Задание 8 ЕГЭ по биологии, порядок процессов при митозе и мейозе

В 1927 году в Будапеште, на Десятом Международном зоологическом конгрессе, английский врач Рональд Канти показал коллегам фильм, над которым просидел шесть лет, и зал увидел, как живые клетки в культуре ткани ползут, меняют форму, округляются и делятся надвое прямо на экране.

Почти сто лет спустя деление клетки есть в любом учебнике, и выпускник, открывая задание 8 ЕГЭ по биологии, обычно уверен, что фазы выучил еще в девятом классе. Уверенность понятна, только проверяют в этом задании другое. Названия фаз в нем почти не спрашивают. Даны процессы, например распад ядерной оболочки или расхождение хроматид, и их нужно выстроить в том порядке, в каком они идут в живой клетке. Начало ряда при этом может стоять где угодно, хоть в периоде G1, задолго до первых видимых признаков деления. Одним из самых трудных считается вариант про мейоз, где два деления идут подряд и похожие события повторяются дважды.

Порядок, который требует экзамен, ученые собирали по частям несколько десятилетий, и по ходу этой истории удобно пройти школьную цитологию для восьмого задания.

Кинопленка из Будапешта

Канти снимал покадрово, на камеру собственной конструкции, которая делала снимки через равные промежутки времени. Часы жизни клетки на экране сжимались в минуты. В кадре были клетки куриного эмбриона, клетки саркомы крысы и даже амеба.

Деление, которое зрители видели на пленке, в школьном курсе называется митозом, и его фазы идут в жестком порядке. В профазе хромосомы спирализуются, исчезают ядрышки, распадается ядерная оболочка, начинает формироваться веретено деления. В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки, нити веретена крепятся к их центромерам. Распад ядерной оболочки в любом ряду стоит раньше выстраивания хромосом по экватору, ведь пока оболочка цела, нитям веретена до хромосом не добраться.

В анафазе делятся центромеры, и сестринские хроматиды расходятся к противоположным полюсам. Телофаза возвращает клетке привычный вид, хромосомы деспирализуются, вокруг них снова собираются ядерные оболочки и появляются ядрышки. Последним идет цитокинез, деление цитоплазмы, после которого получаются две клетки с тем же набором хромосом, что был у материнской.

Самое неожиданное в фильме случалось после облучения, потому что деление останавливалось. Канти предполагал, что облучение может действовать избирательно на клетки злокачественных опухолей.

Фильм возили в США и Австралию, показывали на Даунинг-стрит, 10. В 1928 году на собрании в колледже Помона в Калифорнии зрители попросили прокрутить его еще раз, и показ повторили. Повторный сеанс устроили в пятницу утром. Биолог Хонор Фелл потом вспоминала, как сильно подействовал на всех будапештский сеанс, а историк науки Ханна Ландекер считает, что Канти больше других сделал для того, чтобы кино стало рабочим инструментом биологии.

Одного кинопленка Канти все же не показывала. Копирование ДНК на ней не видно, и промежуток между делениями легко принять за ожидание следующего раза. С той же картинкой в голове школьники до сих пор ставят интерфазу в конец ряда или вовсе о ней забывают.

Клубнелуковица безвременника

Через десять лет после будапештского показа из поломки деления сделали инструмент для получения растений с удвоенным числом хромосом. Безвременник осенний растет на сырых лугах и цветет в сентябре без листьев, листья у него появляются только весной. В его клубнелуковицах и семенах содержится колхицин, ядовитое вещество, которое мешает сборке веретена деления.

В декабре 1937 года Альберт Блейксли и Эймос Эвери из Колд-Спринг-Харбора опубликовали в «Журнале наследственности» статью о методах удвоения числа хромосом у растений с помощью колхицина, почти на двадцать журнальных страниц. При подходящих условиях после обработки получается клетка с удвоенным набором, и селекционеры пользуются этим, чтобы получать полиплоидные сорта.

Почему набор удваивается, хорошо объясняет порядок событий в клетке. К тому моменту, когда колхицин срывает сборку веретена, ДНК уже скопирована и каждая хромосома состоит из двух хроматид. Растаскивать их к полюсам нечему, нормальная метафазная пластинка у обработанных клеток часто не складывается.

