عملية الانقسام الاختزالي هي نوع من أنواع الانقسام الخلوي تتم في الخلايا الجنسية (المبيضيات والحيوانات المنوية). وهي جزء من عملية تكاثر جنسي تسمى التكاثر الجنسي. يحدث الانقسام الاختزالي خلال تكوين الخلايا الجنسية. ويؤدي إلى تكوين خليتين . تحتوي كل واحدة منها على نصف عدد الكروموسومات الموجود في الخلية الأم.
أنواع الانقسام الخلوي.
لانقسام الخلايا نوعين أساسين وهما. الانقسام المتساوي، والانقسام الاختزالي الذي يعد محور حديثنا اليوم لأهميته ودوره الفعال في عملية التكاثر الجنسي.
تعريف الانقسام الاختزالي.
هو العملية التي يحدث فيها انقسام متتالي للخلية الأم بهدف تكوين أربع خلايا ابنة؛ تدعى بالخلايا الجنسية. تتميز بأنها تحتوي على نصف العدد من الكروموسومات والمادة الجينية. تتمثل الخلايا الجنسية عند الذكور بالحيوانات المنوية. أما عند الإناث فهي البويضات. وبالتالي فإن تلقيح هذه الخلايا ينتج عنه بويضات مخصبة تحوي عدد كامل من الكروموسومات والمادة الجينية (شروخ،2022).
مقارنة بين الانقسام الاختزالي والانقسام الخيطي.
تنتهي عملية الانقسام الاختزالي بانقسام الخلية الأم إلى أربع جاميتات تحتوي كل منها على نصف المادة الوراثية. وتنتهي عملية التكاثر الجنسي بإنتاج خلية تتضمن مادة وراثيه من جاميتين مختلفين.
تجري عملية التكاثر الخلوي من خلال الانقسام الخيطي الذي يؤدي إلى خلق جيل من الخلايا الجديدة أو الكائنات المتشابهة. بينما الانقسام الاختزالي يؤدي لتكوين الجاميتات بانقسام الخلية الأم إلى أربع جاميتات تحتوي كل منها على نصف المادة الوراثية. بحيث تتحد ببعضها عند حدوث عملية الإخصاب. فيبدأ تشكل جيل جيد من الكائنات الراقية الحية (الربيعي، 1986، ص18).
اقرأ أيضاً النوع والعزلة التكاثرية - ما هو العزل التكاثري والأسباب التي تؤدي إليه؟.
اقرأ أيضاً الخلية - ما هي مراحل دورة انقسام الخلية ومراحل الانقسام المتساوي؟
اقرأ أيضاً العضيات الغشائية الخلوية وفوائدها في الخلية.
مراحل الانقسام الاختزالي.
يمر الانقسام الاختزالي بمرحلتين أساسيتان وفق الشوابكة (2021):
المرحلة الأولى تتضمن الأطوار التالية:
- الطور التمهيدي الأول: تتكثف الكروموسومات وترتبط بالغلاف النووي للخلية، تترتب الكروموسومات المتماثلة وتصبح أزواج تدعى بالرباعية لأنها تتكون من أربع كروماتيدات. ثم تبدأ عملية تبادل أجزاء من المادة الوراثيه بين الكروماتيدات الغير شقيقة في الرباعية. وهنا تكمن أهمية العبور. فهي تتيح بحدوث عملية الخلط بين الصفات الوراثيه للأبوين مما ينتج مجموعة متنوعة من التراكيب الوراثية الجديدة. وهذا ما يؤدي إلى التنوع في خصائص الأبناء. يبدأ بعدها المريكزان بالتباعد نحو قطبي الخلية ومن ثم تتحلل الخلية والغلاف النووي.
- الطور الاستوائي الأول: تصطف الرباعيات في مركز الخلية بحيث تواجه كل قطعة مركزية من الكروموسومات المتماثلة أحد أقطاب الخلية. ونقصد بالقطعة المركزية هي ذاتها التي تربط بين كروماتيدي الكروموسوم ببعضهما.
- الطور الانفصالي الأول: تنفصل الكروموسومات المتماثلة عن بعضها البعض، وتتجه نحو قطبي الخلية. ويعد انفصال الكروموسومات محطة مهمة وعدمها يؤدي إلى اختلال الصيغة الصبغية عند الأبناء. أما الكرماتيدات الشقيقة فتبقى متصلة ببعضها ولا تنفصل.
- الطور النهائي الأول: يستمر توجه الكروموسومات نحو قطبي الخلية، حتى يجتمع في كل قطب نصف عدد الكروموسومات. وهنا يبدأ انقسام سيتوبلازم الخلية. لينتج خليتان كل واحدة منهما تحتوي على نصف عدد الكروموسومات الأصلي.
