Mi az eredményes stratégia egy soksejtű élőlény létrehozására? Miért és hányféleképpen osztódnak a sejtek? Születés után hogyan és miért fejlődnek?

TUDOD-E?
A ma élő többsejtűek kialakulása alapvetően kétféleképpen képzelhető el: 1) egy sejt osztódni kezdett (klónt hozott létre) és az utódaival együtt maradt, majd a sejtek a szervezet számára hasznos, de a sejtcsoportban elfoglalt helyük szerint eltérő feladatok ellátására specializálódtak (differenciálódtak); 2) több, „idegen” sejt egymásra talált és összekapcsolódott, együtt maradt, majd a sejtcsoportban elfoglalt helye szerint valamilyen feladat ellátására specializálódott.
Vedd észre, hogy az első esetben a sejtcsoport sejtjei ugyanolyan genetikai állománnyal rendelkeznek (ugyanazok a gének, bár nem feltétlenül ugyanazok a génváltozatok, allélok vannak bennük), mert hiszen ugyanannak a sejtnek az utódai (klonális leszármazásúak). A második esetben azonban eltérő genetikai állományú (eltérő géneket hordozó) sejtek „összefogása” hozza létre a sejtcsoportot. Mit gondolsz, a tudomány mai állása szerint melyik stratégia lett sikeres, azaz a mai többsejtűek melyik úton jöhettek létre?
A háttérben meghúzódó KÉRDÉS: mi hasznosabb egy szervezet számára? 1) Ha a sejtek hajlamosak egymáshoz alkalmazkodni a szervezet fennmaradása érdekében, összefogva biztosítják annak a sejttípusnak a fennmaradását is, ami az aktuális környezethez nem képes maximálisan vagy gyorsan alkalmazkodni (funkciója tehát gyengül), vagy 2) a szervezet fennmaradása, alkalmazkodása és elterjedése érdekében a versenyszellem győz, minden funkcióban a környezethez leggyorsabban és legjobban alkalmazkodó sejt marad csak fenn (a kevésbé jól teljesítő sejtvonalak kihalnak)?
A VÁLASZ: ismereteink szerint a mai többsejtűek klonális eredetűek: matematikai modellek szerint az együttműködés (kooperativitás) „kifizetődőbb” volt, mint az állandó versengés. A klonális kapcsolatban lévő sejtek azonos genommal rendelkeznek, így szívesebben segítenek egymásnak, mint az idegen genomú sejtek. A különböző genomú, „idegen” sejtek viszont a saját genetikai állományukat akarják elterjeszteni, még azon az áron is, hogy a szervezet számára létfontosságú feladatot ellátó, de más genomú sejteket „legyőzik”: például egy funkciót átvesznek tőlük, ezzel azok feleslegessé válnak és kipusztulnak a szervezetből, de a kihalt sejtek többi feladatát nem, vagy csak ímmel-ámmal pótolják – ezek elvesztése pedig pótolhatatlanná válhat, ha a környezet később ismét megváltozik.

Tudod, hogy a sejt- és kromoszóma számnak mi köze a sejttípusokhoz és az osztódási típusokhoz?

Az állati sejtek alapvetően kétféle osztódással növelhetik számukat. Amikor egy feladatot fokozott ütemben vagy hosszabb ideig kell ellátni, és ehhez több olyan sejtre van szükség, ami a kellő funkciót be tudja tölteni, a szervezet az adott funkciót betöltő sejtet osztódásra bírja. Mivel minden feladatot a sejt génjeiről átíródó géntermékek látnak el, az ellátás mértéke fokozható, ha több géntermék keletkezik. A sejtek azonban nem hajszolhatók korlátlan mértékig, kíméletesebb belőlük többet létrehozni – így mindenki teherbírásának megfelelő mértékben dolgozhat. Azt, hogy az azonos munkában résztvevő sejtek mindegyike ugyanolyan képességekkel, azaz géntermékekkel, végső soron működő génekkel rendelkezzen, a számtartó osztódás, tudományos nevén mitózis biztosítja. A magyar elnevezés magyarázata, hogy az osztódásba kezdő szülői sejt génkészletével azonos génkészletet biztosít az utód- vagy leánysejteknek. A gének kromoszómákon foglalnak helyet, a számtartó osztódás tehát egyben a kromoszómák számának sejtgenerációk közti fenntartását biztosítja. A testi, szomatikus sejtek a szervezet létfenntartáshoz és szaporodáshoz szükséges szerveit építik fel és mitózissal tartják fenn a szükséges sejtszámot.

TUDOD-E?
Mitózis: ez a név a mitosz (fonál jelentésű) görög szóból származik és arra utal, hogy az osztódás idejére a kromoszómák olyan vastag, fonalakra emlékeztető szálakká válnak, hogy már fénymikroszkópban is láthatóvá lesznek.

Az ivarsejtek feladata egy olyan sejt létrehozása, ami egy utódszervezet teljes egészének létrehozására képes. E feladat véghezviteléhez olyan kihívásokat kell teljesíteni, amik a testi sejtek élete során fel sem merülnek. A megtermékenyítésben két ivarsejt vesz részt, a kettő által az utódban „összehozott” génállomány, azaz kromoszómaszám azonos kell legyen a szülőkével. Egyértelműen meg kell határozni az utód nemét, és mivel annak csakúgy, mint a szüleinek, két ivari kromoszómája lesz, az egyik ivari kromoszómát az egyik, a másikat a másik ivarsejttől kell kapnia. Mindkét kihívás megoldása az, ha az ivarsejteket létrehozó ún. ivarsejtképző sejt a génállományát (kromoszómaszámát) megfelezi és a belőle képződő ivarsejteknek csak a fele készletet adja. Az az osztódási típus, ami ezt biztosítja, a számfelező osztódás, tudományos nevén meiozis.

Foglald össze, kérlek!

TUDOD-E?
Amikor a sejtek megszületnek, még nem képesek specializált feladatok ellátására, mert az ehhez szükséges génjeik nem működnek, ezért például az alakjuk a feladat elvégzéséhez nem megfelelő: például egy újszülött idegsejtnek nincsenek nyúlványai, egy hímivarsejtnek nincsen ostora. A sejteknek ahhoz, hogy a számukra kijelölt feladatot el tudják látni, „fejlődniük” kell. Ennek során más-más sejttípusok más-más feladatokra specializálódnak, így egymástól különbözővé válnak. A különbség tudományos néven differencia, tehát a sejtek fejlődésük során differenciálódnak. A folyamat neve differenciáció.

Fejtörő

Egy komoly próbatétel következik, ami a sejtosztódási típusok közti lényegi különbségekre mutat rá és itt nem bemutatott ismereteket is igényel. Meg tudod oldani?

Ha nem sikerült megfejtened, ajánljuk a „Sejtgyártás a magunk számára” és a  „Sejtgyártás a halhatatlanságunk érdekében” című bejegyzéseinket!