การแบ่งเซลล์ (cell division) คือ การเพิ่มจำนวนของเซลล์ (cell) สิ่งมีชีวิต เพื่อการเจริญเติบโต การรักษาซ่อมแซมร่างกายส่วนที่สึกหรอ และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่คงไว้ซึ่งสารพันธุกรรม การเพิ่มจำนวนเซลล์เกิดขึ้นตลอดเวลาตั้งแต่ครั้งเป็นเซลล์ตัวอ่อนเกิดปฏิสนธิไปจนกระทั่งตาย กระบวนการนี้เกิดขึ้นไม่หยุดตั้งแต่เป็นตัวอ่อนในท้องแม่ เจริญเติบโตคลอดออกมาเป็นทารก เติบโตเป็นวัยเด็ก วัยรุ่น ผู้ใหญ่ วัยชรา และเซลล์จะหยุดแบ่งตัวลงเมื่อมนุษย์เสียชีวิต ดังนั้น ขั้นตอนแบ่งเซลล์จึงเป็นเรื่องสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต 

เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับ การแบ่งเซลล์ (Cell Division) 

   กระบวนการเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตจะมี 2 ขบวนการ เกิดสลับกันไป คือ การแบ่งตัวของนิวเคลียส (karyokinesis) และการแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (cytoplasm) ซึ่งเมื่อการแบ่งตัวของนิวเคลียสสิ้นสุดแล้ว ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมทันที  2 ขบวนการนั้น ได้แก่

1. การแบ่งตัวของนิวเคลียส (karyokinesis) มี 2 ลักษณะ คือ

  1.1. การแบ่งนิวเคลียสแบบ ไมโทซิส (mitosis) 

  1.2. การแบ่งนิวเคลียสแบบ ไมโอซิส (meiosis) จำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน

       1.2.1. meiosis I

       1.2.2. meiosis II

3. การแบ่งตัวของไซโทพลาสซึม (cytokinesis) มี 2 ลักษณะ คือ

  3.1. การเกิดร่องแบ่ง (Furrow Type) 

  3.2. การสร้างผนังกั้น (Cell Plate Type)

โดยแต่ละกระบวนการนั้น สามารถอธิบายได้ดังนี้

1. การแบ่งตัวของนิวเคลียส (karyokinesis) แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ

   1.1. การแบ่งนิวเคลียสแบบ mitosis คือ การกระบวนการเพิ่มจำนวนเซลล์ในร่างกาย (Somatic Cell) เพื่อการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism) เช่น พืช สัตว์ และมนุษย์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และเป็นการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช อย่างเช่น ในบริเวณเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด ปลายรากของพืช หรือเนื้อเยื่อบุผิว ไขกระดูกสัตว์ เป็นต้น ซึ่งมีลักษณะการเพิ่มจำนวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยเซลล์ที่เกิดมาใหม่นั้นมีคุณสมบัติ ปริมาณโครโมโซม หน่วยพันธุกรรมภายในเท่าเดิมและเหมือนเซลล์ตั้งต้นทุกประการ การแบ่งตัวแบบ mitosis นี้ สามารถจำแนกออกเป็น 5 ระยะ หรือที่เรียกว่า “วัฎจักรเซลล์” ดังนี้

   i) ระยะอินเตอร์เฟส (interphase) เป็นระยะพักตัวและเตรียมความพร้อมในการแบ่งจำนวนเซลล์ ในระยะนี้เซลล์จะมีการเจริญเติบโตเต็มที่ มีกระบวนการเมทาบอลิซึม (metabolism) สูง มีการสะสมวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์สารอาหารต่าง ๆ มีการสังเคราะห์สารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอ (DNA) เพิ่มขึ้น มีการจำลองตัวโครโมโซมเพิ่ม 1 ชุด เพื่อเตรียมความพร้อมในการแบ่งตัวในระยะต่อไป

   ii) ระยะโพรเฟส (Prophase) โครงสร้างของโครโมโซมจะเป็นรูปตัวเอกซ์ (X) เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear membrane) และนิวคลีโอลัส (nucleolus) ภายในเซลล์จะค่อย ๆ สลายตัวไป ส่วนของเซนโทรโซม (centrosome) จะเริ่มสร้างเส้นใยสปินเดิล (spindle fiber) ที่แข็งแรง เพื่อเป็นโครงสร้างของเซลล์ ซึ่งประกอบด้วย ไมโครทูบูลส์ (microtubules) และโปรตีนอื่น ๆ จากนั้นแซนโทรโซมจะเคลื่อนไปยังขั้วทั้งสองของเซลล์ที่ทำให้เส้นใยสปินเดิลยืดออก 

