Meiose: Ablauf und Phasen der Zellteilung erklärt

Was ist die Meiose?

Die Meiose ist eine spezielle Form der Zellteilung, bei der die Anzahl der Chromosomen halbiert wird. Die genetische Information der vier daraus resultierenden Zellen ist aufgrund des genetischen Austausches zwischen homologen Chromatiden nicht identisch. Dieser Prozess erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Teilungsschritten, der Meiose I und der Meiose II, mit zwei Interphasen. In der zweiten Interphase findet keine DNA-Replikation statt.

Die erste meiotische Teilung

In der ersten meiotischen Teilung findet die genetische Rekombination statt, wodurch die Anzahl der Chromosomen halbiert wird. Sie gliedert sich in vier Phasen:

Prophase I

Die Prophase I ist das längste Stadium, das Monate oder sogar Jahre dauern kann. In dieser Phase ereignen sich die wichtigsten Phänomene der Meiose. Sie wird üblicherweise in fünf Stadien unterteilt:

• Leptotän
• Zygotän
• Pachytän
• Diplotän
• Diakinese

Die wesentlichen Ereignisse sind: Die Chromosomen verkürzen sich und werden sichtbar. Die homologen Chromosomen paaren sich Punkt für Punkt über ihre gesamte Länge (Synapsis). Dabei bildet sich ein Komplex, der als Tetrade (vier Chromatiden) bezeichnet wird. Es kommt zum Austausch von Genfragmenten zwischen homologen Chromosomen (Crossing-over), was zur Genrekombination führt. Die homologen Chromosomen trennen sich anschließend, bleiben aber an den Stellen des Crossing-overs, den sogenannten Chiasmata, verbunden. Die Chromosomen erreichen ihre höchste Verdichtung, und die Chromatiden werden sichtbar.

Die Kernmembran und der Nukleolus lösen sich auf. Zwischen den Diplosomen bildet sich die Spindel aus. Die Kinetochor-Mikrotubuli beginnen sich zu formen.

Metaphase I, Anaphase I und Telophase I

Die Metaphase I ähnelt der mitotischen Metaphase, jedoch ordnen sich die Chromosomen als Tetraden (zwei homologe Chromosomen mit jeweils zwei Chromatiden) in der Äquatorialebene an. In der Anaphase I erfolgt die Trennung der homologen Chromosomen (jeweils zwei Chromatiden mit ausgetauschter Information) durch die Auflösung der Chiasmata. In der Telophase I regenerieren sich der Nukleolus und die Kernhülle. Die Chromosomen durchlaufen eine leichte Dekondensation. Die beiden resultierenden Zellen bleiben zusammen mit dem Zytoplasma durch die Membran getrennt.

Die zweite meiotische Teilung

Nach einer kurzen Pause, in der das genetische Material nicht dupliziert wird, beginnt die zweite Reifeteilung der Meiose. Dieser Prozess ähnelt der Mitose. Die Spindeln bilden sich senkrecht zur ersten Teilungsebene aus. Es folgen die Prophase II und die Metaphase II, in der sich die Chromosomen (mit zwei Chromatiden) in der Äquatorialebene anordnen. In der Anaphase II trennen sich die Zentromere, und die einzelnen Chromatiden werden von den Kinetochorfasern zu den Polen gezogen. Schließlich folgen die Telophase II und die Zytokinese.

Biologische Funktion der Meiose

Am Ende der Meiose entstehen vier haploide Zellen mit der halben Anzahl an Chromosomen, die durch die genetische Rekombination unterschiedliche Erbinformationen tragen. Die biologische Funktion der Meiose ist die Bildung von haploiden Gameten (Keimzellen) sowie die Erzeugung genetischer Vielfalt durch die Bildung unterschiedlicher haploider Individuen.