Mitóza, meióza a pohlavní rozmnožování Je na čase si udělat pořádek v pořadí jednotlivých fází dělení buněk: profáze, metafáze, anafáze a telofáze. A co se během nich odehrává?

Tentokrát se budu zabývat tím, jak jsou do populace začleňovány variace, ale myslím, že všichni víme, že jsme - když mluvím o nás, myslím tím lidský druh a vlastně také většinu eukaryotických organismů - jsme produkty sexuální reprodukce. Takže pokud tohle je první buňka, která má potenciál stát se Salem, my víme, že to je to ta první buňka - ještě chci říct, že tohle je jádro, mohl bych namalovat celou buňku, ale pojďme se soustředit pouze na jádro. Obsahuje dvacet tři chromosomů. Tedy, řeknu to takhle. Obsahuje čtyřicet šest chromosomů, dvacet tři od otce a stejně od matky - jedna, dva, tři, čtyři, pět, šest, sedm, osm, devět, deset, jedenáct, dvanáct, třináct, čtrnáct, patnáct, šestnáct, sedmnáct, osmnáct, devatenáct, dvacet, dvacet jedna, dvacet dva, dvacet tři od otce. A řekněme, že ten poslední pomáhá určit moje pohlaví, spíš ho určuje úplně. Tohle je můj Y chromosom. Řekněme, že mám dvacet tři homologních chromosomů, spíš jeden chromosom homologní ke každému z těchto, ale mám jich dvacet tři od mé matky, Jedna, dva, tři, čtyři, pět - myslím, že to chápete. Nakreslím jen několik z nich a tady máme chromosom X, který je vlastně jeden z chromozomů určujících pohlaví od mé matky. A my jsme se učili už dřív, že každý z těchto párů jsou homologní chromosomy, které vlastně kódují stejné geny, jeden od mého otce a jeden od mé matky. Takže ta první buňka, co se mohla stát mnou, ta vznikla oplozením vajíčka od mé matky - takže vajíčko mé matky. Prostě nakreslím celé vajíčko. Teď se zaměřím na DNA, takže DNA mé matky obsahovalo 23 chromosomů. Takže neobsahovalo žádné páry, toto je klíčové. Takže jedna, dva, tři, čtyři, pět - až dvacet tři, což byl chromozom X. Takže to je kombinace od mé matky. Spermie od mého otce. Nakreslím to tady. Namaluju spermii o dost větší, než ve skutečnosti je v porovnání k vajíčku. Tohle je vlastně jádro vajíčka a tohle je spermie s bičíkem, který jí pomáhá plavat, a má 23 chromosomů. Takže jedna, dva, tři, čtyři, pět - až dvacet tři, což byl chromozom Y. Udělám ten Y chromosom jinou barvou. Ještě poznámka, tohle sjednocení, to oplození, které nastává mezi spermií a tímto vajíčkem, kdy spermie pronikla do vajíčka a vznikla tak zygota, což je oplozené vajíčko mé matky, která obsahuje úplnou DNA od otce i matky. Tato úplně první buňka, která vznikla z oplozeného vajíčka, je zygota. Je to produkt oplození dvou gamet. Tohle je gameta a tohle je gameta. Jak spermie, tak vajíčko jsou příklady gamet. A proč tohle všechno dělám je, abych ukázal - a už jsem ten pojem zmínil, když jsme mluvili o variacích v populaci - že tohle obsahuje plný počet chromosomů. Obsahuje to dvacet tři párů a každý pár je pár homologních chromosomů. Oni kódují v podstatě totéž, jeden od otce i matky, dohromady čtyřicet šest jednotlivých chromosomů, dvacet tři od matky a dvacet tři od otce. Tyto gamety mají každá pouze dvacet tři chromosomů, pouze polovinu plného počtu. Všechno, co tady říkám, to číslo čtyřicet šest, dvacet tři párů nebo dvacet tři individuálních chromosomů, to jsou čísla pro člověka. Když bych mluvil o jiném druhu, mohl by mít deset nebo pět chromosomů. Ale jedna věc je pro všechny sexuálně se rozmnožující organismy stejná a to, že gamety mají poloviční počet chromosomů oproti zygotě. Můžete si to představit také tak, že je to polovina než má samotný organismus. Tak si to většinou představujeme. Když lidé