Nguyên phân chia một tế bào thành hai tế bào con giống hệt nhau, đó là cách cơ thể lớn lên và thay tế bào cũ. Giảm phân thì chia một tế bào thành bốn tế bào chỉ mang một nửa bộ nhiễm sắc thể, lại còn được xáo trộn, đó là cách tạo ra trứng và tinh trùng. Một bên là máy phô tô, một bên là chia lại bộ bài.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Hai chữ này làm khổ không ít bạn học sinh vì tên gần giống nhau và hình vẽ nhiều kỳ, nhiều pha. Tập này mình bỏ bớt tên kỳ, giữ lại cái lõi: mỗi kiểu phân chia giải quyết bài toán gì.
Nguyên phân: chiếc máy phô tô của cơ thể
Mỗi tế bào thường của người mang bốn mươi sáu nhiễm sắc thể, xếp thành hai mươi ba cặp, một chiếc trong cặp từ bố và một chiếc từ mẹ. Trước khi chia, tế bào nhân đôi toàn bộ vật chất di truyền, rồi kéo mỗi bản về một phía, rồi thắt đôi.
Kết quả là hai tế bào con, mỗi cái vẫn đủ bốn mươi sáu nhiễm sắc thể, giống hệt tế bào mẹ. Đó là điều cơ thể cần khi lớn lên, khi lành vết xước, khi thay lớp da, lớp niêm mạc ruột liên tục bong ra.
Từ một hợp tử duy nhất, nguyên phân lặp lại rất nhiều lần để thành cơ thể bạn. Các tế bào sau đó chuyên hoá khác nhau, nhưng hầu hết vẫn mang cùng một bộ gen.
Sai sót nhỏ trong sao chép vẫn xảy ra, và cơ thể có hệ thống sửa lỗi. Khi việc kiểm soát nguyên phân hỏng, tế bào chia không ngừng, đó là một nét chung của ung thư.
Giảm phân: chia lại bộ bài để tạo trứng và tinh trùng
Nếu trứng và tinh trùng cũng mang đủ bốn mươi sáu nhiễm sắc thể, hợp tử sẽ có chín mươi hai, và thế hệ sau lại gấp đôi nữa. Giảm phân giải quyết chuyện đó bằng cách chia hai lần liên tiếp sau một lần nhân đôi, tạo ra bốn tế bào chỉ có hai mươi ba nhiễm sắc thể.
Điểm quan trọng là mỗi giao tử nhận đúng một chiếc từ mỗi cặp, chứ không nhận bừa. Khi trứng gặp tinh trùng, hai nửa ghép lại đủ hai mươi ba cặp như cũ.
Nhưng chiếc nào trong cặp đi về giao tử nào là ngẫu nhiên. Với hai mươi ba cặp, số tổ hợp có thể có là hơn tám triệu, chỉ tính riêng cách chia này.
Ở nữ, giảm phân tạo ra một tế bào trứng lớn và vài thể nhỏ bị bỏ đi, vì trứng cần giữ phần lớn chất dinh dưỡng. Ở nam, một lần giảm phân cho bốn tinh trùng.
Trao đổi chéo: vì sao anh chị em ruột không ai giống ai
Trong lần chia đầu của giảm phân, hai chiếc nhiễm sắc thể trong một cặp nằm sát nhau và có thể đổi cho nhau từng đoạn. Hiện tượng này gọi là trao đổi chéo. Sau đó, mỗi chiếc nhiễm sắc thể đã là một bản ghép giữa gen của ông và bà.
Cộng sự ngẫu nhiên khi chia cặp với trao đổi chéo, số kiểu giao tử khác nhau gần như không đếm xuể. Vì vậy anh chị em ruột, trừ cặp sinh đôi cùng trứng, đều mang một tổ hợp gen riêng dù cùng bố mẹ.
Đây là lý do giảm phân quan trọng với tiến hoá. Nó tạo ra đa dạng trong mỗi thế hệ, cho chọn lọc tự nhiên có nguyên liệu để làm việc.
Nói vui, nguyên phân giữ gìn bản gốc, còn giảm phân là nơi tạo hoá được phép sáng tạo.