المرحلة الثانية: تمر كل خلية من الخليتين بمرحلة انقسام شبيهة بالانقسام المتساوي.
وتكون قصيرة وبسيطة ولا تتضاعف فيها المادة الوراثية DNA وتتكون من الأطوار التالية:
- الطور التمهيدي الثاني: تتكثف الكروموسومات ويتحلل الغلاف النووي ويبتعد الجسمان المركزيان وتتكون خيوط مغزلية بين الأجسام المركزية وتبدأ بجذب الكروموسومات. ثم يبدأ ارتباط الكروماتيد الأول من كل كروموسوم بأحد أقطاب الخلية. والكروماتيد الثاني من كل كروموسوم بالقطب الآخر من الخلية.
- الطور الانفصالي الثاني: تنفصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها وتتجه نحو أقطاب الخلية. وهنا يمكن اعتبار كل كروماتيد كروموسوم كامل وتدعى بالكروموسومات الابنة. تتجمع الكرموسومات الابنة عند القطبين. ويتساوى عدد الكروموسومات الابنة مع عدد الكروموسومات في الخلية التي بدأت بها المرحلة الثانية من عملية الانقسام الاختزالي.
- الطور النهائي الثاني: تحاط كل مجموعة من الكروموسومات الابنة بالأغلفة النووية. ينقسم السيتوبلازم وتنتج خليتان من كل خلية دخلت في المرحلة الثانية من الانقسام الاختزالي. وبالتالي يكون الناتج النهائي للانقسام الاختزالي أربعة خلايا في كل واحدة منها نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الأصلية (الشوابكة، 2021).
اهمية الانقسام الاختزالي.
مما سبق نجد أن أهمية الانقسام الاختزالي تكمن في دوره الأساسي في عملية التكاثر الجنسي. فالكائنات الحية التي تعتمد على التكاثر الجنسي للبقاء على قيد الحياة تعد الانقسام الاختزالي ركيزة أساسية في ذلك. لأن الانقسام الاختزالي المنتج الأول للجاميتات الذكرية(الحيوانات المنوية) والجاميتات الأنثوية(البويضات).
فتعد عملية العبور التي تتم في الطور التمهيدي الأول المصدر الأول للاختلاف الوراثي. فحصول عملية عبور واحدة تؤدي إلى تبادل متعادل للحمض النووي بين الكروموسومين الأبوين. وينتج عن ذلك مادة وراثية ذات تركيب جديد أي أن عملية العبور هي السبب في خلط المادة الوراثية (Douglas,2018,p16).
وفي ذات الصدد؛ عملية العبور تتم على طول الصبغيات المتماثلة وينتج عن ذلك كروموسومات معاد تركيبها بشكل كامل مما يؤدي لإنتاج خلايا مختلفة بقدرة مورثاتها على التعبير عن نفسها.
وبكلماتٍ أخرى دور الانقسام الاختزالي يتجلى في خلط المادة الوراثية. والتي ينتج عنها خلق تنوع في أفراد الجنس الواحد (Douglas,2018,p16).
التكاثر الجنسي عند الكائنات الحية.
معظم الكائنات الحية تتكاثر جنسياً بحيث تتحد جاميتات مختلفة الجنس لتشكل الخلية، تنقسم هذه الخلية انقساماَ متساوياً. بصورة متكررة لتعطي الجسد البالغ في نهاية المطاف. مع العلم أن الجاميتات التي تشكّل باجتماعها الخلية الأولى هي عبارة عن نتاج شكل خاص من انقسام الخلية. ويدعى هذا الانقسام بالانقسام الاختزالي. الذي يختزل عدد الكروموسومات (ريفن وآخرون، 2016، ص209).
كيف تساعد عملية الانقسام الاختزالي على خلط المادة الوراثية؟
عملية الانقسام الاختزالي تساعد على خلط المادة الوراثية من خلال مراحل عديدة. حيث يحدث أولاً الانقسام الاختزالي في خلايا الجسم التناسلية (الخلايا التي تنتج البويضات والحيوانات المنوية). وهذا يؤدي إلى تكوين الخلايا التناسلية الجديدة. التي تحتوي على نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلايا الأم.
وسُمي بالاختزالي أو المنصف لأنه يختزل عدد الكروموسومات في الخلايا الناتجة إلى نصف عددها الموجود في الخلية الأم. أي أن الخلايا التي ستنتج من الانقسام الاختزالي الأول هي خلايا أحادية الصيغة. لأنها تحتوي على كروموسوم واحد فقط وليس اثنين كالخلية الأم (Douglas,2018,p16).
ثم يحدث اندماج البويضة والحيوان المنوي خلال عملية التخصيب. مما يؤدي إلى تكوين خلية جديدة تحتوي على مادة وراثية مختلطة من الأبوين.
