4.2 Mitose

Den perfekte tvedelingen

Når en celle skal dele seg, står den overfor en formidabel oppgave: den må gi hver av de to dattercellene en eksakt kopi av hele arvestoffet sitt. Ikke ett kromosom for mye, ikke ett for lite. Dette presisjonsarbeidet kalles mitose, og det sikrer at alle kroppscellene dine bærer nøyaktig samme genetiske informasjon.

Tenk på det som en nøye koreografert dans. Etter at DNA-et er kopiert i S-fasen, består hvert kromosom av to identiske søsterkromatider, festet sammen i et punkt kalt sentromeren. Mitosens jobb er å skille disse to nøyaktig, slik at hver dattercelle får én av hver. Resultatet er to genetisk identiske celler.

Hvorfor er dette så viktig? Mitose ligger bak vekst (fra én eggcelle til billioner av celler), reparasjon (når sår heler), vedlikehold (huden, blodet og tarmen fornyes konstant) og aseksuell formering hos encellede organismer. I dette kapittelet skal vi følge dansen steg for steg gjennom de fire fasene, se hvordan cytoplasmaet deles ulikt i dyr og planter, og forstå hvorfor mitose er så grunnleggende for alt liv.

De fire fasene -- en dans i fire akter

Mitose deles tradisjonelt i fire faser. Profase er den første og lengste. Her kondenserer det løse kromatinet til synlige kromosomer, der hvert kromosom nå tydelig viser sine to søsterkromatider. Nukleolus forsvinner, og kjernemembranen begynner å brytes ned. Samtidig vandrer sentriolene mot hver sin pol av cellen, og spindelapparatet -- et stillas av mikrotubuli -- begynner å bygges. Sent i profasen (kalt prometafase) løses kjernemembranen helt opp, og spindelfibrene fester seg til strukturer kalt kinetokorer på hvert kromosoms sentromer. Hvert kromosom har to kinetokorer, én på hver søsterkromatid, og de festes til spindelfibre fra motsatte poler -- det er denne smarte ordningen som senere sikrer at kromatidene trekkes hver sin vei.

I metafase, en kort fase, stiller alle kromosomene seg pent opp på en linje midt i cellen, kalt metafaseplaten eller ekvatorplanet. Kromosomene er nå maksimalt kondensert og lettest å se i mikroskop. Her holdes spindel-kontrollpunktet vakt: før cellen får gå videre, må alle kromosomer være riktig festet til spindelfibre fra begge poler, med riktig spenning. Er noe galt, venter cellen -- det hindrer feil i kromosomfordelingen.

Så kommer anafase, øyeblikket alt har bygget opp til. Proteinene (kohesiner) som holdt søsterkromatidene sammen, brytes ned, kromatidene skilles ved sentromeren, og hver blir nå et selvstendig kromosom. Spindelfibrene trekker dem til hver sin pol, mens cellen samtidig strekker seg lengre. Ved slutten av anafase ligger to identiske sett kromosomer ved hver pol -- hos mennesket 46 ved hver. Til slutt kommer telofase, som er nesten som profase i revers. Kromosomene løses opp til kromatin igjen, en ny kjernemembran dannes rundt hvert sett, nukleolus dukker opp, og spindelapparatet brytes ned. Cellen har nå to separate kjerner.

Cytokinese -- når cytoplasmaet deles

Mitosen har delt kjernen, men cellen er ennå ikke fysisk to. Nå gjenstår cytokinese -- delingen av cytoplasmaet. Interessant nok skjer dette på to helt forskjellige måter i dyr og planter, og forskjellen handler om celleveggen.

I dyreceller dannes en kløyvingsfure (cleavage furrow). En ring av aktinfilamenter og myosin legger seg rundt cellens midte og trekker seg sammen som et snørebelte. Cellen snøres gradvis inn fra utsiden, smalere og smalere, til den til slutt deles i to. Tenk på det som å stramme en hyssing rundt en ballong til den klemmes av.

I planteceller går det ikke an å snøre cellen inn -- den stive celleveggen ville stått i veien. I stedet bygges en ny vegg innenfra og ut. Vesikler fra golgiapparatet samler seg i cellens midtplan og fusjonerer til en celleplate. Denne platen vokser utover til den når den gamle cellemembranen, og det dannes en ny cellevegg mellom de to dattercellene. To ulike løsninger på samme problem -- og resultatet er det samme: to separate datterceller, hver med sin egen kjerne og sitt cytoplasma.

Det er nyttig å holde styr på hvordan kromosomtallet endrer seg gjennom det hele. Ta en menneskecelle med 2n = 46. I G1 har den 46 kromosomer og 46 kromatider. Etter S-fasen er det fortsatt 46 kromosomer, men nå 92 kromatider (to per kromosom). I metafase: fortsatt 46 kromosomer, 92 kromatider. Men etter anafase, når kromatidene er skilt, har hver halvdel 46 kromosomer og 46 kromatider. Nøkkelen er at antall kromosomer ikke endres før anafase -- DNA-mengden dobles i S-fasen og fordeles likt i delingen.

Hvorfor mitose betyr alt

Nå som vi forstår mekanikken, la oss løfte blikket: hvorfor er mitose så viktig? For flercellede organismer som oss er svaret nesten alt. Vekst: fra én befruktet eggcelle til de rundt 37 billioner cellene du består av. Vedlikehold og reparasjon: kroppen din er i konstant fornyelse. Hudcellene byttes ut omtrent hver andre til tredje uke, tarmcellene hver tredje til femte dag, og selv om røde blodceller lever rundt 120 dager, må de stadig erstattes. Hver gang du skraper opp et kne, er det mitose som bygger nytt vev.

Noen organismer tar dette enda lenger. Salamandere kan regenerere hele lemmer ved hjelp av celledeling, og mennesker kan til en viss grad regenerere leveren. For encellede organismer er mitose selve formeringen -- aseksuell reproduksjon som gir rask vekst av en populasjon der alt avkom er genetisk identisk (kloner).

Men denne kraften har en mørk side. Hva skjer hvis dansen går galt? Hvis spindel-kontrollpunktet svikter, kan kromosomer fordeles feil -- en feil kalt nondisjunction. Resultatet kan bli celler med feil antall kromosomer (aneuploidi). Får en kjønnscelle for eksempel et ekstra kromosom 21, kan barnet få Downs syndrom. Og når kontrollen over mitosen bryter helt sammen, slik at celler deler seg ukontrollert, kaller vi det kreft. Mitose er altså samtidig det som bygger og vedlikeholder oss -- og det som, når det løper løpsk, kan true livet. Det er nettopp denne balansen vi skal utforske videre i kapitlene om meiose og kreft.

Oppsummering

Mitose deler kjernen slik at to genetisk identiske datterceller dannes, hver med samme kromosomtall som modercellen. Etter S-fasen består hvert kromosom av to søsterkromatider festet i sentromeren.

Mitosen har fire faser: profase (kromosomene kondenserer, kjernemembranen brytes ned, spindel dannes, kinetokorer festes), metafase (kromosomene på metafaseplaten, spindel-kontrollpunktet vokter), anafase (søsterkromatidene skilles og trekkes til hver sin pol) og telofase (kjernemembraner dannes på nytt). Deretter deler cytokinese cytoplasmaet -- via kløyvingsfure i dyreceller og celleplate i planteceller.

Mitose er fundamentet for vekst, vedlikehold, reparasjon og aseksuell formering. Når den svikter -- ved nondisjunction eller tap av kontroll -- kan resultatet bli aneuploidi (som Downs syndrom) eller kreft.