Biologie I

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Biologie I

Die bei der Meiose entstehenden Gameten sind nicht genetisch identisch mit der Ausgangszelle und auch nicht untereinander. Das obige Diagramm der Meiose II zeigt zum Beispiel die Endprodukte der Meiose für eine einfache Zelle mit einer diploiden Anzahl von 2n = 4 Chromosomen. Die vier Gameten, die am Ende der Meiose II entstehen, sind alle leicht unterschiedlich, jede mit einer einzigartigen Kombination des genetischen Materials, das in der Ausgangszelle vorhanden ist.

Wie sich herausstellt, gibt es viel mehr potenzielle Gametenarten als nur die vier im Diagramm gezeigten, sogar für eine einfache Zelle mit nur vier Chromosomen. Diese Vielfalt möglicher Gameten spiegelt zwei Faktoren wider: das Überkreuzen und die zufällige Ausrichtung der homologen Paare während der Metaphase der Meiose I.

• Das Überkreuzen. Die Punkte, an denen sich die Homologen überkreuzen und genetisches Material austauschen, werden mehr oder weniger zufällig gewählt und sind in jeder Zelle, die die Meiose durchläuft, anders. Wenn die Meiose viele Male stattfindet, wie es in den menschlichen Eierstöcken und Hoden der Fall ist, kommt es an vielen verschiedenen Stellen zu Kreuzungen. Durch diese Wiederholung entsteht eine große Vielfalt an rekombinanten Chromosomen, also Chromosomen, bei denen DNA-Fragmente zwischen Homologen ausgetauscht wurden.
• Unabhängige Auswahl von Homologenpaaren. Die zufällige Ausrichtung homologer Paare während der Metaphase der Meiose I ist eine weitere wichtige Quelle der Gametenvielfalt.

Was genau bedeutet hier unabhängige Auswahl? Nun, ein homologes Paar besteht aus einem Homologen vom Vater und einem von der Mutter, und man hat insgesamt 23 Paare homologer Chromosomen, wobei die X- und Y-Chromosomen zu diesem Zweck als homolog gezählt werden. Während der Meiose I trennen sich die homologen Paare, um zwei gleiche Gruppen zu bilden, aber es ist normalerweise nicht der Fall, dass alle väterlichen-väterlichen Chromosomen in eine Gruppe und alle mütterlichen-mütterlichen Chromosomen in die andere Gruppe kommen.

Stattdessen wirft jedes homologe Paar praktisch eine Münze, um zu entscheiden, welches Chromosom in welche Gruppe kommt. In einer Zelle mit nur zwei Paaren homologer Chromosomen, wie der rechts abgebildeten, ermöglicht die zufällige Ausrichtung in der Metaphase 22 = 4 verschiedene Arten möglicher Keimzellen. In einer menschlichen Zelle ermöglicht derselbe Mechanismus 223 = 8.388.608 verschiedene Arten von möglichen Gameten. Und dabei sind Kreuzungen noch nicht einmal berücksichtigt!

Angesichts dieser Zahlen ist es sehr unwahrscheinlich, dass zwei von einer Person hergestellte Spermien oder Eizellen identisch sind. Noch unwahrscheinlicher ist es, dass Sie und Ihre Schwester oder Ihr Bruder genetisch identisch sind, es sei denn, Sie sind eineiige Zwillinge, dank des Prozesses der Befruchtung (bei dem sich eine einzigartige Eizelle der Mutter mit einem einzigartigen Spermium des Vaters verbindet, wodurch eine Zygote entsteht, deren Genotyp weit über eins zu einer Billion hinausgeht).

Meiose und Befruchtung schaffen genetische Variation, indem sie neue Kombinationen von Genvarianten (Allele) erzeugen. In einigen Fällen können diese neuen Kombinationen einen Organismus mehr oder weniger fit (überlebens- und fortpflanzungsfähig) machen und damit das Rohmaterial für die natürliche Selektion liefern. Genetische Variation ist wichtig, damit sich eine Population durch natürliche Auslese anpassen und somit langfristig überleben kann.