مما سبق نجد أنه من خلال هذه العملية. يتم خلط المادة الوراثية بشكل فريد. عندما تجتمع الخلايا الجنسية المتشكلة بهذه الطريقة لتشكيل الجنين. يحدث توزيع عشوائي للكروموسومات من كل والدين. يعني ذلك أن النسل الناتج يحمل مجموعة فريدة من الكروموسومات. وبالتالي مجموعة فريدة من الجينات.
ما دور الانقسام الاختزالي في خلق تنوع في أفراد الجنس الواحد؟
هذه العملية تسمح بتوليد وخلق تنوع وراثي في أفراد الجنس الواحد خلال الأجيال اللاحقة. إذ يتم خلط وتبادل الجينات بين الأجنة المتكونة.
حيث يتوزع – خلال عملية الانقسام الاختزالي – صبغيا كل زوج من الصبغيات (الكروموسومات) المتماثلة (صبغي أمية المنشأ وصبغي أبوي المنشأ) في الخلية بشكل عشوائي. فيتم بالصدفة نشوء تركيبة صبغية متعددة في أمشاج كل من الأب والأم.
وبالتالي يتم اختزال عدد الصبغيات إلى النصف لدى الأمشاج. بالإضافة لإمكانية تخليط الصبغيات. حيث يتلقى كل مشيج تركيبة من الصبغيات. مما يساهم في إنتاج عدد كبير ومتنوع من التراكيب الوراثية.
مع العلم أن احتمالات التراكيب الجديدة هي 2 44. مما يجعل احتمال ولادة طفل بتركيب وراثي مماثل لتركيب وراثي لطفل آخر بعيد التحقق إن لم يكن مستحيلاً. وهذا يجعل لكل فرد شخصية فريدة لا تتكرر ما عدا التوائم الحقيقية. ولا يمكن لبصمة إبهام أن تماثل بصمة إبهام آخر (عيسى، 1988، ص59).
هذا التبادل الوراثي يساعد على زيادة التنوع الوراثي وتكوين تركيبة جديدة من الجينات. مما يسهم في تطور الأنواع وتكيفها مع التغيرات في البيئة.
بالإضافة إلى ذلك، يساهم الانقسام الاختزالي في تحقيق توازن بين عدد الكروموسومات في الجسم. حيث يحدث انقسام متكرر للخلايا التناسلية. وتكوين خلايا جديدة تحتوي على نصف عدد الكروموسومات. وهذا يساعد في منع زيادة عدد الكروموسومات في الأجيال المتتالية والحفاظ على استقرار الجينوم.
هذا التنوع الوراثي يلعب دورًا هامًا في خلق تنوع بيولوجي بين الأفراد في الجنس الواحد. يساعد هذا التنوع في تحسين قدرة الجنس على التكيف مع التغيرات في البيئة. ويزيد من فرص البقاء والتكاثر. كما يساهم في تجنب التشابه الجيني الزائد. الذي قد يؤدي إلى ضعف الصفات الوراثية وتجعل الفرد أقل قدرة على التكيف مع التحديات البيئية.
بشكل عام، يمكن القول أن عملية الانقسام الاختزالي تساعد على خلط الماده الوراثية وتوليد تنوع وراثي. مما يسهم في تطور الأنواع وتكيفها مع التغيرات في البيئة.
المصادر.
- الربيعي، محمد. (1986). الوراثة والإنسان – أساسيات الوراثة البشرية والطبية. الكويت: عالم المعرفة.
- الشوابكة، مراد. (2021، أبريل18). مراحل الانقسام الاختزالي. موضوع. تم الاسترجاع من الرابط https://2u.pw/hVRbZ.
- ريفن، بيتر هـ و جونسون، جورج ب و لوسلوس، جوناثان ب وماسون، كينيث أ وسنجر، سوزان ر. (2016). علم الأحياء – الأساس الجزيئي للحياة. سلسلة الكتب الجامعية المترجمة. وزارة التعليم العالي. الجزء الأول. الطبعة الثامنة. المملكة العربية السعودية: العبيكان للنشر.
- شروخ، ؤقية. (2022، أكتوبر19). تعريف الانقسام الاختزالي. سطور. تم الاسترجاع من الرابط
- عيسى، محي الدين. (1988). مبادئ علم الوراثة - الانقسام الخلوي. المجلد الرابع: جامعة دمشق. متاح على الرابط https://arab-ency.com.sy/ency/details/172/4.
- Douglas, M., Choi, J., & Clark, M. A. (2018). Biology 2e. Retrieved from https://openstax.org/books/biology-2e.
https://2u.pw/cEvPT.