mluví o polovičním počtu chromosomů, říkají, že je to haploidní počet. A tím se doslova myslí poloviční množství chromosomů. Je to velmi jednoduché na zapamatování, protože haploidní začíná na stejná dvě písmena jako "half" (angl. polovina). Haploidní počet u lidí je dvacet tři chromosomů. A teď se ptáte, když tohle je haploidní počet, jak tomu říkáš, když máš celou sadu chromosomů? Tak tomu říkám diploidní počet. A to se dá zapamatovat, protože di- je většinou předpona používaná pro označení, že je něco dvakrát a stejně tak máš dvakrát více chromosomů. Takže tohle je haploidní a tohle je diploidní počet, a to je u lidí, že ano? U organismu, kde diploidní počet je 2n, a s tímhle zápisem se občas setkáte, tak se chci ujistit, že jste s tím seznámeni, existují některé organismy, vlastně u všech organismů, pokud je diploidní počet 2n, pak je haploidní počet jeho půlka, takže jenom n. Takže v případě lidí je diploidní počet čtyřicet šest, n se rovná dvacet tři. Oplodněné vajíčko nebo i normální somatická či tělní buňka mají diploidní počet chromosomů, zatímco pohlavní buňka, tohle upřesním za moment, má haploidní počet chromosomů. Takže gamety, což jsou spermie nebo vajíčka, to jsou příklady gamet, oba příklady gamet, které mají poloviční počet, spojí se a vznikne zygota, která je úplně první buňkou s potenciálem, že se z ní stanu já. Ta má diploidní počet chromosomů. A tady bych rád trochu odbočil, protože to je fascinující. Mluvíme o přírodním výběru a dokonce dnes uvažujeme, do jaké míry se dnes projevuje, protože naše společnost není až tak drsné prostředí jako by byl svět, ve kterém bychom byli pronásledováni predátory a museli bychom žít v divoké přírodě a shánět potravu a všechno ostatní. Ale i tento proces oplození je neuvěřitelně soutěživý proces, protože spermie mého otce, která vyhrála tento zápas a oplodnila vajíčko mé matky, to byla vlastně úplně první z přibližně 200 milionů spermií. Původně jich bylo asi 200 milionů. V závodě mohlo být 200 až 300 milionů dalších spermií. Už při narození jsme tedy produkty intenzivního závodu mezi těmito mužskými - myslím, že je můžeme nazývat mužské gamety - mezi těmito spermiemi. Některé z nich mohly obsahovat různé mutace, díky nimž nevěděly, kterým směrem plavat, díky tomu se vydaly špatným směrem, možná měly některé špatné bičíky, které jim neumožnili plavat rychle, to už je jistý stupeň selekce na schopnost fungovat v určitém prostředí. Takže pokud se objeví nějaké mutace, které získali některé z těchto spermií, bude mnohem méně pravděpodobné, zvlášť pokud ovlivnily schopnost plavání, bude mnohem méně pravděpodobné, že tyto spermie budou ty vítězné. Takže nakonec, každý je produkt závodu 280 miliónů organismů, pokud pokládáme každou spermii za organismus, a vy jste produkt této vítězné kombinace. Takže, jak vidíme, někdy si připadáme na této planetě ztraceni. Jsme jeden z šesti miliard lidí, ale my už tak jsme produkt vcelku velkého úspěchu. Ale teď, když už známe tyto slovíčka, budeme mluvit trochu o zygotách a jak se zygoty stanou lidmi a potom jak tito lidé produkují gamety, které potom mohou oplodnit jiné lidské gamety za vzniku zygot. Všeobecná představa je, že ta úplně první buňka, která byla vlastně vajíčko mé matky oplodněné spermií od mého otce, to byla zygota, a hned jak byla úspěšně oplozena, obsahuje 2n - diploidní počet chromosomů v případě lidí, což ještě stále doufám, že jsem jedním z nich. Mám čtyřicet šest chromosomů. A později se tahle buňka začne rozdělovat znovu a znovu a znovu a pořád dokola. Budu dělat celou řadu