Mistä solut tulevat?

3D-kuva hiiren solusta jakaantumisen loppuvaiheessa (telofaasi). (Kuva: Lothar Schermelleh)

Joskus puraiset vahingossa huulta tai naarmutat polvia. Parissa päivässä huomaat kuitenkin haavojen kadonneen. Onko se taikuutta? Tai olisiko sille jokin toinen selitys?

Joka päivä, joka tunti, joka sekunti yksi elämälle tärkeimmistä asioista tapahtuu – solumme jakautuvat. Kun solu jakautuu, muodostuu uusia soluja. Yksi solu jakautuu kahdeksi ja kaksi jakautuu neljäksi jne. Tätä prosessia kutsutaan solun jakautumiseksi ja solun uusiutumiseksi, koska uusia soluja syntyy, kun vanhoja kuolee. Solujen kyky jakautua on ainutlaatuinen eläville organismeille.

Miksi solut jakautuvat?

Solujen jakautumiselle on monta syytä. Polvien naarmuuntuessa solut jakautuvat korvatakseen vanhat, kuolleet tai vaurioituneet solut. Solujen jakautuminen mahdollistaa myös kasvamisen. Kasvaminen ei johdu siitä, että solut muuttuisivat suuremmiksi vaan siitä, että solujen jakautuessa niiden määrä kasvaa. Ihmisen kehossa lähes kaksi biljoonaa solua jakautuu päivittäin.

Kuinka monta solua kehossasi on?

Jokainen meistä on saanut alkunsa yhdestä ainoasta solusta, jota kutsutaan munasoluksi. Kun kasvat aikuiseksi, kehossasi on biljoonia soluja. Ja kyllä, tarkoitamme biljoonia “B”:llä.

Mistä solut tietävät, milloin pitää jakautua?

Jakautuvaa solua kutsutaan “emosoluksi”. Emosolu jakautuu kahdeksi “tytärsoluksi”. Tämä toistuu solusykliksi kutsutussa prosessissa.

Keuhkosyöpäsolun jakautuminen (Kuva: NIH)

Solut säätelevät jakautumista viestimällä toisilleen kemiallisesti erityisten proteiinien eli sykliinien avulla. Nämä signaalit toimivat kuten kytkimet, jotka kertovat soluille, milloin jakautua ja milloin ei. Solujen jakautuminen on tärkeää, jotta haavat voivat parantua ja kasvaminen on mahdollista. Solujen täytyy myös lopettaa jakautuminen tarvittaessa. Ongelmat jakautumisen keskeyttämisessä voivat johtaa syöpäsairauteen.

Osa soluista, kuten ihosolut, jakautuvat jatkuvasti, koska tarvitsemme uusia ihosoluja korvaamaan menetettyjä soluja. Tiesitkö, että yhden minuutin aikana menetämme noin 30 000 - 40 000 ihosolua? Tämä tarkoittaa sitä, että menetämme päivässä jopa 50 miljoonaa ihosolua. Siinä on paljon ihoa korvattavaksi, mikä tekeekin solujen jakautumisesta niin tärkeää. Osa jakautumiskykyisistä soluista jakautuu paljon harvemmin.

Miten solut jakautuvat?

Solu voi jakautua solutyypistä riippuen kahdella eri tavalla, mitoosin tai meioosin avulla. Näillä jakautumistavoilla on eroja. Mitoosissa yksi solu jakautuu kahdeksi samanlaiseksi soluksi, joilla on sama määrä kromosomeja. Mitoosi soveltuu hyvin kasvun, korjaamisen ja ylläpidon tarpeisiin. Meioosin avulla solu jakautuu neljään eri soluun, joilla on puolet vähemmän kromosomeja. Tämä kromosomimäärän väheneminen on tärkeää lisääntymiselle ja luo edellytyksiä geneettiselle monimuotoisuudelle. 

Mitoosi

Somaattiset solut - ne, jotka kykenevät jakautumiseen - jakautuvat prosessissa, jota kutsutaan mitoosiksi. (Huom! Mitoosilla tarkoitetaan usein pelkästään tumanjakautumista.) Suurin osa kehomme kudoksista ja elimistä koostuu somaattisista soluista. Sukusolulinjan (iturata) soluista muut kuin sukusolujen kantasolut jakautuvat myös mitoottisesti. 

Mitoosista on keskeistä muistaa se, että syntyvillä tytärsoluilla on sama määrä kromosomeja ja sama DNA kuin emosolulla. Mitoosissa syntyviä tytärsoluja kutsutaan diploidisiksi soluiksi. Diploidisilla soluilla on kaksinkertainen kromosomisto. Mitoosi ei normaalisti toimivissa terveissä soluissa mahdollista geneettistä vaihtelua, sillä tytärsoluilla on täsmällinen kopio emosolun DNA:sta.

