กระบวนการสร้างเซลล์ สืบพันธุ์ (Gametogenesis)เป็น กระบวนการ ทางชีวภาพที่เซลล์ต้นกำเนิดแบบดิพลอยด์หรือแฮพลอยด์ undergoes การแบ่งเซลล์และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ แบบแฮพลอยด์ที่เจริญเต็มที่ ขึ้น อยู่กับวงจรชีวิตทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิต กระบวนการสร้างเซลล์ สืบพันธุ์เกิดขึ้นโดย การแบ่ง แบบไมโอซิ ส ของเซลล์สืบพันธุ์ แบบดิพลอยด์ ไปเป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่มีเพศแตกต่างกัน หรือโดยการแบ่งแบบไมโทซิสตัวอย่างเช่นพืชสร้างเซลล์สืบพันธุ์ผ่านการแบ่งแบบไมโทซิสในแกมี โทไฟ ต์ แกมีโทไฟต์เจริญเติบโตจากสปอร์แบบแฮพลอยด์หลังจากไมโอซิสของสปอร์ การมีอยู่ของระยะแฮพลอยด์หลายเซลล์ในวงจรชีวิตระหว่างไมโอซิสและกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เรียกว่าการสลับรุ่น (Alternation of generations )

สัตว์สร้างเซลล์สืบพันธุ์โดยตรงผ่านกระบวนการไมโอซิสจากเซลล์ สืบพันธุ์แบบดิพลอยด์ ในอวัยวะที่เรียกว่าต่อมเพศ ( อัณฑะในเพศผู้และรังไข่ในเพศเมีย) ^{[ 1 ]}ในการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เซลล์สืบพันธุ์ที่มีลักษณะทางเพศแตกต่างกันจะแยกตัวเป็นเซลล์สืบพันธุ์ดั้งเดิมจาก เซลล์ ที่มีศักยภาพ หลายอย่าง ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 2 ]}เพศผู้และเพศเมียของสายพันธุ์ที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะมีรูปแบบการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน

• กระบวนการสร้างสเปิร์ม (เพศชาย): เซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ถูกผลิตขึ้นในอัณฑะของเพศชาย เซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่ หรือสเปอร์มาโทโกเนียจะผ่านกระบวนการสร้างสเปิร์มในช่วงวัยรุ่น เพื่อให้เจริญเติบโตเป็นสเปิร์ม สเปอร์มาโทโกเนียเป็นเซลล์ดิพลอยด์ที่ขยายใหญ่ขึ้นเมื่อแบ่งตัวแบบไมโทซิส เซลล์เหล่านี้เรียกว่า สเปอร์มาโทไซต์ขั้นต้น เซลล์ดิพลอยด์เหล่านี้จะแบ่งตัวแบบไมโอซิสเพื่อสร้างสเปอร์มาโทไซต์ขั้นที่สอง สเปอร์มาโทไซต์ขั้นที่สองเหล่านี้จะแบ่งตัวแบบไมโอซิสครั้งที่สองเพื่อสร้างสเปิร์มที่ยังไม่เจริญเต็มที่ หรือ สเปอร์มาติด สเปอร์มาติดเหล่านี้จะผ่านกระบวนการสร้างสเปิร์มเพื่อพัฒนาไปเป็นสเปิร์ม ฮอร์โมน LH, FSH, GnRH และแอนโดรเจน เป็นเพียงส่วนหนึ่งของฮอร์โมนที่ช่วยส่งเสริมกระบวนการสร้างสเปิร์ม
• กระบวนการสร้างไข่ (เพศหญิง): กระบวนการสร้างไข่เริ่มต้นขึ้นในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน โดยเซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่แบบดิพลอยด์ เรียกว่าโอโอโกเนียจะเจริญเติบโตภายในรังไข่กลายเป็นโอโอไซต์ขั้นต้นจากนั้นจะ undergo การแบ่งตัวแบบไมโอซิสและคงอยู่ในระยะโพรเฟส Iจนกระทั่งถึงวัยเจริญพันธุ์ การแบ่งตัวแบบไมโอซิส I เสร็จสมบูรณ์จะให้โอโอไซต์ขั้นที่สองและโพลาร์บอ ดีแรก โอโอไซต์ขั้นที่สองจะเริ่มการแบ่งตัวแบบไมโอซิส II และคงอยู่ในระยะเมตาเฟส II จนกระทั่งเกิดการปฏิสนธิและกลาย เป็นไข่ที่เจริญเต็มที่และโพลาร์บอดีที่สอง กระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยฮอร์โมนต่างๆ เช่น LH , FSH , GnRH ,เอสโตรเจนและโปรเจสเตอโรน

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เซลล์สืบพันธุ์จะกลายเป็นแกมีโทโกเนีย การพัฒนาของตัวอ่อนในเพศชายและเพศหญิงนั้นเหมือนกัน

