Τι είναι το κύτταρο;
Το κύτταρο είναι αυτό, που ονομάζουμε, «η μονάδα της ζωής». Με τη φράση αυτή εννοούμε, ότι το κύτταρο είναι η μικρότερη δυνατή δομή, στην οποία μπορούμε να αναγνωρίσουμε τα χαρακτηριστικά ζώντος οργανισμού.
Υπάρχουν μικροοργανισμοί, οι οποίοι αποτελούνται από μόνον ένα κύτταρο και ονομάζονται μονοκύτταροι, ενώ άλλοι οργανισμοί αποτελούνται από πλήθος κυττάρων και ονομάζονται πολυκύτταροι.
Ο άνθρωπος, ανήκει στους πολυκύτταρους οργανισμούς. Υπολογίζεται, πως το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από τρισεκατομμύρια κύτταρα. Τα κύτταρα είναι τα δομικά στοιχεία του σώματος και παράγουν ενέργεια από την τροφή, ενώ εκπληρώνουν και όλες τις σωματικές λειτουργίες.
Τι είναι ο πολλαπλασιασμός του κυττάρου;
Υπάρχουν δύο τύποι πολλαπλασιασμού των κυττάρων:
• η Μίτωση
• η Μείωση
Αμφοτέρων των δύο αυτών διαδικασιών προηγείται «αναδιπλασιασμός» του γενετικού υλικού.
Έτσι ενώ το κάθε χρωμόσωμα αποτελείται αρχικά από ένα μόριο DNA και πρωτεΐνες, μετά τον αναδιπλασιασμό, το κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο μόρια DNA, που σχηματίζουν τη δομή, που απεικονίζεται παρακάτω.
Συνεπώς, στην ουσία έχουμε δύο πανομοιότυπα μόρια DNA, έκαστο εκ των οποίων αντιστοιχεί σε ένα σχηματισμό, που ονομάζεται χρωματίδα, ενώ μαζί ονομάζονται «αδελφές χρωματίδες». Οι αδελφές χρωματίδες ενώνονται σε μία περιοχή, η οποία καλείται κεντρομερίδιο.
Λίγα λόγια για τη μείωση…
Η μείωση είναι το είδος της κυτταρικής διαίρεσης, που λαμβάνει χώρα στους γαμέτες του ατόμου, δηλαδή στα ωάρια για τη γυναίκα και στα σπερματοζωάρια για το άνδρα. Αποσκοπεί – όπως και το όνομα υπονοεί – στην μείωση του γενετικού υλικού (του DNA), ώστε μετά τη γονιμοποίηση να δημιουργηθεί ένα κύτταρο (ονομάζεται ζυγωτό), το οποίο να έχει 23 ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων, όπως όλα τα κύτταρα του σώματος, πλην των γαμετών. Επομένως ο κάθε γαμέτης έχει 23 χρωμοσώματα.
Κατά τη μείωση το αρχικό κύτταρο διαιρείται όχι μία φορά – όπως στη μίτωση – αλλά δύο διαδοχικές φορές. Έτσι έχουμε τη Μείωση Ι και τη Μείωση ΙΙ.
Ας ξεκινήσουμε από τη Μείωση Ι, η οποία σχηματικά απεικονίζεται παρακάτω.
Ιδιαίτερη σημασία έχει το πρώτο στάδιο της Μείωσης Ι, που ονομάζεται Πρόφαση Ι. Στο στάδιο αυτό τα ομόλογα χρωμοσώματα, που έχουν προηγουμένως διπλασιαστεί και έχουν σχηματίσει αδελφές χρωματίδες, τίθενται το ένα απέναντι στο άλλο με ακρίβεια. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σύναψη.
Στην παραπάνω εικόνα διακρίνουμε ότι το κάθε ένα από τα ομόλογα χρωμοσώματα έχει και διαφορετικό χρώμα (κόκκινο ή μπλε). Φυσικά το διαφορετικό χρώμα εδόθη για εκπαιδευτικούς και μόνον λόγους και δια αυτού θέλουμε να υπογραμμίσουμε, πως ένα εκ των ομολόγων χρωμοσωμάτων προέρχεται από τη μητέρα (ας πούμε το κόκκινο) και ένα από τον πατέρα (ας πούμε το μπλε).
