Зміст
Про генетичну спадкоємність можна думати багатьма способами. В одному сенсі йдеться про послідовну реплікацію генетичної інформації з батьківської клітини на дві дочірні клітини. Ще одна перспектива зосереджена на наступності батьківських рис у потомстві. На більш високому рівні можна переглянути ефекти еволюції на генофонд у популяції видів. Зрештою, всі ці ідеї залежать від ДНК, або дезоксирибонуклеїнової кислоти, яка підтримує генетичну спадкоємність, але також вносить генетичні зміни.
ДНК і Ти
Ваші фізичні, біохімічні та певною мірою поведінкові риси походять від вашого генетичного матеріалу, що міститься у 23 парах - материнських та батьківських наборах - хромосом, навантажених ДНК, у кожній клітині вашого тіла. Гени, що містять близько 2 відсотків вашої ДНК, кодують білки, які виражають ваші риси. Перш ніж клітина може розділитися, вона повинна дублювати хромосоми, щоб кожна дочірня клітина отримала повний комплемент. Клітина починає цей процес з реплікації своєї ДНК, створюючи дві копії кожної ДНК дволанцюжкової молекули. Реплікувані нитки утворюють на кожній хромосомі двічі, звані хроматидами. Точна реплікація ДНК є основним ключем до генетичної спадкоємності.
Мітоз: великий поділ
Ядерна мембрана клітини охоплює хромосоми в гостинному середовищі. Після реплікації ДНК клітина починає ядерний поділ, процес називається мітозом. На початку цього процесу подвійні хроматидні хромосоми товщають і конденсуються, а ядерна мембрана клітини починає розпадатися. Мікротрубочки, прикріплені до структур, відомих як центросоми, захоплюють кожну хромосому і вирівнюють її по центральній осі клітини. Потім хроматиди розщеплюються, створюючи два набори дочірніх хромосом. Коли мітоз закінчується, кожна дочірня клітина, що розвивається, отримує один набір хромосом. Ядерні мембрани повертаються по мірі поділу клітини в процесі цитокінезу. Таким чином, мітоз забезпечує генетичну спадкоємність у поколіннях клітин.
Мейоз: сексуальна альтернатива
Генетичну спадкоємність не слід плутати з відсутністю варіацій. Те, що ти схожий на обох батьків, але не тотожний ні одному, багато в чому пояснюється варіацією, введеною мейозом, який виробляє статеві клітини або гамети. Протягом двох клітинних циклів спеціальні клітини піддаються мейозу та утворюють гамети, що містять лише один набір хромосом, змішаний набір, що містить одну копію кожної хромосоми, випадково поставленої з будь-якого батьківського набору. Мейоз додає ще більшої мінливості, схрещуючи материнські та батьківські копії деяких хромосом, обмінюючи частини ДНК і створюючи по суті нові хромосоми з унікальним генетичним вмістом. При заплідненні випадкове спаровування яйцеклітини та сперми відновлює повну кількість хромосом, що контролюють риси потомства.
Мутанти можуть вітати
Мутації - це спонтанні зміни інформаційного вмісту гена. Якщо мутація відбувається в гаметі, потомство може успадкувати мутацію. Деякі мутації приносять користь і можуть створити еволюційну перевагу, навіть приводячи до появи нових видів. Інші мутації залишаються непоміченими, але деякі можуть бути шкідливими та створювати, можливо, фатальні або виснажливі генетичні дефекти. Еволюція та природний відбір усувають небажані мутації, допомагаючи забезпечити генетичну спадкоємність ознак, які допомагають виду виживати.