Mitoosissa muodostuu kaksi identtistä diploidista tytärsolua. Tässä esitellään mitoosin päävaiheet. (Kuva: Mysid from Science Primer and National Center for Biotechnology Information)

Mitoottinen solusykli

Solun jakautumista edeltävää aikaa kutsutaan interfaasiksi. Solujen jakautumisia tapahtuu ihmiskehossa jatkuvasti (muistathan, että kehossasi tapahtuu 2 biljoonaa solunjakautumista joka päivä), mutta silti jokainen solu käyttää valtaosan ajastaan juuri interfaasi-vaiheessa. Interfaasin aikana solu valmistautuu jakautumaan ja aloittamaan solusyklin. Silloin solu kerää ravintoaineita ja energiaa. Emosolu valmistaa myös kopion DNA:sta jaettavaksi kahdelle tytärsolulle.

Mitoosiin kuuluu useita solusyklin vaiheita – interfaasi, profaasi, prometafaasi, metafaasi, anafaasi, telofaasi ja sytokineesi – jotta saadaan onnistuneesti tuotettua uusia diploidisia soluja.

Mitoottinen solusykli sisältää useita eri vaiheita, joiden seurauksena muodostuu kaksi diploidista tytärsolua. Esittelemme jokaisen vaiheen fluoresenssimikroskoopin avulla. Saat lisätietoa vaiheesta klikkaamalla kuvaa. (Kuva: OpenStax College with modified work by Mariana Ruiz Villareal, Roy van Heesheen, and the Wadsworth Center.)

Solun jakaantuessa jotkin soluelimet jaetaan tytärsoluille. Esimerkiksi mitokondriot voivat kasvaa ja jakautua interfaasin aikana niin, että molemmat tytärsolut saavat niitä riittävästi. Golgin laite sitä vastoin hajoaa ennen mitoosia ja muodostuu uudelleen molempiin tytärsoluihin. Parhaillaan tutkitaan sitä, mitä soluelimille tapahtuu ennen jakaantumista, jakaantumisen aikana ja sen jälkeen. (Voit lukea lisää solun osista ja soluelimistä klikkaamalla tästä.

Meioottinen solun jakautuminen

Meioosi on toinen tavoista, joilla solu voi jakautua. Meioosin myötä syntyy sukusoluja, kuten munasoluja ja siittiöitä. Mitä meioosista olisi tärkeintä muistaa? Jokaisella meioosin myötä syntyneellä solulla on yksilöllinen geneettinen perimä. Meioosin jälkeen sukusolut voivat liittyä yhteen luodakseen uuden eliön.

Meioosin seurauksena suvullinen lisääntyminen tuottaa runsaasti geneettistä muuntelua. Meioosin aikana pieni osa jokaisesta kromosomista irtoaa ja liittyy toiseen kromosomiin. Tätä kutsutaan tekijäinvaihdunnaksi eli “crossing over” -ilmiöksi tai “geneettiseksi rekombinaatioksi”. Geneettinen rekombinaatio mahdollistaa sen, että samojen vanhempien munasoluista ja siittiöistä alkunsa saaneet jälkeläiset ovat erilaisia keskenään.

Meioosissa on kaksi päävaihetta - vähennysjakautuminen (Meioosi I) ja tasausjakautuminen (Meioosi II). Meioosin lopputuloksena syntyy neljä haploidista tytärsolua, joiden geneettinen perimä poikkeaa toisistaan ja emosolusta. Yksityiskohtaisempaa tietoa klikkaamalla tästä. (Kuva: Science Primer from the National Center for Biotechnology Information.)

Meioosi tapahtuu kahdessa vaiheessa, joita kutsutaan vähennysjakautumiseksi (Meioosi I) ja tasausjakautumiseksi (Meioosi II). Meioosin ensimmäisen vaiheen aikana kromosomien määrä puolittuu ja tapahtuu tekijäinvaihduntaa eli “crossing overia”. Tasausjakautumisessa geneettisen perimän määrä puolittuu solun jokaisessa kromosomissa. Lopputuloksena on neljä haploidista tytärsolua. Haploidisilla tytärsoluilla on vain yksinkertainen kromosomisto, niillä on siis puolet vähemmän kromosomeja kuin emosolulla.

Meioosia edeltää välivaihe eli interfaasi. Emosolu valmistautuu välivaiheen aikana solun jakautumiseen keräämällä ravintoaineita ja energiaa sekä kopioimalla DNA: n. Meioosin eri vaiheissa DNA:ta muovataan geneettisen rekombinaation avulla ja jaetaan sitten neljälle haploidiselle tytärsolulle.

Muistisääntönä voit pitää sitä, että mitoosi auttaa meitä kasvamaan ja meioosin vuoksi olemme kaikki ainutlaatuisia!

Lähteet:

Bianconi E, Piovesan A, Facchin F, Beraudi A, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, Strippoli P, Canaider S. Ann. An estimation of the number of cells in the human body.  Retrieved March 14, 2014 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23829164.

Original animal cell and E. Coli cell video from National Institute of Genetics via Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Movie_4._Cell_division.ogv