Die Meiose: Ablauf und Bedeutung

Die Meiose ist ein Prozess, bei dem aus einer Zelle mit einem diploiden Chromosomensatz (2n) vier haploide Tochterzellen (n) entstehen, die jeweils die Hälfte der Chromosomen der Mutterzelle (Ausgangszelle) besitzen. Diese Art der Reduktionsteilung tritt nur bei der geschlechtlichen Fortpflanzung auf und ist notwendig, um zu verhindern, dass sich die Chromosomenzahl bei jeder Generation verdoppelt.

Gametogenese: Bildung der Keimzellen

Der Prozess der Gametogenese (Gametenbildung) umfasst zwei aufeinanderfolgende meiotische Teilungen:

• Erste Reifeteilung (Meiose I): Die diploide (2n) Ausgangs- oder Keimzelle teilt sich in zwei haploide (n) Tochterzellen.
• Zweite Reifeteilung (Meiose II): Die beiden aus der ersten Teilung hervorgegangenen haploiden (n) Zellen teilen sich jeweils in zwei weitere haploide (n) Tochterzellen.

Phasen der Meiose

Erste Reifeteilung (Meiose I)

Interphase: Vor Beginn der Meiose I. In einer Zelle, die genetisches Material (DNA) vom Vater und von der Mutter enthält, wird die Meiose eingeleitet. Am Ende der Interphase erfolgt die DNA-Replikation, sodass jedes Chromosom aus zwei identischen Schwesterchromatiden besteht.

Prophase I:

• Die Chromosomen kondensieren und werden sichtbar.
• Homologe Chromosomen paaren sich (Synapsis), und es kommt zum Austausch von genetischem Material zwischen ihnen (Crossing-over).
• Die Kernhülle löst sich auf, und der Spindelapparat beginnt sich zu bilden.

Metaphase I: Die homologen Chromosomenpaare ordnen sich in der Äquatorialebene der Zelle an. Die Spindelfasern heften sich an die Zentromere der Chromosomen.

Anaphase I: Die homologen Chromosomenpaare werden getrennt und von den Spindelfasern zu den entgegengesetzten Zellpolen gezogen. Wichtig ist, dass die Schwesterchromatiden dabei verbunden bleiben. Die Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen auf die Tochterzellen erfolgt zufällig.

Telophase I: Die Chromosomen erreichen die Zellpole. Es bilden sich neue Kernhüllen um die Chromosomensätze, und die Zelle teilt sich (Zytokinese) in zwei haploide Tochterzellen. Die Chromosomen können sich teilweise dekondensieren.

Zweite Reifeteilung (Meiose II)

Die Meiose II verläuft ähnlich einer mitotischen Teilung, jedoch mit einem haploiden Chromosomensatz in den Ausgangszellen.

Prophase II: Sofern sich die Chromosomen nach der Telophase I dekondensiert haben, kondensieren sie erneut. Die Kernhülle löst sich gegebenenfalls wieder auf, und ein neuer Spindelapparat bildet sich in beiden Tochterzellen.

Metaphase II: Die Chromosomen (jeweils bestehend aus zwei Schwesterchromatiden) ordnen sich einzeln in der Äquatorialebene jeder Zelle an. Die Spindelfasern heften sich an die Zentromere.

Anaphase II: Die Schwesterchromatiden jedes Chromosoms werden am Zentromer getrennt und als eigenständige Chromosomen zu den entgegengesetzten Zellpolen gezogen.

Telophase II: Die Chromosomen erreichen die Pole. Es bilden sich neue Kernhüllen. Die Chromosomen dekondensieren zu Chromatin. Es erfolgen die Zellteilungen (Zytokinese), wodurch insgesamt vier haploide Tochterzellen entstehen, die jeweils eine einzigartige Kombination genetischer Informationen tragen.

Spezifische Gametogenese

Bei männlichen Individuen wird die Gametogenese als Spermatogenese bezeichnet und findet in den männlichen Geschlechtsorganen (Hoden) statt, wobei typischerweise vier funktionstüchtige Spermien entstehen.

Bei weiblichen Individuen heißt die Gametogenese Oogenese und wird in den weiblichen Geschlechtsorganen (Eierstöcken) durchgeführt. Hierbei entstehen in der Regel eine große Eizelle und kleinere Polkörperchen, die meist absterben.