الانشطار الثنائي في علم الأحياء
الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر اللاجنسي، وهو يحدث عادة في بدائيات النوى بشكل كبير، وفي النوى أحادية الخلية بشكل أقل، ويتم خلاله فصل الخلية الأم إلى خليتين جديدتين، وتنقسم المادة الوراثية إلى جزئين، وينفصل الكروموسومات الأصلية عند انشطار الخلية، ومع ذلك، يمكن لجميع الخلايا الناتجة من الانشطار الثنائي أن تكون متطابقة وراثيا، وهذا يعد عيبا كبيرا، وتوجد أنواع مختلفة من الانشطار الثنائي، بما في ذلك
- الانشطار الثنائي البسيط.
- الانشطار الثنائي الطولي.
- الانشطار الثنائي المائل.
- الانشطار الثنائي المستعرض.
خطوات الانشطار الثنائي
تحتوي كل خلية على المادة الوراثية التي تسمى `النوكليوتيد`، وتفتقر الخلايا البكتيرية إلى نواة. وكما ذكرنا، هناك أشكال وأنواع مختلفة للانشطار الثنائي. عند اكتمال النسخ المتماثلة، يتشكل خط فاصل يسمى `الحاجز`، ويعمل هذا الحاجز على فصل سيتوبلازم الخلايا بشكل فعال. ولا يحدث الانشطار الثنائي فقط في الخلايا البروكاريوتية، بل يحدث أيضا في بعض العضيات في الخلايا الحقيقية ذات النواة، ويتجلى ذلك في الطحالب التي تنقسم عن طريق الانشطار الثنائي وتستطيع إنتاج العديد من الخلايا في وقت واحد.
ومن خطوات الانشطار الثنائي:
- يتم استنساخ الحمض النووي فيها، وتتفكك البكتيريا وتكرر كروموسوماتها الخاصة، مما يؤدي إلى تضاعف محتواها بشكل أساسي.
- يحدث نمو الخلية بعد نسخ الكروموسوم، حيث تبدأ البكتيريا في النمو بشكل كبير لتستعد للانشطارها الثنائي، وذلك يتبعه زيادة في محتوى السيتوبلازم.
- في مرحلة فصل الحمض النووي، تتمدد الخلية ويتم تشكيل حاجز في الوسط، وتتم عملية فصل الكروموسومات في هذه المرحلة.
- يتم في خطوة تقسيم الخلايا تشكيل جدار خلوي جديد، وتنقسم الخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين جديدتين.
الانقسام المتساوي
قد يختلف الانقسام المتساوي عن الانشطار الثنائي ويستخدم الانقسام المتساوي في إنشاء خلايا جنسية للتكاثر الجنسي وتتكون عملية الانقسام المتساوي من ست خطوات رئيسية ، وقبل أن نتعرف على مراحل الانقسام المتساوي يجب أن نعلم أن في الانقسام المتساوي تقوم الخليه بنسخ كروموسوماتها وإنشاء البروتينات التي تخلق بدورها المغزل الانقسامي أثناء خطوة الطور البيني.
مراحل الانقسام المتساوي
- الطور الأول: تعد مرحلة الطور الأول من الانقسام المتساوي مهمة، حيث تلتف الكروموسومات بشكل محكم وتظهر بسمك أكبر، ويتم تشكيل البروتينات عن طريق ألياف المغزل.
- الطور الاستبدادي: يتميز الطور الاستبدادي بوجود العديد من الكروموسومات التي تصطف على خط الوسط للخلية وتلتصق بـ `ألياف المغزل`.
- الطور الصاعد: في مرحلة الانقسام الصاعد، نجد أن كل زوج من الكروماتيدات ينفصل إلى كروموسومين متطابقين، ثم تسحب ألياف المغزل كل مجموعة من الكروموسومات إلى الأطراف المتقابلة للخلية.
- الطور النهائي: في المرحلة النهائية، تبدأ الكروموسومات في الاسترخاء وتتفكك ألياف المغزل، ويبدأ الغشاء النووي في الترميم في هذه المرحلة.
- التحلل الخلوي: يمكن أن يحدث تحلل الخلايا عندما يقوم السيتوبلازم بالانقسام داخل الخلية الأم لتشكل خليتين ابنتين، ويحتوي كل منهما على نفس الحمض النووي وعدد الكروموسومات والنمط الجيني للخلية الأم .