Κάποιες φορές, εξαιτίας της σύναψης, είναι δυνατό οι μη αδελφές χρωματίδες των ομόλογων χρωμοσωμάτων, να «μπερδευτούν» μεταξύ τους. Έτσι δημιουργούνται τα χαρακτηριστικά και ορατά από το οπτικό μικροσκόπιο χιάσματα, στα οποία οι χρωματίδες κόβονται και επανασυγκολλώνται, αφού όμως έχουν ανταλλάξει μεταξύ τους ομόλογα χρωμοσωμικά τμήματα.
Με την ανταλλαγή αυτή μεταξύ των τμημάτων των μη αδελφών χρωματίδων ανταλλάσσονται και τα γονίδια, που εντοπίζονταν στα συγκεκριμένα τμήματα. Έτσι η κάθε χρωματίδα χάνει κάποια γονίδια, που είχε και λαμβάνει νέα γονίδια.
Στο σημείο αυτό χρήσιμο θα ήταν να περιγράψουμε τον όρο αλληλόμορφα γονίδια. Το κάθε γονίδιο ενδέχεται να απαντάται στη φύση σε διαφορετικές μορφές, οι οποίες διακρίνονται μεταξύ τους ως προς μία μικρή (συνήθως) μεταβολή στην αλληλουχία (σειρά) των βάσεων. Οι εναλλακτικές μορφές εκάστου γονιδίου, οι οποίες καταλαμβάνουν πάντα την ίδια γενετική θέση, ονομάζονται αλληλόμορφα γονίδια και προσδίδουν σε κάθε οργανισμό τα δικά του ξεχωριστά χαρακτηριστικά.
Όπως ο κάθε άνθρωπος έχει τα χρωμοσώματά του σε ζεύγη (τα χρωμοσώματα εκάστου ζεύγους ονομάζονται «ομόλογα χρωμοσώματα»), αντίστοιχα σε ζεύγη έχει κα τα γονίδιά του. Αφού το ένα χρωμόσωμα εκάστου ζεύγους χρωμοσωμάτων κληρονομείται από τη μητέρα του και το άλλο από τον πατέρα του, το αυτό συμβαίνει και όσον αφορά τα γονίδια: ένα αλληλόμορφο γονίδιο κληρονομείται από τη μητέρα και το άλλο από τον πατέρα.
Όταν σχηματίζεται το χίασμα ανταλλάσσονται μεταξύ των μη αδελφών χρωματίδων αλληλόμορφα και μόνο γονίδια. Επομένως, το νέο χρωμόσωμα, που θα προκύψει έχει όλα τα γονίδια, που απαιτούνται προκειμένου να είναι λειτουργικό αλλά ενδεχομένως να άλλαξε ο τρόπος, που το νέο γονίδιο επηρεάζει το χαρακτηριστικό, το οποίο ελέγχει.
Στη συνέχεια τα ζεύγη των ομολόγων χρωμοσωμάτων στοιχίζονται στον ισημερινό του κυττάρου (Μετάφαση Ι) με τα κεντρομερίδιά τους να εφάπτονται με τους μικροσωληνίσκους της ατράκτου. Στην εικόνα αυτή θα μπορούσε κάποιος να παρατηρήσει, πως δύο κόκκινα χρωμοσώματα (μητρικής προέλευσης) και ένα μπλε (πατρικής προέλευσης) είναι τοποθετημένα προς τα πάνω. Θα μπορούσε ο συνδυασμός αυτός να ήταν διαφορετικός: για παράδειγμα προς τα πάνω να ήταν δύο μπλε και ένα κόκκινο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί, πως ο «προσανατολισμός» των χρωμοσωμάτων είναι τυχαίος και υφίσταται μεγάλος συνδυασμός τρόπων στοίχισης των χρωμοσωμάτων στον ισημερινό του κυττάρου, ο οποίος είναι τόσο μεγαλύτερος όσο περισσότερα είναι τα ζεύγη των χρωμοσωμάτων.
Έχει υπολογισθεί, πως ο αριθμός των πιθανών συνδυασμών στη στοίχιση των ομολόγων χρωμοσωμάτων στη Μετάφαση Ι αντιστοιχεί στο 2^23, ήτοι 8.388.608! Συνεπώς – θεωρητικά – το ίδιο άτομο παράγει τουλάχιστον 8.388.608 διαφορετικούς ως προς το γενετικό τους υλικό γαμέτες, αφού στον αριθμό αυτόν δεν συνυπολογίζεται και η επιπλέον ποικιλομορφία των γαμετών εξαιτίας της ανταλλαγής γενετικού υλικού κατά το σχηματισμό του χιάσματος!