videí na tento děj, ale rozděluje se to pomocí mechanismu zvaného mitóza. Mitóza je ve skutečnosti jenom buněčné dělení, kde vznikají kopie sebe samého. Začne se to dělit na dvě buňky, které - a vlastně, já to udělám takhle, protože to, jak to ve zkutečnosti funguje, je, že vzniklé buňky hned po rozdělení, nejsou dohromady o moc větší než ta původní buňka. Ale každá z těch buněk má 2n chromosomů, čtyřicet šest v případě lidí, a rozděluje se pořád dál, znovu a znovu. Takže nakonec - no, udělám to takhle. Tahle se pořád dělí až nakonec máte - tady použiju slova pro některé tyto prvotní shluky buněk, ale to až za chvíli. 2n, všechny tyhle jsou z genetického pohledu věrné kopie té původní buňky. A pak nakonec se začnou opravdu - začnou jich být hromady. Je jich bilión a všechny jsou duplikáty téhle buňky a všechny obsahují 2n počet chromosomů, diploidní počet chromosomů. Všechny mají můj úplný genetický materiál, ale podle toho, jak se dotýkají a co se vyskytuje kolem nich, se začnou rozlišovat, diferencovat. Takže tyhle všechny mají číslo 2n, všechny jsou diploidní. A mitóza - to je tenhle proces, celou tu dobu - jak se tahle buňka dělí do dvou buněk a tyhle dvě buňky do čtyř buněk a pořád dál. A pak se tyhle začnou diferenciovat. Možná, že tyhle buňky se nakonec stanou něčím, z čeho vznikne můj mozek. Z těchto buněk tady vznikne shluk, ze kterého později bude mé srdce. Tyhle buňky se změní na věc, která se postupně stane mými plícemi a tak dále. A nakonec vznikne člověk. Ale nemusí to být jenom člověk. Může to být kterýkoli druh, o kterém budeme zrovna mluvit. Takže já nakreslím člověka. Nakreslím nejlepší obrys člověka, kterého jsem schopný. Mluvíme o biliónech buněk. Nakreslím jenom velice jednoduchý obrys člověka. Když jsem byl na střední škole, byl jsem třídní umělec, takže bych nerad, aby tohle bylo považováno za reprezentaci mých skutečných uměleckých schopností. Dělám to jenom pro představu. Když bude dělení buněk pokračovat, vznikne člověk a tohle je člověk. Víme, že v téhle velikosti buňky nebylo možné pozorovat. Takže, většina lidských buněk, pokud tohle jsem já nebo vy, ty všechny jsou produktem mitózy, která začínala u zygoty a prostě se to pořád dělilo a dělilo a dělilo pomocí mitózy. Ale ony se diferencovaly. Jak jsem řekl, z některých z nich vzniknou mozkové buňky. Některé z nich se změní v srdeční buňky. Celý proces diferenciace je opravdu fascinující a budeme mluvit mnohem více, až budeme mluvit o kmenových buňkách. Ale otázka je, jak vlastně vznikají tyhle gamety? Jak vytvářím věci, z kterých se nakonec, pokud se budu reprodukovat, stanou tyto haploidní buňky? A to je to, co se děje ve vašich pohlavních orgánech. U muže se některé z těchto buněk stanou zárodečnými buňkami. A ty zárodečné buňky jsou součástí vašich reprodukčních orgánů. Takže řekněme, že tohle jsou zárodečné buňky. U muže by byly součástí pohlavních žláz, takže by byly tady. U ženy by byly součástí vaječníků. Tyto zárodečné buňky jsou produkty mitózy. Nakreslím zárodečnou buňku. Zárodečná buňka je produkt mitózy, mají ještě pořád 2n počet chromosomů. Je to pořád ještě diploidní buňka. Na zárodečných buňkách je zvláštní, že mají možnost buď pokračovat v mitóze a produkovat další zárodečné buňky, které jsou identické, vzniknou dvě stejné dceřiné zárodečné buňky, nebo mohou podstoupit meiózu. Meióza je v podstatě proces, kterým zárodečná buňka musí projít, aby vznikly gamety. Takže pokud tahle zárodečná buňka prodělá meiózu, a já udělám celé video o jejím mechanizmu, místo dvou buněk vznikají čtyři buňky, kde