Khi giảm phân chia sai: chuyện hội chứng Đao
Đôi khi hai chiếc nhiễm sắc thể trong một cặp không tách nhau mà cùng đi về một giao tử. Giao tử đó mang thừa một chiếc. Nếu thụ tinh, hợp tử sẽ có ba chiếc thay vì hai ở cặp đó.
Ba chiếc nhiễm sắc thể số hai mươi mốt là nguyên nhân của hội chứng Đao, còn gọi là hội chứng Down. Phần lớn trường hợp là do lỗi ngẫu nhiên khi chia, không phải do bố mẹ làm điều gì sai.
Các nghiên cứu ghi nhận nguy cơ lỗi chia này tăng dần theo tuổi người mẹ, một phần vì tế bào trứng được hình thành từ khi người mẹ còn là bào thai và nằm chờ suốt nhiều năm. Đó là lý do bác sĩ sản khoa tư vấn các xét nghiệm sàng lọc khi mang thai.
Chuyện sàng lọc làm gì, lúc nào, đọc kết quả ra sao là việc của bác sĩ. Điều mình muốn bạn nhớ là đằng sau một hội chứng di truyền thường là một sự cố cơ học rất nhỏ ở cấp tế bào.
Tự xem nguyên phân trên rễ hành
Đầu rễ là nơi tế bào nguyên phân mạnh nhất vì rễ đang dài ra. Đó là lý do bài thực hành kinh điển trong trường dùng chóp rễ hành. Bạn để củ hành lên miệng cốc nước vài ngày cho rễ mọc trắng, là có mẫu.
Ở phòng thí nghiệm, chóp rễ được cắt vài milimét, xử lý cho mềm, nhuộm màu rồi ép mỏng trên lam kính. Dưới kính hiển vi, bạn sẽ thấy phần lớn tế bào đang nghỉ, xen lẫn vài tế bào có nhiễm sắc thể co ngắn đậm màu, đang xếp hàng hoặc đang bị kéo về hai đầu.
Việc xử lý mẫu dùng axit nên phải làm dưới hướng dẫn của thầy cô, có kính bảo hộ và găng tay. Ở nhà, bạn chỉ cần làm phần trồng rễ và quan sát rễ mọc mỗi ngày.
Mỗi milimét rễ hành dài thêm là hàng nghìn lần phô tô nhỏ đã diễn ra trong im lặng. Thử đánh dấu chỗ rễ bằng bút rồi xem phần nào dài ra nhanh nhất nhé.
Câu hỏi thường gặp
Tế bào nào trong cơ thể không nguyên phân nữa?
Phần lớn tế bào thần kinh trưởng thành và tế bào cơ tim hầu như không phân chia nữa. Hồng cầu trưởng thành của người cũng không chia vì không còn nhân.
Giảm phân có xảy ra ở thực vật không?
Có. Cây có hoa dùng giảm phân để tạo hạt phấn và noãn. Nhờ đó cây con mọc từ hạt cũng mang tổ hợp gen mới, khác với cây con nhân bằng giâm cành, vốn là sản phẩm của nguyên phân.
Vì sao gọi là giảm phân?
Vì số nhiễm sắc thể giảm đi một nửa, từ bốn mươi sáu xuống hai mươi ba ở người. Còn nguyên phân giữ nguyên số nhiễm sắc thể, nên tế bào con được coi là nguyên vẹn như mẹ.
Nhân bản vô tính dựa vào nguyên phân hay giảm phân?
Dựa vào nguyên phân. Cây giâm cành, cây nuôi cấy mô hay con cừu Dolly nổi tiếng đều phát triển từ tế bào của một cá thể bằng những lần nguyên phân, nên mang bộ gen gần như giống hệt cá thể đó.
Một lần nguyên phân mất bao lâu?
Tuỳ loại tế bào và điều kiện, phần chia thật sự thường chỉ mất khoảng một giờ hoặc ít hơn. Phần lớn thời gian trong đời tế bào là giai đoạn chuẩn bị và làm việc giữa hai lần chia.