Μετά τη στοίχιση των ζευγών των ομολόγων χρωμοσωμάτων στον ισημερινό, οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου συσπώνται, με αποτέλεσμα τα ζεύγη αδελφών χρωματίδων να κινηθούν προς αντίθετους πόλους του κυττάρου. Παρατηρούμε, πως ένεκα του χιασμού, μερικές εκ των χρωματίδων έχουν διαφορετικά γονίδια, από αυτά που είχαν στην αρχή. Αυτό στο σχήμα απεικονίζεται με χρωματίδες, που δεν είναι πλέον ολόκληρες κόκκινες ή μπλε, αλλά και κόκκινες και μπλε.
Μετά τη Μείωση Ι, ακολουθεί η Μείωση ΙΙ, η οποία δεν διαφέρει ουσιαστικά από τη μίτωση και συμβαίνει σε κάθε ένα εκ των δύο κυττάρων, που προέκυψαν από τη Μείωση Ι. Αφού η μείωση περιλαμβάνει δύο διαδοχικές διαιρέσεις, από ένα αρχικό κύτταρο δημιουργούνται 4 νέα κύτταρα, τα οποία όμως δε έχουν πια 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, αλλά 23 χρωμοσώματα.
Πού παράγονται τα ωάρια;
Έδρα παραγωγής των ωαρίων είναι οι ωοθήκες. Όπως όμως περιγράφεται και σε μελέτη του 2014 (American College of Obstetricians and Gynecologists, 2014), οι ωοθήκες περιέχουν το μέγιστο αριθμό ωαρίων, ο οποίος υπολογίζεται στα 6 με 7 εκατομμύρια, στις 20 εβδομάδες κύησης (πέμπτος μήνας) του θήλεος εμβρύου. Στη γέννηση ήδη ο αριθμός αυτός έχει περιορισθεί στο 1 με 2 εκατομμύρια, στην εφηβεία στις 300.000 με 500.000, στην ηλικία των 37 ετών στα 25.000 και στα μόλις 1000 στην ηλικία των 51 ετών. Πάντως, όπως περιγράφεται και σε μελέτη του 2008 (Chavez-MacGregor και συνεργάτες, 2008), μία γυναίκα έχει κατά μέσο όρο περίπου 451 κύκλους στη ζωής της, επομένως – θεωρητικά – μόνο περίπου 451 ωάρια φθάνουν να καταστούν εν δυνάμει «γονιμοποιήσιμα». Στην πραγματικότητα ο αριθμός αυτός είναι εξαιρετικά μικρότερος…
Πού παράγονται τα σπερματοζωάρια;
Έδρα παραγωγής των σπερματοζωαρίων είναι οι όρχεις του άνδρα, οι περιβάλλονται από το όσχεο. Ορμόνες, που εκκρίνονται από τον εγκέφαλο, δρουν πάνω στους όρχεις, όπου και παράγονται και ωριμάζουν τα σπερματοζωάρια. Η διαδικασία παραγωγής και ωρίμανσης των σπερματοζωαρίων διαρκεί περίπου 70 ημέρες. Ο άνδρας παράγει συνεχώς σπερματοζωάρια καθ’ όλη τη ζωή του από την εφηβεία και μετά, καίτοι υπάρχουν υποψίες πως η προχωρημένη ηλικία έχει επιπτώσεις στην ποιότητα των παραγόμενων σπερματοζωαρίων.
Δείτε ΕΔΩ πότε είναι οι γόνιμες ημέρες σας!
Δρ ΜΕΝΕΛΑΟΣ ΚΩΝ. ΛΥΓΝΟΣ, MSc, PhD
ΜΑΙΕΥΤΗΡ ΧΕΙΡΟΥΡΓΟΣ ΓΥΝΑΙΚΟΛΟΓΟΣ
Master of Science University College London
Διδάκτωρ Μαιευτικής Γυναικολογίας
Ενδεικτική βιβλιογραφία
American College of Obstetricians and Gynecologists Committee on Gynecologic Practice and Practice Committee. Female age-related fertility decline. Committee Opinion No. 589. Fertil Steril. 2014 Mar;101(3):633-4. doi: 10.1016/j.fertnstert.2013.12.032. PMID: 24559617.
Chavez-MacGregor M, van Gils CH, van der Schouw YT, Monninkhof E, van Noord PA, Peeters PH. Lifetime cumulative number of menstrual cycles and serum sex hormone levels in postmenopausal women. Breast Cancer Res Treat. 2008 Mar;108(1):101-12. doi: 10.1007/s10549-007-9574-z. Epub 2007 May 22. PMID: 18274909; PMCID: PMC2244694.
