Meiose

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 5. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Als Meiose wird eine Form der Zellteilung bezeichnet, bei der zusätzlich zur Zellteilung der diploide Chromosomensatz auf einen haploiden Chromosomensatz reduziert wird, so dass die neu entstandenen Zellen jeweils nur einen Chromosomensatz aufweisen.

Im menschlichen Organismus dient die Meiose dazu, aus diploiden Urkeimzellen haploide, mit einem einfachen Chromosomensatz versehene, Keimzellen zu erzeugen (Eier im Eierstock und Spermien in den Hoden).

Was ist die Meiose?

Als Meiose wird eine Form der Zellteilung bezeichnet, bei der zusätzlich zur Zellteilung der diploide Chromosomensatz auf einen haploiden Chromosomensatz reduziert wird.

Die Meiose, auch Reifeteilung oder Reduktionsteilung genannt, findet bei Mädchen und Jungen erstmals während der Geschlechtsreife, im Alter zwischen 12 und 14 Jahren, statt. Aus den bereits im Embryonalstadium angelegten diploiden Urkeimzellen entstehen haploide Gameten, Keimzellen mit je einem Chromosomensatz.

Während der Meiose bilden sich aus einer diploiden Zelle vier haploide Tochterzellen. Denn auf die Reduktionsteilung der Zelle mit Aufteilung der beiden Chromosomensätze auf beide Tochterzellen folgt unmittelbar die zweite meiotische Teilung, die mit einer normalen Zellteilung (Mitose) vergleichbar ist. Die beiden Tochterzellen teilen sich nochmals, so dass insgesamt vier haploide Tochterzellen entstehen.

Beim Mann bilden sich während der Meiose aus einer Urkeimzelle vier gleichwertige, aber mit unterschiedlich rekombinierten Genen ausgestattete Spermien. Bei der Frau ist die Bilanz nach der Meiose ein wenig anders. In der ersten Phase, die erst kurz vor dem Eisprung stattfindet, entsteht eine große Zelle, die fast das gesamte Zytoplasma und einen haploiden Chromosomensatz erhält und eine kleine Zelle (Polkörperchen) mit ebenfalls einem Chromosomensatz und sehr wenig Zytoplasma.

Bei der anschließenden Mitose, die erst nach dem Eisprung erfolgt, teilen sich beide Zellen nochmals unter Mitnahme ihres haploiden Chromosomensatzes. Allerdings läuft die Teilung der großen Zelle wiederum asymmetrisch ab. Es entsteht die große Eizelle und ein weiteres kleines Polkörperchen, so dass in der Gesamtbilanz die Meiose ein befruchtungsfähiges Ei auf den Weg gebracht hat und drei kleine, nicht überlebensfähige, Polkörperchen.

Funktion & Aufgabe

Daher muss es bei den für die Fortpflanzung vorgesehenen Zellen zu einer Reduktionsteilung kommen, um nach der Vereinigung der beiden Zellen eine diploide Zygote zu erhalten. Die Zygote kann als Urmutter der Stammzellen angesehen werden, aus der das gesamte neue Individuum durch eine Vielzahl von Mitosen und speziellen Ausdifferenzierungen der Zellen entsteht.

Obwohl die sexuelle Fortpflanzung Risiken birgt, die vor allem in spontanen Mutationen bei der Rekombination der Gene liegt und in der Vererbung aufgetretener Gendefekte, bieten sie insbesondere zwei Vorteile gegenüber einer asexuellen Klonung, einer einfachen Duplizierung, die wesentlich risikoärmer von der Natur befolgt werden könnte.

Aufgrund der sexuellen Fortpflanzung entsteht eine Population mit unterschiedlichen Individuen, die sich unterschiedlich gut und erfolgreich in einem sich wandelnden Umfeld behaupten können. Von Generation zu Generation können sich so die Veranlagungen durchsetzen, die jeweils für das Überleben die besten Voraussetzungen bieten.

Andererseits treten unter der Fülle von ungünstigen Genmutationen auch vereinzelt Mutationen auf, die neue, vorher nicht bekannte, Fähigkeiten ermöglichen, die für die Gesamtpopulation einen Fortschritt oder eine bessere Anpassung an geänderte Umweltbedingungen zur Folge haben.

Die Meiose spielt in diesen Anpassungs- und Entwicklungsprozessen eine wesentliche Rolle. Während der komplexen 1. Phase der Meiose, die in mehrere Schritte unterteilt werden kann, kommt es bei der Trennung der Chromosomenpaare voneinander häufig zu einem Crossing-over. Das bedeutet, dass die zufällige Kombination der Mutter- und Vaterchromosomen durch einen zufälligen Austausch einzelner homologer Chromatiden innerhalb der Chromosomen ergänzt wird und die Rekombinationsmöglichkeiten vervielfacht werden.

Krankheiten & Beschwerden

Gene können dem „falschen“ Chromosom zugeordnet werden (Translokation) oder homologe Chromosomen lassen sich nicht trennen (Non-Disjunction). Ebenso können ganze Chromosomen in den Geschlechtszellen fehlen oder überzählig sein.

Grundsätzlich können alle Chromosomen betroffen sein, allerdings sind bestimmte Chromosomenstörungen weitaus häufiger und bekannter als andere. Die meisten Chromosomenstörungen lösen frühzeitige Fehlgeburten aus oder führen nicht zur Schwangerschaft.

Die bekannteste Chromosomenstörung ist die Trisomie 21, auch als Down-Syndrom bekannt. Das Chromosom 21 oder Teile davon liegen dreifach vor. Äußerlich ist die Krankheit an schrägen Lidfalten erkennbar und meist liegen Verformungen im Nasen-Rachenraum vor sowie Fehlbildungen von Organen.

Die geistige Entwicklung der Kinder, die in der Regel ein offenes und sehr herzliches Wesen zeigen, ist unterschiedlich. Schulabschlüsse und ein eigenständiges Leben können viele der Betroffenen erreichen.

Das Klinefelter-Syndrom wird durch ein zusätzliches X-Chromosom bei Jungen verursacht. Die spezifische Chromosomenaberration wird häufig nicht erkannt, weil die Betroffenen ein nahezu normales Leben führen können.

Häufig treten bei ihnen Sprach- und Leseschwierigkeiten auf und es kommt zu einer verzögerten und schwächeren Ausbildung der Hoden mit einer verminderten Testosteronproduktion. Weil die Betroffenen unfruchtbar sind, wird die Chromosomenstörung häufig erst aufgrund eines unerfüllten Kinderwunsches festgestellt.

Das Pätau-Syndrom, auch unter der Bezeichnung Trisomie 13 bekannt, beruht auf einem Replikationsfehler am Chromosom 13. Entweder ist ein zusätzliches Chromosom 13 vorhanden (freie Trisomie 13) oder es liegt eine Translokations-Trisomie 13 vor, bei der nur ein bestimmter Abschnitt des Chromosoms überzählig ist. Betroffene Babys leiden unter schweren Fehlbildungen, die Gehirn, den Verdauungstrakt sowie Herz, Nieren und Augen betrifft. Charakteristisch ist auch eine Lippen-Kiefer-Gaumenspalte.

Quellen

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