โดยทั่วไปแล้ว แกมีโทโกเนียถือเป็นระยะเริ่มต้นของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ อย่างไรก็ตาม แกมีโทโกเนียเองก็เป็นเซลล์ที่สืบทอดมาจากเซลล์สืบพันธุ์ดั้งเดิม (PGCs) ที่อพยพจากเอนโดเดอร์ม ด้านหลัง ของถุงไข่แดงไปตามลำไส้ส่วนท้ายจนถึงสันอวัยวะสืบพันธุ์พวกมันเพิ่มจำนวนโดย การแบ่งเซลล์ แบบไมโทซิสและเมื่อพวกมันไปถึงสันอวัยวะสืบพันธุ์ในระยะตัวอ่อนตอนปลายแล้ว จะถูกเรียกว่าแกมีโทโกเนีย เมื่อเซลล์สืบพันธุ์พัฒนาไปเป็นแกมีโทโกเนียแล้ว เซลล์เหล่านั้นจะไม่เหมือนกันระหว่างเพศชายและเพศหญิงอีกต่อไป

จากแกมีโทโกเนีย เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมียจะพัฒนาแตกต่างกัน โดยเพศผู้พัฒนาผ่านกระบวนการสเปิร์ม (spermatogenesis) และเพศเมียพัฒนาผ่านกระบวนการโอโอเจเนซิส (oogenesis) อย่างไรก็ตาม ตามธรรมเนียมแล้ว รูปแบบต่อไปนี้เป็นรูปแบบทั่วไปสำหรับทั้งสองเพศ:

การสร้างเซลล์ สืบพันธุ์ในหลอดทดลอง (IVG) เป็นเทคนิคการพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ที่สร้างขึ้นในหลอดทดลองกล่าวคือ "การสร้างไข่และอสุจิจากเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพหลายอย่างในจานเพาะเลี้ยง" ^{[ 3 ]} ปัจจุบันเทคนิคนี้สามารถทำได้ในหนู และมีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จในมนุษย์และลิงที่ไม่ใช่มนุษย์ในอนาคต^{[ 3 ]} วิธีนี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างเซลล์อสุจิและไข่ได้โดยการตั้งโปรแกรมเซลล์ผู้ใหญ่ใหม่ ด้วยวิธีนี้ พวกเขาสามารถเพาะเลี้ยงตัวอ่อนในห้องปฏิบัติการได้ แม้ว่าจะเป็นเทคนิคที่มีแนวโน้มที่ดีในการต่อสู้กับโรค แต่ก็ก่อให้เกิดปัญหาทางจริยธรรมหลายประการ^{[ 4 ]}

รา, สาหร่าย และพืชดั้งเดิมสร้างโครงสร้างแฮพลอยด์พิเศษที่เรียกว่าแกมีแทงเจียซึ่งเป็นที่ผลิตแกมีตผ่านกระบวนการไมโทซิส ในราบางชนิด เช่นไซโกไมโคตา แกมีแทงเจียเป็นเซลล์เดี่ยวที่อยู่ปลายของไฮฟาซึ่งทำหน้าที่เป็นแกมีตโดยการรวมตัวกันเป็นไซโกตโดยทั่วไปแล้ว แกมีแทงเจียเป็นโครงสร้างหลายเซลล์ที่แตกต่างกันไปเป็นอวัยวะเพศผู้และเพศเมีย:

• อับเรณู (ตัวผู้)
• อาร์เคโกเนียม (ตัวเมีย)

ในพืชดอก เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ (มีสองเซลล์เสมอ) ถูกสร้างขึ้นภายในท่อละอองเรณู (ใน 70% ของสายพันธุ์) หรือภายในละอองเรณู (ใน 30% ของสายพันธุ์) โดยการแบ่งตัวของเซลล์สืบพันธุ์เป็นนิวเคลียสของสเปิร์มสองนิวเคลียส ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ การแบ่งตัวนี้อาจเกิดขึ้นขณะที่ละอองเรณูกำลังก่อตัวในอับเรณู (ละอองเรณูแบบสามเซลล์) หรือหลังจากผสมเกสรและท่อละอองเรณู เจริญเติบโตแล้ว (ละอองเรณูแบบสองเซลล์ในอับเรณูและในยอดเกสรตัวเมีย) ส่วนเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียถูกสร้างขึ้นภายในถุง เอ็มบริโอของไข่

