מיוזה

מיוזה (Meiosis; בעברית: חלוקת הפחתה) היא תהליך של חלוקת גרעין התא המתרחש בעיקר בתהליך ההבשלה של תאי רבייה. טרם התהליך מוכפל פעם אחת החומר התורשתי ובזמן התהליך התא מתחלק פעמיים, ולכן תוצאת המיוזה היא ארבעה תאים הפלואידים, תאים שתכולת החומר התורשתי בהם היא מחצית מכמות החומר בתא סומטי רגיל.

המיוזה מתרחשת רק בתאים מיוחדים הנקראים תאי נבט, ההופכים עם הבשלתם לגמטות; מכאן ניתן לומר כי המיוזה מתרחשת רק באורגניזמים המקיימים רבייה זוויגית (מינית). המיוזה היא התהליך הקודם להפריה, היות שתהליך ההפריה הוא בעיקרו חיבור שתי גמטות לתא מופרה, הקרוי זיגוטה, שהוא תא דיפלואידי, בעל תכולת חומר תורשתי רגילה.

בניגוד למיוזה, התהליך הרגיל של חלוקת התא, המתרחש בתאים סומטיים (תאים "השייכים לגוף"), נקרא מיטוזה. גם לפני תהליך זה מוכפל החומר התורשתי ומתרחשת חלוקת תא יחידה, ולכן תוצאת המיטוזה היא שני תאים בעלי תכולת חומר תורשתי זהה לתא האב.

תהליך המיוזה. 1.שחלוף בין כרומוזומים הומולוגים והכפלת החומר התורשתי. 2.מיוזה ראשונה, היא חלוקה של זוגות הכרומוזומים שהוכפלו לשני תאי בת. 3.מיוזה שנייה, בה נפרד כל זוג כרומוזומים הומולוגים לשני תאים ומתקבלים ארבעה תאי גמטה ובכל אחד מהם מחצית כמות ה-DNA הקיימת בתא רגיל.

שלבי המיוזה

לפני תחילת המיוזה (ראו מחזור התא להרחבה), החומר התורשתי מוכפל, כאשר כל כרומוזום צמוד לעותק שלו, וכל אחד מהם קרוי "כרומטידה אחות" ולא נחשב כרומוזום עצמאי.

למיוזה שני שלבים עיקריים:

• מיוזה ראשונה, בה כל זוג כרומוזומים הומולוגיים נפרד לשני תאי בת, כך שבכל אחד מהם מחצית מכמות הכרומוזומים בתא המקורי; שני תאים אלו נחשבים תאים הפלואידים למרות שהכרומוזומים שלהם מוכפלים, מכיוון שכרומוזום מוכפל, בעל שתי כרומטידות אחיות, נחשב כרומוזום יחיד.
• מיוזה שנייה, שני תאי הבת מתחלקים כאשר כל כרומטידה נפרדת מאחותה וכך לארבעת תאי הבת נשאר מספר הפלואידי של כרומוזומים לא מוכפלים - מחצית מכמות החומר התורשתי בתא המקורי.

מיוזה I

עוד לפני המיוזה הכרומוזומים שבגרעין מוכפלים. כל כרומוזום בנוי כעת משתי כרומטידות אחיות הקשורות זו לזו באזור הנקרא צנטרומר. לפני התחלת התהליך חשוב לציין את העובדה שבתא דיפלואידי (כתא הנבט לפני המיוזה) ישנם זוג כרומוזומים מכל סוג הנקרא זוג כרומוזומים הומולוגיים, אשר אחד מקורו באב, והשני באם. הם נושאים בשל כך, צורות לא בהכרח זהות לאותן התכונות.