Для задания из этой истории следует простое правило. Репликация ДНК в ряду всегда стоит раньше любой фазы митоза, включая самое начало профазы. Если среди процессов есть удвоение молекул ДНК, искать его нужно в первых позициях ответа.

Безвременник заодно напоминает о растительной клетке. У высших растений нет центриолей, которые у животных задают полюса веретена, но порядок фаз от этого не меняется. Различается в основном самый конец деления. У животных цитоплазму делит перетяжка, которая идет снаружи внутрь, а у растений жесткая стенка не дает клетке перешнуроваться, и изнутри наружу строится клеточная пластинка.

Корешок конского боба

Спустя полтора десятилетия, в 1953 году, когда Уотсон и Крик описали двойную спираль, в Лондоне решали вопрос попроще на вид. Когда именно в жизни клетки копируется ДНК? Алма Говард, уроженка Монреаля и выпускница университета Макгилла, и Стивен Пелк работали в радиобиологической группе больницы Хаммерсмит. Пелк незадолго до этого придумал собственный вариант авторадиографии, и он пригодился. Статьи Говард подписывала девичьей фамилией, хотя замужем была дважды.

Ткани животных давали слишком сильный радиоактивный фон, и исследователи перешли на корешки конских бобов. Радиоактивный фосфор-32 встраивался в новую ДНК, а авторадиография, то есть фотоэмульсия на срезе, показывала, в каких ядрах шел синтез.

Говард и Пелк нашли, что ДНК удваивается только в ограниченный отрезок интерфазы. Его назвали S, по первой букве слова «синтез», промежуток до него получил обозначение G1, промежуток после него G2.

С тех пор интерфаза в учебнике выглядит как три периода подряд. В G1 клетка растет, синтезирует белки и РНК, и к этому же времени удваиваются органоиды. Затем наступает S, период репликации, после которого каждая хромосома уже двухроматидная. Остаток интерфазы, G2, уходит на запасание энергии и подготовку к делению.

Интерфаза занимает большую часть клеточного цикла, нередко около девяти десятых его времени. Называть ее отдыхом между делениями неверно, именно в ней проходит почти вся подготовка к митозу.

Если ряд в задании начинается с G1, за ним следуют репликация ДНК, подготовка в G2 и только потом профаза с распадом ядерной оболочки. Перепутать G1 и G2 легко, когда помнишь их просто как буквы с цифрами, и гораздо труднее, если связать первый период с ростом, а второй с последними приготовлениями.

Икра морского ежа

Почти через три десятилетия, около июля 1982 года, в морской лаборатории в Вудс-Холе в Массачусетсе англичанин Тим Хант работал с яйцами морского ежа из рода арбация. Он заметил белок, который накапливался в клетках, а во время митоза исчезал, и назвал его циклином за эти циклические изменения. Статью об этом напечатали уже в 1983 году.

В 2001 году Хант получил Нобелевскую премию вместе с Лиландом Хартвеллом и Полом Нерсом. Хартвелл изучал мутантов пекарских дрожжей, застревавших на определенной стадии цикла, Нерс нашел у делящихся дрожжей ген, управляющий переходом к митозу. Премию присудили за открытие ключевых регуляторов клеточного цикла.

В кодификаторе ЕГЭ циклины отдельно не названы, хотя пункт «Клеточный цикл, его периоды и регуляция» в нем есть. Выпускнику хватит вывода, который следует из работ трех лабораторий. Клетка не берется за следующий шаг, пока не закончен предыдущий, поэтому фазы нельзя переставить местами, и порядок в задании 8 держится на биологии, а не на договоренности составителей.

Сами яйцеклетки появляются в результате мейоза, и на нем выпускники спотыкаются особенно часто. Первое деление начинается с долгой профазы, в которой гомологичные хромосомы сближаются попарно, происходит конъюгация, и между ними возможен кроссинговер, то есть обмен участками. В метафазе первого деления по экватору выстраиваются уже пары гомологов. В анафазе первого деления к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы, и каждая по-прежнему состоит из двух хроматид.