každá má poloviční počet chromosomů, takže tyto buňky jsou haploidní. V případě muže to budou spermatické buňky. Toto by byla spermie. V případě ženy to budou vajíčka, spermie nebo vajíčko jsou gamety. V posledních několika videích jsem mluvil hodně o mutacích a o tom, co to dělá druhům, ale přemýšlejte o tom, co se děje. Pokud mám mutaci v některé buňce tady, některé somatické buňce, některé tělní buňce, somatické buňce, ovlivnila by ta mutace nebo by mohla ta mutace nějak ovlivnit, co se stane mým dětem? Bude tato mutace přenesena na moje děti? No, ne. Protože v žádném případě něco, co se stane v této buňce, neovlivní, co nakonec předám do spermie. Bude to jenom náhodná mutace. Mohlo by to ovlivnit mou schopnost se reprodukovat. Například by to mohl - nedej Bože - mohl by to být nějaký typ rakoviny, zvláště pokud to vznikne v brzkém věku, mohl by to být nějaký typ smrtelné formy, která by mohla ovlivnit mojí schopnost reprodukce, ale neovlivní to tu skutečnou DNA, kterou předám svým potomkům. Pokud máte nějakou škodlivou mutaci tady, mohlo by to ovlivnit váš život nebo by mohla vzniknout rakovina a začít se šířit, ale neovlivnilo by to to, co se přenáší na vaše děti. Znaky, které budou přeneseny, nebo změny, které budou přeneseny, jsou ty, které se vyskytly v zárodečných buňkách. Když se vyskytnou mutace v zárodečných buňkách nebo během nebo během procesu meiózy, kde probíhá rekombinace DNA díky crossing-overu - to jsme viděli ve videu o variacích - přineslo by to nové formy či varianty, které by mohly být přeneseny na vaše děti. Tohle bych chtěl zdůraznit, protože je řeč o mutacích, že existují různé typy mutací. Jsou mutace, které nejsou přenášeny na vaše děti a to jsou ty, které se objevují v tvých somatických buňkách. Možná se některé z nich nijak neprojevují a pak to vážně neovlivňuje tvoji celkovou funkci, ale mutace, které buď vznikají v tvých zárodečných buňkách nebo při rekombinaci během meiózy, ty se přenesou na vaše děti. Ale i tady bych chtěl opatrně říct, že ne všechny. Protože si vzpomeňte, tohle je těžký závod. Takže ze všech - třeba 280 milionů - spermií, které ve stejnou dobu závodí o vajíčko, je možné, že některé z nich mají mutace. Aby se jedna z těchto mutací - nakreslím ty mutace v různých barvách. Tohle je fialová mutace. Tohle je modrá mutace. Ale aby se tahle mutace opravdu přenesla na moje potomky, spermie obsahující tuto mutaci by musela vyhrát závod. Takže selekce probíhá i na tomto stupni sexuální reprodukce, kde jsou vybírány věci, které jsou aspoň dostatečně dobré - myslím tím to, že spermie musí být aspoň tak dobrá, aby vyhrála - tohle je neuvěřitelně, neuvěřitelně soutěživý závod. Ta mutace, která způsobila deformaci spermie nebo jí neumožnila plavat nebo způsobila nějaké zvláštní chování, je jen velmi málo pravděpodobné, že tato mutace bude ta, nebo že tato buňka bude ta, která úspěšně oplodní vajíčko. Chtěl jsem vás jen uvést do problému. A to hlavní jsou opravdu slovíčka: haploidní, diploidní. Je to dost matoucí, když to slyšíte poprvé, ale znamená to doslova polovina z normálního počtu chromosomů. A v případě člověka by to bylo dvacet tři. Buňky s haploidním počtem chromosomů jsou gamety, u mužů spermie a u žen vajíčka. Ale všechny ostatní buňky v našem těle, všechny somatické buňky, jsou diploidní, což znamená s plnou sadou chromosomů, ty všechny mají kopii celé naší DNA. Testování DNA je tak zajímavé proto, že můžete vzít kteroukoli buňku a máte celou DNA. Máte všechny informace, které tu osobu geneticky popisují. Uvidíme se v dalším videu. - - - - - -