   iii) ระยะเมทาเฟส (metaphase) ในระยะนี้ไมโครทูบูลส์ในเส้นใยสปินเดิลจะจับตัวกับโครโมโซมที่ไคนีโทคอร์ (kinetochore) โครโมโซมจะถูกดึงให้เรียงตัวอยู่แนวเส้นระนาบเดียวกันตรงกลางเซลล์ ซึ่งแนวระนาบที่โครโมโซมเรียงตัวกันนี้เรียกว่า เมทาเฟสเพลท (metaphase plate) 

   iv) ระยะแอนาเฟส (anaphase) โครมาทิดแต่ละอันในคู่โครโมโซมจะถูกดึงให้แยกออกจากันไปสู่ขั้วเซลล์คนละด้าน โครโมโซมภายในเซลล์เพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เท่า ซึ่งเป็นกระบวนการเพิ่มจำนวนเซลล์เพื่อให้เกิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์

   v) ระยะเทโลเฟส (telophase) โครมาทิดถูกดึงมายังบริเวณขั้วเซลล์และจับกลุ่มกันเป็นโครโมโซมลูก (daughter chromosome) เส้นใยสปิดเดิลสลายตัว มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส เกิดนิวคลีโอลัสใหม่อีกครั้งในนิวเคลียส และกลายเป็นเซลล์ที่มีนิวเคลียสเพิ่มขึ้นเป็น 2 ส่วน 

   1.2. การแบ่งนิวเคลียสแบบ meiosis คือ การกระบวนเพิ่มจำนวนเซลล์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นในอวัยวะสืบพันธุ์ เพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ อย่างเช่น ไข่ในเพศหญิง (ovum) และอสุจิในเพศชาย (sperm) ซึ่งเป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อให้เกิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์จะเหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว โดยเซลล์ที่เกิดใหม่เหล่านี้ เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธุ์ จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในของสารพันธุกรรมหรือการแปรผันทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต การแบ่งแบบ ไมโอซิส จะมีกระบวนการต่อเนื่องกัน 2 รอบ เรียกการแบ่งรอบแรกว่า meiosis I และเรียกการแบ่งรอบสองว่า meiosis 2 ซึ่งมีลักษณะที่แตกต่างกัน ดังนี้

   1.2.1. การแบ่งเพิ่มจำนวนเซลล์แบบ meiosis I เป็นระยะแบ่งเซลล์ที่ทำให้ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ โดยแต่ละเซลล์มีจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์เดิม เรียกว่า แฮพลอยด์เซลล์ (n) ระหว่างที่แบ่งเซลล์นั้นจะมีกระบวนการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครมาทิด (Crossing Over) ในโครโมโซมคู่เหมือน ทำให้เกิดการพัฒนาความหลากหลายของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป เมื่อกระบวนการดำเนินไปจนถึงการกำเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ก็จะเริ่มการเพิ่มจำนวนเซลล์แบบ meiosis ขั้นตอนที่ 2 ต่อทันที ซึ่งมีขั้นตอนในการแบ่งตัวดังนี้

   i) ระยะอินเตอร์เฟส 1 เป็นระยะสะสมวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์อาหารต่างๆ เพื่อเตรียมความพร้อมของเซลล์ในการแบ่งตัว

   ii) ระยะโพรเฟส 1 เป็นระยะที่สายโครมาทินพันตัวกับแท่งโครโมโซม โครโมโซมมีการแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างกัน ที่เป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

   iii) ระยะเมทาเฟส 1 คู่โฮโมโลกัสโครโมโซมเกิดกระบวนการเรียงตัวเป็น 2 แถวคู่กันอยู่กลางเซลล์

   iv) ระยะแอนาเฟส 1 เป็นระยะของการเกิดเป็นโครโมโซมที่มีลักษณะเป็นแฮพลอยด์เซลล์ (n) โดยคู่โฮโมโลกัสโครโมโซมถูกดึงให้แยกตัวออกไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์

   v) ระยะเทโลเฟส 1 เป็นระยะที่มีการสร้างเยื่อหุ้วนิวเคลียสและเกิดการแบ่งแยกส่วนไซโทพลาซึมจนเกิดเป็นเซลล์ลูก 2 เซลล์ที่ถูกแบ่งเป็น 2 กลุ่มไปยังแต่ละขั้วของเซลล์ โดยเซลล์จะลักษณะเป็นแบบแฮพลอยด์เซลล์ (n) และโครโมโซมเกิดการคลายตัวและพร้อมที่จะเข้าสู่ระยะ meiosis II