ในพืชดอก การแบ่งตัวของเซลล์สืบพันธุ์ออกเป็นสองนิวเคลียสของสเปิร์ม ส่งผลให้เกิดการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ (สองเซลล์เสมอ) ซึ่งเจริญเติบโตภายในละอองเรณู (ใน 30% ของสายพันธุ์) หรือท่อละอองเรณู (ใน 70% ของสายพันธุ์) ตามลำดับของพืช กระบวนการนี้อาจเกิดขึ้นก่อนการผสมเกสรและการเจริญเติบโตของท่อละอองเรณู ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ หรือในขณะที่ละอองเรณูยังคงก่อตัวอยู่ในอับเรณู (ละอองเรณูมีสามเซลล์) (ละอองเรณูมีสองเซลล์ในอับเรณูและในเกสรตัวเมีย) ภายในถุงเอ็มบริโอของไข่ เซลล์สืบพันธุ์เพศเมียจะถูกสร้างขึ้น

ไมโอซิสเป็นคุณลักษณะสำคัญของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ แต่หน้าที่ในการปรับตัวของไมโอซิสยังคงเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่ เหตุการณ์สำคัญระหว่างไมโอซิสคือการจับคู่ของโครโมโซมคู่เหมือนและการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างโครโมโซมคู่เหมือน กระบวนการนี้ส่งเสริมการสร้างความหลากหลายทางพันธุกรรมที่เพิ่มขึ้นในหมู่ลูกหลานและการซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอโดยการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมเพื่อส่งต่อไปยังลูกหลาน เพื่ออธิบายหน้าที่ในการปรับตัวของไมโอซิส (รวมถึงการสร้างเซลล์สืบพันธุ์และวัฏจักรทางเพศ) ผู้เขียนบางคนเน้นความหลากหลาย^{[ 5 ]}และบางคนเน้น การ ซ่อมแซมดีเอ็นเอ^{[ 6 ]}

แม้ว่าไมโอซิสจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ แต่หน้าที่ของมันในการปรับตัวยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ในสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ไมโอซิสเป็นการแบ่งเซลล์ชนิดหนึ่งที่ส่งผลให้มีโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์น้อยลง^{[ 7 ]}

ผลกระทบจากความเหมือนกันทางโครงสร้าง

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและพืชมีความแตกต่างที่สำคัญสองประการ ประการแรก ในพืชไม่มีสายเซลล์สืบพันธุ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เซลล์ที่สร้างแกมีโทไฟต์เพศผู้หรือเพศเมียจะแยกตัวออกมาจากเนื้อเยื่อเจริญสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ที่กำลังพัฒนาในพืชที่โตเต็มวัยและสร้างลักษณะทั้งหมดของดอกไม้ (ทั้งโครงสร้างแบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ) ประการที่สอง การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสจะตามด้วยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ในพืช เซลล์พี่น้องที่ไม่ใช่เซลล์สืบพันธุ์จะเชื่อมต่อกับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย (เซลล์ไข่และเซลล์กลาง) (เซลล์ไซเนอร์จิดและเซลล์แอนติโพดัล) ไมโครสปอร์แฮพลอยด์จะผ่านการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์เจริญเติบโตและเซลล์สืบพันธุ์ในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ เซลล์สืบพันธุ์จะผ่านการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสครั้งที่สอง ส่งผลให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์สองเซลล์

เหตุการณ์ก่อนไมโอซิส หลังไมโอซิส ก่อนไมโทซิส หรือหลังไมโทซิส ล้วนเป็นไปได้หากมีการสร้างรอยประทับทางพันธุกรรมในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมีย อย่างไรก็ตาม หากเซลล์ลูกเพียงเซลล์เดียวได้รับรอยประทับจากเซลล์แม่หลังจากไมโทซิส จะส่งผลให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียสองเซลล์ที่มีหน้าที่แตกต่างกัน หรือเซลล์อสุจิสองเซลล์ที่มีหน้าที่แตกต่างกัน การกำจัดหมู่เมทิล (Demethylation) พบได้ในละอองเรณูหลังจากไมโอซิสครั้งที่สองและก่อนไมโทซิสของเซลล์สืบพันธุ์ ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้ นอกจากความแตกต่างของละอองเรณูแล้ว ยังมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและองค์ประกอบของดีเอ็นเอต่างๆ เกิดขึ้นด้วย การดัดแปลงเหล่านี้เป็นขั้นตอนที่เป็นไปได้สำหรับการลบและ/หรือการตั้งโปรแกรมใหม่ของรอยประทับทางพันธุกรรมทั่วทั้งจีโนมที่เกิดขึ้นในสัตว์ ในระหว่างการเจริญเติบโตของเซลล์อสุจิ ดีเอ็นเอเพศผู้จะถูกกำจัดหมู่เมทิลอย่างกว้างขวางในพืช ในขณะที่ในสัตว์นั้นกลับตรงกันข้าม

• การสร้างสเปิร์มในหลอดทดลอง
• กระบวนการสร้างไมโครแกมมีต
• นัลลิโซมิก