פרופאזה I (שלב 1)

בפרופאזה מתפרק הציטוסקלטון (שלד התא) ליחידות המבנה שלו ומסתדר מחדש במבנה הכישור אשר תפקידו להניע את הכרומוזומים במהלך התהליך. סיבי הכישור מסתדרים מתוך שני קטבים הנמצאים בשני צידיו המנוגדים של התא. הכרומוזומים ההומולוגים מסתדרים זה לצד זה במבנה צמוד ומעובה, הנקרא טטראדה. מבנה זה נועד לשם תהליך השחלוף, זהו תהליך בו מתחלפים קטעי כרומוזומים באקראי בין הכרומוזומים ההומולוגיים, התהליך מתבצע במצב תקין אך ורק בין שתי כרומטידות הנמצאות בכרומוזומים שונים ולא בין הכרומטידות האחיות. השחלוף מגביר את השונות של הצאצאים אשר מניבות המיוזה וההפריה. לאחר השחלוף נפרדים זה מזה הכרומוזומים ההומולוגים. לקראת סוף הפרופאזה ממברנת הגרעין מתחילה להתפרק לבועיות קטנות.

שלב הפרופאזה במיוזה הראשונה נחלק לחמישה תתי שלבים:

• לפטוטין – החומר הגנטי מתחיל להידחס לצורת מקלונים בגרעין, אולם בגלל הצפיפות עדיין לא ניתן להבחין בין הכרומטידות האחיות הנמצאות על אותו הכרומוזום.
• זיגוטין - הכרומוזומים ההומולוגים מתקרבים אחד לשני, ניתן לראות זוגות של כרומוזומים הומולוגים בגרעין התא.
• פכיטין – כרומטידות שאינן אחיות, אולם נמצאות על כרומוזומים הומולוגיים, מבצעות שחלוף אקראי בין קטעים הומולוגיים, באזורים בהם נוצרת כיאזמטה. גם בכרומוזומי מין מתבצע שחלוף, בקטעים המעטים החופפים ביניהם.
• דיפלוטין - כרומוזומים הומולוגים מתרחקים מעט זה מזה. ומתרחשת התרה חלקית של דחיסת הכרומוזומים, באופן שיוכל להתרחש שעתוק באתרים מסוימים ב-DNA. הכרומוזומים ההמולוגים נותרים בקשר עדיין על ידי הכיאזמטה, במקום בו התרחש שחלוף. הכיאזמטה נותרת על הכרומוזומים עד פירוקה באנפאזה של המיוזה הראשונה.
• דיאקינזיס – זהו השלב הראשון במיוזה שבו ניתן לראות במיקרוסקופ את ארבע הכרומטידות המרכיבות את הטטראדה, ניתן גם לראות בבירור את אתרי הכיאזמטה. השלב הזה גם מוביל לתחילת הפרומטפאזה: ממבראנת הגרעין מתחילה להתפרק לוסיקולות וציר המיוזה מתחיל להיווצר.

פרומטפאזה I (שלב 2)

ממברנת הגרעין מתפרקת. הכרומוזומים קטנים ודחוסים ומרחפים ברחבי התא. הכרומוזומים מתחילים לנוע לכיוון מרכז התא ולהסתדר בשורה. מיקרוטובולים הנמצאים משני צידי התא שולחים סיבים הנקראים סיבי הכישור שמתחברים לצנטרומר ומושכים מכל צד חצי מהכרומוזום.

מטפאזה I (שלב 3)

שלב זה הוא מהווה נקודת בקרה של תהליך המיוזה. במידה ויש תקלה, התהליך יפסק ויחזור לאחור לתקן את עצמו. סיבי הכישור שנוצרו בפרופאזה נקשרים עתה לכרומוזומים באזור הצנטרומר, ומציבים אותם במישור המשווה, כשכל כרומוזום הומולוג פונה לקוטב אחר של הכישור באקראי, זאת אומרת שאין תלות בין כרומוזום למשנהו בדבר החלוקה במטפאזה.

אנפאזה I (שלב 4)

בשלב זה הכישור מניע את הכרומוזומים אל עבר הקטבים. כל כרומוזום נע לקוטב אליו פנה קודם לכן. יש לשים לב לכך שהכרומוזומים עדיין נמצאים במצב המוכפל שלהם.

טלופאזה I (שלב 5)

בשלב הטלופאזה הכרומוזומים מגיעים לקטבי הכישור. הכישור מתפרק חזרה ליחידות המבנה שלו. התא כולו מתחלק לשני תאים הפלואידים, כשבכל תא נותר רק כרומוזום אחד מכל זוג הומולוגי, אך כרומוזום זה מצוי במצבו המוכפל - לכל כרומוזום שתי כרומטידות אחיות.

