Meiose

Meiose, auch Reifeteilung, bei der sexuellen Fortpflanzung stattfindende Art der Zellteilung, die der Halbierung der Nucleinsäure DNA vor der Bildung der Keimzellen dient.

Die Meiose ereignet sich in der Regel in den Geschlechtsorganen aller sich sexuell vermehrenden eukaryontischen Organismen. Sie ist im Grunde eine doppelte Zellteilung mit nur einer Mitose, d. h., sie führt zur Bildung von vier Tochterzellen (Keimzellen oder Gameten) mit einem jeweils einfachen (haploiden) Chromosomensatz. Die Meiose läuft in zwei Teilungsphasen ab: Zunächst wird der doppelte (diploide) Chromosomensatz halbiert, anschließend teilen sich die Chromosomen des haploiden Satzes mitotisch.

Diese Reduzierung des Erbguts hat folgenden biologischen Sinn: Bei der Befruchtung steuern Samen- und Eizelle so jeweils nur einen einfachen Chromosomensatz bei. Mit der dabei entstehenden diploiden Zygote ist also wieder der „Normalfall” hergestellt: Alle in der folgenden Embryonalentwicklung durch mitotische Teilungen aus der Zygote entstehenden Tochterzellen verfügen über einen diploiden Chromosomensatz. Fände bei der Keimzellenbildung keine meiotische Reduktion auf den einfachen Chromosomensatz statt, würde sich mit jeder Generation die Anzahl der Chromosomen in den Körperzellen verdoppeln.

Die beiden Phasen der Meiose laufen prinzipiell wie eine Mitose ab, mit folgender Ausnahme: Während der ersten Phase, der Reduktionsteilung, ordnen sich nicht die einzelnen Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle an, sondern die beiden zusammengehörigen (homologen) Chromosomen des diploiden Satzes zu beiden Seiten der Äquatorialebene. Dies führt dazu, dass nicht die (duplizierten) Chromatiden bei der Teilung durch den Spindelfaserapparat auseinandergezogen werden, sondern die (nicht duplizierten) Chromosomen. Auf diese Weise kommt jeweils nur die Hälfte der Chromosomen nach der ersten Phase in jeder der beiden Tochterzellen zusammen; die zweite Phase liefert dann durch mitotische Teilung der beiden Zellen insgesamt vier Geschlechtszellen.

Die zweite Besonderheit der Meiose ist das so genannte Crossing-over, das während der langen Prophase zu Beginn der Reduktionsteilung stattfindet. Wenn sich die homologen Chromosomen paarweise nebeneinander anordnen, überkreuzen sich oft ihre Arme zufällig. Durch Bruch und nachfolgende Fusion kann es dabei zum wechselseitigen Austausch ganzer Chromosomenabschnitte und damit zu einem Transfer zahlreicher Gene kommen. Auch die Anordnung der homologen Paare selbst vollzieht sich nach dem Zufallsprinzip, d. h., der eine, vom Vater stammende Chromosomensatz, mischt sich mit dem anderen, der von der Mutter stammt. Beide Vorgänge führen somit zu einer Neuverteilung des Erbguts innerhalb der folgenden Generation; man bezeichnet dies als Rekombination. Diese ist neben der Mutation einer der beiden entscheidenden Mechanismen der Evolution bei sexuellen Organismen.

Bei vielen Protozoen und manchen Algen findet die Meiose nicht bei der Bildung der Keimzellen, sondern direkt im Anschluss an die Befruchtung statt. Die Zellen dieser Organismen besitzen somit normalerweise nur einen einzigen Chromosomensatz, lediglich die Zygote ist diploid. Farne, Moose, viele Algen und Protozoen sowie die meisten höheren Pilze weisen einen Generationswechsel auf, bei dem die Meiose nicht unmittelbar zur Bildung von Keimzellen führt: Aus den haploiden Zellen entsteht eine eigene, mehr oder weniger langlebige Generation von Individuen.