الفرق بين الانشطار الثنائي والانقسام المتساوي
قد يشبه الانشطار الثنائي البكتيري الانقسام الفتيلي الذي يحدث في البشر وأنوية الكائنات الحية الأخرى في بعض الجوانب، وعلى الرغم من ذلك، فإن الانشطار الثنائي والانقسام المتساوي هما عمليتان مختلفتان. يحدث تكرار الحمض النووي فعليا خلال الانشطار الثنائي الذي يركز بشكل رئيسي على الأجسام الأولية للنوى، بينما يتم الانقسام المتساوي عن طريق نسخ الحمض النووي ويركز بشكل رئيسي على الحقائق النووية. أحد أفضل الأمثلة على ذلك هو الخلايا النباتية والحيوانية.
وحتى نفهم الأمر بشكل أوضح، يجب أن نفهم الفرق بين الخلايا ذات النواة البدائية والخلايا ذات النوى الحقيقية. فالخلايا ذات النواة البدائية هي تلك الخلايا البسيطة التي لا تحتوي على نواة أو عضيات، ويحتوي حمضها النووي على واحد أو اثنين من الكروموسومات الدائرية. أما الخلايا ذات النوى الحقيقية، فهي خلايا معقدة تحتوي على نواة وعضيات والعديد من الكروموسومات الخطية.
في كلا النوعين من الخلايا، يتم استنساخ الحمض النووي وعند فصله يتم تكوين خلايا جديدة ولكن بشكل أكثر تنظيما. ومثال على ذلك هو الخلايا البكتيرية التي تشهد انقساما ثنائيا أسرع من الانقسام المتساوي. يحدث ذلك لأن الخلية البكتيرية هي كائن حي كامل، لذا فإنها قد تحتاج إلى الانشطار الثنائي بدلا من الانقسام الذي يستخدم عادة للنمو والإصلاح.
أمثلة على الانشطار الثنائي
- في الواقع، نجد أن العديد من الكائنات الحية تستخدم الانشطار الثنائي كوسيلة للتكاثر، كما هو الحال مع البكتيريا على سبيل المثال.
- هناك أيضًا مجموعة أخرى من الكائنات الحية التي تتكاثر بالانشطار الثنائي، وهي البروتوزوا، ولكن هذه المجموعة تختلف عن البدائيات ذات النوى، حيث يمكن تكرارها وتقسيمها، ويختلفون في كيفية انقسام خلاياهم.
- يحدث الانشطار الثنائي في الأميبات، على سبيل المثال، ويحدث التحريك الخلوي فيها على أي مستوى، وبالتالي يكون الانشطار الثنائي غير منتظم بها.
- يعد السيراتيوم كائنًا أوليًا يعمل مباشرة على تحلل الخلايا، ويجب علينا عدم نسيان ذلك.
المراحل الأساسية لدورة الخلية
على الرغم من الاختلافات التي أوضحناها بين خلايا بدائيات النوى وحقيقيات النوى، نجد أن هناك العديد من السمات المشتركة في عملية الانقسام الخلوي نفسها، وعند التحدث عن المراحل الأساسية لدورة الخلية فنجد أنها تحدث في العادة بعد عملية انقسام الخلايا سواء كانت الخلية حقيقية النواة أو بدائية النواة.
دورة الخلية هي عملية تتضمن تسلسل النمو وتكرار الحمض النووي وانقسام الخلايا، وتمر بها جميع الخلايا، وتبدأ المرحلة الأساسية لها بعد الحركية الخلوية حيث تكون الخلايا الجديدة صغيرة جدًا وتزداد حجمها وتتقدم في مراحل أخرى تُسمى الطور البيني.
تُعتبر هذه المرحلة هي الأطول في دورة الخلية، وبعد الحصول على حجم كافٍ، تبدأ في إنتاج الحمض النووي والتكاثر الخلوي. ثم تخضع لمرحلة نمو خاصة تساعدها على اكتساب الطاقة، حيث يستهلك تكوين الحمض النووي الطاقة بشكل عام.
تحتوي بعضالكائنات الحية على خلية واحدة فقط، بينما تتكون البعض الآخر من تريليونات الخلايا، وتنتج كل هذه الخلايا خلايا إضافية بواسطة الانقسام الخلوي، ويمكن أن يتم الانقسام الثنائي والانقسام المتساوي في الخلايا كشكلين مختلفين لعملية الانقسام الخلوي
يعد كلاهما نوعًا من التكاثر غير الجنسي، حيث يقوم الخلية الأم بالانقسام لتشكيل خليتين متطابقتين، ويحدث الانشطار الثنائي أساسًا في بدائيات النوى (البكتيريا)، بينما يحدث الانقسام المتساوي فقط في الخلايا ذات النواة الحقيقية.