Meiose: Zellteilung und genetische Vielfalt

Meiose

Die Meiose ist ein Prozess der Zellteilung, der die Anzahl der Chromosomen in den entstehenden Zellen halbiert. Dies ist entscheidend, um die DNA-Menge über Generationen hinweg konstant zu halten.

Bei höheren Organismen gibt es spezialisierte Gewebe für die Reproduktion, die sogenannten Gonaden. Diese produzieren Keimzellen oder Gameten.

Es ist notwendig, dass die Gameten die Hälfte der Chromosomenzahl der Elternzellen aufweisen, da sich sonst die DNA-Menge von Generation zu Generation verdoppeln würde.

• Die Meiose gewährleistet die Bildung von 4 haploiden Zellen, die genetisch voneinander und von der Mutterzelle verschieden sind.

Erste meiotische Teilung

Prophase I

In der Prophase I paaren sich die Chromosomen, um homologe Paare zu bilden. Dies ist die längste Phase der Meiose und wird in 5 Unterphasen unterteilt:

• Leptonema: Die DNA beginnt zu kondensieren.
• Zygonema: Homologe Chromosomen paaren sich durch spezifische Erkennung und Punkt-für-Punkt-Anlagerung, die als Synapse bezeichnet wird. Dies beinhaltet die Bildung einer Struktur namens synaptonemaler Komplex, sodass jedes gepaarte Chromosom als Bivalent bezeichnet wird.
• Pachynema: Die Chromosomen kondensieren weiter, und jedes Chromosomenpaar wird nun als Tetrade bezeichnet. Während dieser Phase findet ein Austausch von Segmenten zwischen homologen Chromosomen statt, bekannt als Crossing-over.
• Diplonema: Die kondensierten Chromosomenpaare beginnen sich zu trennen, bleiben jedoch an den Stellen der Rekombination, den sogenannten Chiasmata, verbunden.
• Diakinese: Die Chromosomen kondensieren maximal und werden weiterhin durch die Chiasmata zusammengehalten. Die Chromosomen wandern zur Äquatorialebene, und die Kernmembran verschwindet.

Metaphase I

Die Bivalente ordnen sich in der Äquatorialebene an. Die Anordnung der Chromosomen auf beiden Seiten des Äquators behält ihren Status aus der Diakinese bei.

Die Zentromere sind über die Spindelfasern (Mikrotubuli) mit den Polen verbunden. Die zufällige Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene wird als Chromosomenpermutation bezeichnet und trägt zur Schaffung neuer Chromosomenkombinationen bei.

Anaphase I

Jedes Mitglied des Chromosomenpaares wandert zu entgegengesetzten Polen. Durch die zufällige Verteilung in der Metaphase I kommt es zu einer Trennung der homologen Chromosomen, wobei die beiden Schwesterchromatiden jedes einzelnen Chromosoms zusammenbleiben.

Telophase I

Die haploiden Chromosomen erreichen ihre jeweiligen Pole. Die Kernmembran wird um die Chromosomen herum reorganisiert und neu gebildet, und die Teilung des Zytoplasmas (Zytokinese) beginnt. Die Chromosomen dekondensieren teilweise.

Interkinese

Die Interkinese ist der Zeitraum zwischen den beiden meiotischen Teilungen. In dieser Phase findet keine DNA-Replikation statt, und die DNA dekondensiert.