Между делениями лежит интеркинез, короткий промежуток, в котором ДНК не удваивается. Именно здесь ошибаются чаще всего, по привычке вставляя репликацию перед вторым делением, как перед обычным митозом.

Второе деление мейоза очень похоже на митоз. В его анафазе расходятся уже сестринские хроматиды, и в итоге из одной клетки получаются четыре с гаплоидным набором хромосом. Разница между двумя анафазами решает почти любой вариант про мейоз, и если в ряду встречаются оба процесса, расхождение гомологов всегда стоит раньше расхождения хроматид.

У животных половые клетки созревают по зонам. В зоне размножения клетки делятся митозом, потом в зоне роста увеличиваются без деления, а в зоне созревания вступают в мейоз. У сперматозоидов добавляется стадия формирования, когда появляются жгутик и акросома. Из одной клетки, вошедшей в мейоз, у мужчин получаются четыре сперматозоида, у женщин одна яйцеклетка и полярные тельца, которые погибают. Рост в таких рядах всегда стоит раньше мейоза.

Как задание 8 выглядит на экзамене

По проекту ЕГЭ по биологии 2027 года в работе 28 заданий, за них можно получить 57 первичных баллов, на всю работу отводится 3 часа 55 минут. Задание 8 стоит в первой части, относится к повышенному уровню и проверяет темы клетки и организма. Инструкция звучит так: «Установите последовательность процессов… Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр». В проекте демоверсии 2027 года даны пять процессов интерфазы и следующего за ней митоза, среди них репликация ДНК, разрушение ядерной оболочки и расхождение хромосом, а ответ записывается пятью цифрами, в ключе стоит 35124.

Полное совпадение с эталоном приносит 2 балла, и больше за задание первой части не бывает. Те же правила действуют для заданий 12 и 16, там тоже нужно выстроить последовательность. Один балл ставят, если неверные символы стоят не более чем на двух позициях, во всех остальных случаях выходит ноль. Лишний символ сверх эталона снимает еще балл, хотя ниже нуля оценка не опускается. Перестановка двух соседних процессов поэтому стоит одного балла, а неверно выбранное начало сдвигает весь ряд и обычно стоит обоих.

Методические рекомендации ФИПИ по итогам 2025 года показывают, где эти баллы теряются. Вариант задания 8 о мейозе и цитокинезе дал средний процент выполнения 13, полный балл получили 9 участников из ста, еще 8 из ста получили один балл. Вариант про интерфазу и кариокинез, начинавшийся с G1, выполнили на 30 процентов. Отдельно в рекомендациях замечено, что у участников второй группы подготовки задания первой части на соответствие, последовательность и работу с таблицей выполнены хуже базовых, разница от 20 до 30 процентов.

Хитрого подвоха в варианте про мейоз нет, задание требует удержать в голове два деления подряд и не потерять между ними ни одного шага. Терять на этом баллы по-настоящему обидно, ведь все нужное есть в школьном учебнике. Мейоз и подсчет хромосом по фазам встречаются и во второй части, в задании 27 с развернутым ответом, так что подготовка к восьмому заданию работает сразу на два номера.

Как готовиться к заданию 8

Решать такие задания лучше с карандашом в руке. До того как расставлять цифры, у каждого процесса подписывается фаза или период, и только потом собирается ряд. Варианты про мейоз удобнее решать отдельной пачкой, заранее выписав полную цепочку двух делений вместе с интеркинезом и сверяя с ней каждый ответ. К декабрьскому пробнику разумно пройти два круга, сначала открытый банк ФИПИ, затем варианты прошлых лет.

Выпускнику 2027 года этот план нужен уже сейчас. Десятикласснику цитология еще предстоит, и привычку подписывать фазы полезно завести с первой же темы. Младшему брату или сестре перед ОГЭ хватит основы, ведь митоз и мейоз есть и в кодификаторе ОГЭ, и начинать там стоит с того, зачем нужно каждое деление, чем они различаются и как при них меняется число хромосом.

Частые вопросы про задание 8 ЕГЭ по биологии