Was passiert bei der Meiose?

Hast du dich schon einmal gefragt, warum nicht jeder Mensch gleich aussieht?

Das hängt mit der genetischen Variabilität zusammen, die sich durch die geschlechtliche Fortpflanzung erhöht. Jeder Mensch besitzt mehrere Urkeimzellen, die die Erbinformationen von Mutter und Vater erhalten, und sich sehr früh aus anderen Zellen bilden. Mithilfe der folgenden Abbildung versuche ich dir ein paar grundlegende Begriffe zu erklären, die für das Verständnis der Meiose wichtig sind.

Abb. 1: Elterliche haploide Keimzellen ergeben diploiden Chromosomensatz beim Nachwuchs
Abb. 1: Elterliche haploide Keimzellen ergeben diploiden Chromosomensatz beim Nachwuchs
Abb. 2: Chiasmata und Crossing-Over
Abb. 2: Chiasmata und Crossing-Over

Bei der Meiose wird der diploide Chromosomensatz einer Urkeimzelle auf den haploiden Chromosomensatz geteilt. Diese Teilung besteht aus zwei Schritten, die Reifeteilung I und Reifeteilung II. Die Bildung der Spermazellen beim Mann nennt man Spermatogenese und die Bildung von Eizellen heißt Oogenese.

Nun versuche ich dir den Ablauf und den Nutzen der Meiose zu erklären. Zunächst verdoppelt sich der Chromosomensatz in der Interphase wie bei der Mitose.

In der ersten Phase der Reifeteilung I, der Prophase I, kondensieren die Chromosomen, das heißt sie werden durch Verdichtung der DNA sichtbar. Entscheidend ist die Bildung von Chromosomenpaaren, indem sich jeweils homologe 2-Chromatid-Chromosomen von Vater und Mutter paaren. Dieses gebildete Paar nennt sich Tetrade (tetra=vier).

Durch Überkreuzungen der Chromatidenstränge, sogenannte Chiasmata, können sich diese Abschnitte austauschen (Crossing-over). Somit entstehen neukombinierte Chromosomen und die genetische Variabilität erhöht sich zusätzlich.

Es folgt die Metaphase I, in der sich Spindelfasern an die Centromere der Chromosomen haften. Die Tetraden ordnen sich dadurch auch an der Äquatorialebene an.

Die Anaphase I beginnt mit dem Auseinanderziehen der gepaarten 2-Chromatid-Chromosomen in Richtung der entgegengesetzten Zellpole, in dem sich die Spindelfasern verkürzen.

In der letzten Phase der ersten Reifeteilung, der Telophase I, findet die Teilung der Zellen statt. Nun sind zwei haploide Zellen mit je 23 2-Chromatid-Chromosomen entstanden.

 

Die Reifeteilung II verläuft im Wesentlichen wie die Mitose, allerdings findet zu Beginn keine erneute Replikation der DNA statt. Daher entstehen am Ende der Meiose aus einer Ausgangszelle vier Folgezellen, die sich (anders als nach der Mitose) genetisch unterscheiden. Die gebildeten Keimzellen sind haploid.

Abb. 3: Übersicht Reifeteilung 1 und 2 bei der Meiose
Abb. 3: Übersicht Reifeteilung 1 und 2 bei der Meiose

Zusätzlich zu der intrachromosomalen Rekombination (Chiasmata und Crossing-over), die ich bereits erläutert habe, gibt es noch die interchromosomale Rekombination. Da sich die Chromosomenpaare väterlicher und mütterlicher Herkunft zufällig an der Äquatorialebene anordnen, können viele verschiedene Kombinationen entstehen.

 

© Arlinda Blenishte & Sophia Pigulla