   1.2.2. การแบ่งเพิ่มจำนวนเซลล์แบบ meiosis II เป็นกระบวนการต่อมาจากระยะแรก ทำให้จำนวนเซลล์ใหม่เพิ่มขึ้นจาก 2 เซลล์เป็นเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ ไม่มีการจำลองตัวของดีเอ็นเอ และเซลล์ใหม่ที่ได้จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม โดยกระบวนการเพิ่มจำนวนเซลล์จะมีลักษณะคล้ายกับการแบ่งแบบ ไมโทซิส เว้นแต่ไม่มีการสังเคราะห์โครโมโซมใหม่ ดังนี้

   i) ระยะโพรเฟส 2 เยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไป โครโมโซมหดสั้นมากขึ้นจนทำให้เห็นแท่งโครโมโซมได้อย่างชัดเจน

   ii) ระยะเมทาเฟส 2 โครโมโซมเรียงตัวกันในแนวกึ่งกลางเซลล์

   iii) ระยะแอนนาเฟส 2 แท่งโครโมโซมถูกดึงแยกจากกันกลายเป็นแท่งเดียว และไปรวมกันอยู่ที่แต่ละขั้วของเซลล์

   iv) ระยะเทโลเฟส 2 ไมโครโซมมารวมกันที่ขั้วเซลล์และมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียสจนได้ 4 นิวเคลียส ซึ่งแต่ละนิวเคลียสมีโครโมโซมเป็นแบบแฮพลอยด์เซลล์ (n) หลังจากนั้นจึงเกิดการแบ่งไซโทพลาซึมได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ และโครโมโซมในนิวเคลียสจะเริ่มคลายตัวกลับเป็นสายยาว

2. การแบ่งตัวของไซโทพลาซึม (cytokinesis)

   เมื่อกระบวนการแบ่งตัวของนิวเคลียสสิ้นสุดลง เซลล์ก็จะเริ่มการแบ่งตัวของไซโทพลาซึมต่อทันที เป็นการแบ่งที่ทำให้ได้เซลล์ลูก 2 เซลล์ที่มีคุณสมบัติและลักษณะเหมือนเซลล์ตั้งต้นทุกประการ ซึ่งกระบวนการแบ่งตัวของไซโทพลาสซึมในเซลล์พืชและสัตว์จะมีลักษณะการเพิ่มจำนวนเซลล์แตกต่างกัน ดังนี้

   2.1. การเกิดร่องแบ่ง (furrow type) เป็นการเพิ่มเซลล์ในสัตว์ โดยเกิดการเคลื่อนตัวของไมโครฟิลาเมนท์ (microfilament) หรือเส้นใยโปรตีนที่อยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ทั้ง 2 ด้านจะคอดกิ่วเข้าสู่ใจกลางเซลล์ ที่เรียกว่า furrow type ซึ่งเกิดจากแบ่งไซโทพลาซึมของเซลล์สัตว์ออกเป็น 2 ส่วน จนกลายเป็นเซลล์ใหม่ขึ้นเป็นจำนวน 2 เซลล์

   2.2. การสร้างผนังกั้น (cell plate type) เป็นการเพิ่มเซลล์ในพืช โดยจะเกิดเซลล์เพลท (cell plate) ขึ้นตรงบริเวณกึ่งกลางเซลล์ แล้วขยายตัวออกไปด้านข้างทั้ง 2 ของเซลล์ กลายเป็นผนังเซลล์ (cell wall) ที่จะแยกนิวเคลียสออกจากกัน

   ดังนั้น สรุปได้ว่า การแบ่งเซลล์ เป็นกระบวนการสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต เพื่อการเจริญเติบโตของร่างกาย การซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ และเพื่อการสืบพันธุ์

ที่มาข้อมูล

• https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/33911
• https://ngthai.com/science/28058/cell-division/
• https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/65617/-scibio-sci-
• https://sites.google.com/site/nanooncell/home/kar-baeng-sell-khxng-sing-mi-chiwit
• https://pccpcell.wordpress.com/การแบ่งเซลล์
• https://cse.wu.ac.th/wp-content/uploads/2017/02/การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส.pdf