Sukulinjasolut ovat monisoluisen organismin soluja, jotka ovat erilaistuneet tai eristettyjä siten, että ne synnyttävät jälkeläisiä normaalin lisääntymisen aikana [1] .
Tyypillisesti tällainen tartunta tapahtuu seksuaalisen lisääntymisen kautta ; se on yleensä prosessi, johon liittyy systemaattisia muutoksia geneettisessä materiaalissa, muutoksia, jotka tapahtuvat rekombinaation , meioosin ja hedelmöityksen tai esimerkiksi syngamian aikana. On kuitenkin olemassa monia poikkeuksia, mukaan lukien prosessit, kuten erilaiset apomiksis- , autogamia- , automiksi- , kloonaus- tai partenogeneesimuodot . [2] [3] Sukusoluja kutsutaan yleisesti sukusoluiksi tai sukusoluiksi . [neljä]
Esimerkiksi sukusolut , kuten siittiö tai munasolu , kuuluvat sukusoluihin. Tämä koskee soluja, jotka jakautuessaan tuottavat sukusoluja ( gonosyyttejä tai gametosyyttejä), ja soluja, jotka tuottavat niitä (gametogonia), ja kaikkea, mikä sisältää tämän polun tsygoottiin , soluun, josta organismi kehittyy. [neljä]
Sukupuolisesti lisääntyvissä organismeissa ituradan ulkopuolella olevia soluja kutsutaan somaattisiksi soluiksi . Tämä termi viittaa kaikkiin kehon soluihin paitsi sukusoluihin. Mutaatiot , rekombinaatiot ja muut ituradan geneettiset muutokset voivat siirtyä jälkeläisiin, toisin kuin muutokset somaattisissa soluissa. [5] Tämä ei koske vegetatiivisesti lisääntyviä organismeja, kuten joitakin sieniä [6] ja monia kasveja. Esimerkiksi monet sitrushedelmälajikkeet , [7] Rosaceae - heimon kasvit ja jotkut Asteraceae -suvun kasvit , kuten voikukka , tuottavat siemeniä apomiktisesti, kun somaattiset diploidisolut korvaavat munasolun tai varhaisen alkion. [kahdeksan]
Kuten August Weismann ehdotti ja huomautti , ituradan solut ovat kuolemattomia siinä mielessä, että ne ovat osa soluja, jotka ovat lisääntyneet loputtomasti aivan elämän alusta lähtien ja, mahdollisuutta lukuun ottamatta, voisivat jatkaa niin loputtomiin. [9] Useimpien organismien somaattiset solut voivat kuitenkin lähestyä tätä mahdollisuutta vain rajoitetusti ja erityisolosuhteissa. Nyt tiedetään, että tämä ero somaattisten ja itusolujen välillä on osittain keinotekoista ja riippuu erityisistä olosuhteista ja solun sisäisistä mekanismeista, kuten telomeerien pituudesta ja sen kontrolleista, kuten selektiivisestä telomeraasiaktiivisuudesta sukusoluissa, kantasoluissa jne. [10] Weisman , kuitenkin toimi kauan ennen kuin sellaiset mekanismit tunnettiin, puhumattakaan epigeneettisistä mekanismeista tai edes kromosomien geneettisestä roolista, ja hän uskoi, että sukusolujen ja somaattisten solujen välillä oli selvä laadullinen ero, vaikka hän ymmärsi, että somaattiset solut erottua sukusoluista. [9] Monet hänen näkemyksensä muuttuivat väistämättä hänen elämänsä aikana, ja George Romens keskusteli pitkään joistakin seuranneista epäjohdonmukaisuuksista . [11] Weismannilla ei kuitenkaan ollut illuusioita ideoidensa rajoituksista, koska hänellä ei ollut varmaa tietoa järjestelmien luonteesta, joita hän ajatteli tai tutki, ja hän keskusteli näistä rajoituksista avoimesti ja analyyttisesti. [9]
Kaikki monisoluiset organismit eivät erilaistu somaattisiksi ja itulinjoiksi [12] , mutta ihmisen erikoistuneen teknisen väliintulon puuttuessa lähes kaikki paitsi yksinkertaisimmat monisoluiset rakenteet tekevät niin. Tällaisissa organismeissa somaattiset solut ovat yleensä käytännössä totipotentteja , ja yli vuosisadan ajan on tiedetty, että sienisolut kokoontuvat uusiksi sieniksi sen jälkeen, kun ne on erotettu siivilöimällä ne siivilän läpi. [6]
Sukulinjasolu voi viitata solulinjaan, joka kattaa useita yksilöiden sukupolvia – esimerkiksi iturata, joka yhdistää minkä tahansa elävän organismin hypoteettiseen viimeiseen yleismaailmalliseen yhteiseen esi -isään , josta kaikki kasvit ja eläimet ovat peräisin.
Kasvit ja alkueläimet, kuten sienet (Porifera) ja korallit (Anthozoa), eivät muodosta erillistä itulinjaa, jolloin syntyy sukusoluja monipatenteisista kantasolulinjoista, joita myös normaalit somaattiset kudokset tuottavat. Siksi todennäköisimmin solujen itulinjan eristäminen kehitettiin ensin monimutkaisissa eläimissä, joilla on monimutkainen ruumiinsuunnitelma, eli kahdenvälisesti symmetrisissä eläimissä. On olemassa useita teorioita sukusolujen ja kehon solujen tiukan erottamisen alkuperästä. Sukusolupopulaation eristäminen alkion alkuvaiheessa voi edistää monimutkaisen monisoluisen organismin somaattisten solujen välistä yhteistyötä. [13] Toinen viimeaikainen teoria viittaa siihen, että varhainen ituradan erottelu on kehittynyt rajoittamaan haitallisten mutaatioiden kertymistä mitokondriogeeneissä monimutkaisissa organismeissa, joissa on korkea energian tarve ja mutaatioiden nopea kertymisnopeus mitokondrioiden DNA:ssa. [12]
Reaktiivisia happilajeja (ROS) muodostuu aineenvaihdunnan sivutuotteina. Sukulinjasoluissa ROS on luultavasti tärkein syy DNA-vaurioille , jotka DNA:n replikoituessa johtavat mutaatioihin . 8-hydroksiguaniinia , guaniinin hapetettua johdannaista , tuotetaan spontaanilla hapetuksella hiiren ituradan soluissa, ja solujen DNA:n replikaation aikana se aiheuttaa GC-TA- transversiomutaation . [14] Tällaisia mutaatioita esiintyy kaikissa hiiren kromosomeissa sekä gametogeneesin eri vaiheissa .
Mutaatioiden esiintymistiheys soluissa gametogeneesin eri vaiheissa on noin 5–10 kertaa pienempi kuin somaattisissa soluissa sekä spermatogeneesin [15] että oogeneesin aikana . [16] Alhaisemmat mutaatioiden määrät ituradan soluissa verrattuna somaattisiin soluihin näyttävät johtuvan tehokkaammasta DNA-vaurion korjaamisesta , erityisesti korjaamisesta homologisen rekombinaation aikana sukusolumeioosin aikana . [17]
Ihmisistä noin viidellä prosentilla eloon jääneistä jälkeläisistä on geneettisiä häiriöitä, ja näistä noin 20 prosenttia johtuu uusista sukusolujen mutaatioista. [viisitoista]