التعريف البيولوجي ، يعني الانقسام مع تقليل العدد الأساسي للكروموسومات.

من الواضح أن الخلية التي تحتوي على رقم أساسي واحد (أي أحادية العدد) لا يمكن أن تخضع للانقسامات الاختزالية ، حيث لا يوجد شيء اسمه الخلايا ذات الكسور الجينومية الجزئية.

حالة العديد من النباتات

تتمتع معظم النباتات بدورة حياة تتميز بما يسمى تناوب الأجيال. هذه الأجيال التي تتناوب في حياة النبات هي جيل الطور البوغي ("2n") وتوليد الطور المشيجي ("n").

عندما يحدث اندماج الأمشاج 'n' ليؤدي إلى ظهور زيجوت ثنائي الصبغة '2n' ، يتم إنتاج أول خلية sporophyte. سيتم تقسيم هذا على التوالي عن طريق الانقسام حتى يصل النبات إلى مرحلة التكاثر.

هنا ، سيؤدي التقسيم الانتصافي لمجموعة معينة من الخلايا '2n' إلى ظهور مجموعة من الخلايا أحادية العدد والتي ستشكل ما يسمى بالنمط المشيجي ، ذكرًا كان أم أنثى.

الخلايا أحادية الصيغة الصبغية للنباتات المشيمية ليست أمشاج. على العكس من ذلك ، في وقت لاحق ، سوف ينقسمون لتكوين الأمشاج من الذكور أو الإناث ، ولكن عن طريق الانقسام.

حالة العديد من الحيوانات

القاعدة في الحيوانات هي أن الانقسام الاختزالي مشيجي. أي أن الأمشاج تنتج عن الانقسام الاختزالي. سيولد الكائن الحي ، ثنائي الصبغة بشكل عام ، مجموعة من الخلايا المتخصصة التي بدلاً من الانقسام عن طريق الانقسام ، ستقوم بذلك عن طريق الانقسام الاختزالي ، وبطريقة نهائية.

أي أن الأمشاج الناتجة تشكل الوجهة النهائية لسلالة تلك الخلية. هناك استثناءات، بالطبع.

في العديد من الحشرات ، على سبيل المثال ، يكون الذكور من الأنواع أحادية العدد لأنها نتاج التطور عن طريق النمو الانقسامي للبيض غير المخصب. عند بلوغهم سن الرشد ، سينتجون أيضًا أمشاجًا ، ولكن عن طريق الانقسام.

هل من المفيد أن تكون فرداني؟

إن الخلايا أحادية الصيغة الصبغية التي تعمل كأمشاج هي الأساس المادي لتوليد التباين عن طريق الفصل وإعادة التركيب.

ولكن إذا لم يكن الأمر كذلك لأن اندماج خليتين أحاديتين يجعل من الممكن وجود تلك التي لا (ثنائية الصيغة) ، فإننا نعتقد أن الأمشاج ليست سوى أداة وليست غاية في حد ذاتها.

ومع ذلك ، هناك العديد من الكائنات الحية أحادية العدد وليست غير مدركة للنجاح التطوري أو البيئي.

البكتيريا والعتائق

البكتيريا والعتائق ، على سبيل المثال ، كانت موجودة هنا لفترة طويلة ، قبل وقت طويل من الكائنات ثنائية الصبغيات ، بما في ذلك الكائنات متعددة الخلايا.

هم بالتأكيد يعتمدون على الطفرات أكثر من العمليات الأخرى لتوليد التباين. لكن هذا التباين هو في الأساس التمثيل الغذائي.

الطفرات

في خلية أحادية العدد ، ستُلاحظ نتيجة تأثير أي طفرة في جيل واحد. لذلك ، يمكن اختيار أي طفرة مؤيدة أو ضده بسرعة كبيرة.

هذا يساهم بشكل كبير في القدرة على التكيف الفعال لهذه الكائنات. وبالتالي ، فإن ما هو غير مفيد للكائن الحي ، قد يكون مفيدًا للباحث ، لأنه من الأسهل بكثير إجراء علم الوراثة مع الكائنات أحادية الصيغة الصبغية.

في الواقع ، في الأشكال الفردية ، يمكن أن يرتبط النمط الظاهري ارتباطًا مباشرًا بالنمط الجيني ، ومن الأسهل إنشاء خطوط نقية ومن الأسهل تحديد تأثير الطفرات التلقائية والمستحثة.

حقيقيات النوى وثنائية النواة

من ناحية أخرى ، في الكائنات حقيقية النواة وثنائية الصبغيات ، تشكل الصبغيات الفردية سلاحًا مثاليًا لاختبار الطفرات الأقل فائدة. من خلال توليد الطور المشيجي أحادي الصيغة الصبغية ، فإن هذه الخلايا سوف تعبر فقط عن ما يعادل محتوى جينومي واحد.

وهذا يعني أن الخلايا ستكون هيميزيجوت لجميع الجينات. إذا كان موت الخلية ناتجًا عن هذه الحالة ، فلن تساهم هذه السلالة في الأمشاج بسبب الانقسام الفتيلي ، وبالتالي تعمل كمرشح للطفرات غير المرغوب فيها.

يمكن تطبيق تفكير مماثل على الذكور بأنهم أحادي العدد في بعض أنواع الحيوانات. هم أيضا hemizygous لجميع الجينات التي يحملونها.

إذا لم يبقوا على قيد الحياة ولم يصلوا إلى سن الإنجاب ، فلن يكون لديهم إمكانية نقل تلك المعلومات الجينية إلى الأجيال القادمة. بعبارة أخرى ، يصبح من الأسهل التخلص من الجينومات الأقل وظيفية.

المراجع

1. ألبرتس ، ب. ، جونسون ، أ.د. ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك. ، والتر ، ب. (2014) البيولوجيا الجزيئية للخلية (الإصدار ^السادس). دبليو دبليو نورتون وشركاه ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
2. Bessho ، K. ، Iwasa ، Y. ، Day ، T. (2015) الميزة التطورية للميكروبات أحادية الصيغة الصبغية مقابل الميكروبات ثنائية الصبغيات في البيئات الفقيرة بالمغذيات. مجلة علم الأحياء النظري ، 383: 116-329.
3. بروكر ، آر جيه (2017). علم الوراثة: التحليل والمبادئ. ماكجرو هيل للتعليم العالي ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
4. Goodenough ، UW (1984) علم الوراثة. شركة WB Saunders المحدودة ، فيلادلفيا ، بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية.
5. Griffiths، AJF، Wessler، R.، Carroll، SB، Doebley، J. (2015). مدخل إلى التحليل الجيني (11 ^تشرين إد). نيويورك: دبليو إتش فريمان ، نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية.
6. Li ، Y. ، Shuai ، L. (2017) أداة وراثية متعددة الاستخدامات: الخلايا أحادية الصيغة الصبغية. أبحاث الخلايا الجذعية وعلاجها ، 8: 197. دوى: 10.1186 / s13287-017-0657-4.