מיוזה II

לפני המיוזה השנייה לא מוכפלים הכרומוזומים. למרות זאת מוכפל מרכז הקוטב שאליו הגיעו הכרומוזומים לשני קטבים, כשאחד מהם מתחיל לנוע לעבר צידו השני של התא.

מטפאזה II (שלב 6)

במטפאזה מוצבים הכרומוזומים בין קטבי הכישור כך שכל כרומטידה פונה לעבר אחד משני הקטבים.

אנפאזה II (שלב 7)

באנפאזה תנועות הכישור מנתקות את הקשר שבין שתי הכרומטידות האחיות. כעת כל כרומטידה נחשבת כרומוזום בפני עצמו. הכישור מניע את הכרומוזומים לעבר הקוטב אליו פנו במטפאזה.

טלופאזה II (שלב 8)

בטלופאזה מגיעים לבסוף הכרומוזומים לקטבים. הכישור מתפרק ומרכיב מחדש את שלד התאים. הבועיות שאליהן התפרקה ממברנת הגרעין שבים לעטוף את הכרומוזומים. כעת ישנם ארבעה תאים הפלואידים - בכל אחד מהם מחצית מכמות המידע התורשתי אשר היה בתא הנבט הראשון. לאחר הטלופאזה מתחלקות על פי רוב גם ציטופלסמות התאים והתאים עוברים תהליך נוסף המביא ליצירת גמטות בשלות - תאי המין.

מיוזה ומגוון

תהליך המיוזה הוא אחד התהליכים המרכזיים להגברת השונות בין יצורים המתרבים ברבייה זוויגית.

שחלוף

האירוע הראשון מתרחש בפרופאזה I והוא השחלוף. בתהליך זה מוחלפים בין כרומוזומים הומולוגים קטעי DNA. בכל כרומוזום הומולוגי ייתכנו גרסאות שונות לאותו גן הנקראות אללים. כאשר מתרחש השחלוף נוצרים צירופי אללים שונים מבתא ההורה. כך הצאצא הנוצר בתהליך ההפריה, המקבל כרומוזום הומולוגי אחד מהאב וכרומוזום הומולוגי שני מהאם, יהיה בעל צירופי גנים שונים מאשר אצל הוריו. ראו גם: תאחיזה.

היערכות הכרומוזומים

האירוע השני מתרחש במטפאזה I. בעת המטפאזה, הכרומוזומים ההומולוגיים מסתדרים במישור המשווה, אך הם לא עושים זאת תחת מבנה קבוע. זאת אומרת שכרומוזומים הומולוגיים יכולים להסתדר כך שכל הכרומוזומים מהאב ינועו לגמטה אחת וכל הכרומוזומים מהאם ינועו לאחרת, אך הדבר לא סביר כלל. למעשה, אם נחשב כמה צירופי כרומוזומים ייתכנו באדם נקבל 8,388,608 צירופי כרומוזומים שונים. אם כך הצאצא שיתקבל בהפריה לאו דווקא יקבל צירוף כרומוזומים מסוים, מה שבהחלט יגביר את השונות בין צאצאים, גם כשהם אחים.

שיבוש במיוזה

ביצוע לא תקין של חלוקת ההפחתה מתקשר לבעיות כרומוזומליות שונות, כגון עודף וחסר בכרומוזומים אצל הצאצא. הדבר קורה למשל כאשר אחד מסיבי הכישור לא נקשר לכרומוזום נכון או לא נקשר בכלל, וגורם בכך משיכה של כרומוזום לקוטב לא נכון ובכך לתא לא נכון. כך קורה שבגמטה אחת (או יותר) ישנם כרומוזומים עודפים, ובאחר - חסרים. הדבר מתבטא במספר תסמונות: תסמונת קליינפלטר, תסמונת טרנר, תסמונת דאון ועוד.

קישורים חיצוניים

• מיוזה באתר אוניברסיטת אריזונה (באנגלית)
• ביולוגיה של התא: מיוזה מידע מעמיק בנושא מיוזה מנקודת מבט של ביולוגיה מולקולרית.
• דוידסון אונליין - מאגר מדע: כיצד מתבצעת חלוקת הפחתה (מיוזה)? סרטון עם הסברים.