Wat is meiose?

Meiose is een vorm van celdeling die uitsluitend plaatsvindt in geslachtscellen (of kiemcellen) bij organismen die zich geslachtelijk voortplanten. Uit dit proces ontstaan de gameten (eicellen en zaadcellen).

Waarom is meiose belangrijk?

Anders dan bij de mitose, waarbij cellen ontstaan die identiek zijn aan de moedercel, levert meiose cellen op met de helft van het aantal chromosomen, die van de moedercel verschillen. Dat proces is onmisbaar om:

1. Het aantal chromosomen in volgende generaties constant te houden. De zygote ontstaat na de versmelting van twee gameten.
2. Genetische variatie tussen organismen te scheppen. Dat tweede punt is mogelijk dankzij de recombinatie (zie het onderdeel «Genetische recombinatie»).

Wat zijn de fasen van de meiose?

De meiose bestaat uit twee opeenvolgende celdelingen, meiose I en meiose II, die leiden tot de vorming van vier haploïde cellen. Die haploïde cellen kunnen bij de bevruchting versmelten met een haploïde cel van het andere geslacht tot een zygote, waaruit een nieuw organisme groeit.

Meiose I

Meiose I is een reductiedeling, want de homologe chromosomen gaan uit elkaar, waardoor het aantal chromosomen in elke dochtercel halveert. Dat proces bestaat uit 4 fasen:

1. Profase I: de cel bereidt zich op de deling voor, vrijwel net als bij de mitose. De chromosomen condenseren en worden zichtbaar onder de microscoop. De homologe chromosomen vormen paren en er ontstaat een structuur die bivalent of tetrade heet. Tijdens dat paren kan genetische recombinatie door crossing-over optreden (beschreven in het onderdeel «Genetische recombinatie»). Dat proces is van wezenlijk belang en is het verschil tussen de profase van de mitose en die van de meiose. Tegelijk begint het kernmembraan uiteen te vallen.
2. Metafase I: de bivalenten gaan in het equatoriale vlak van de cel op één lijn staan, waar de microtubuli van de spoel zich aan de centromeren van de chromosomen hechten.
3. Anafase I: de homologe chromosomen worden gescheiden en door de microtubuli van de spoel naar de tegenovergestelde polen van de cel getrokken. Die scheiding is cruciaal, want ze zorgt ervoor dat elke dochtercel maar één chromosoom van elk paar krijgt. Gaat dat mis, dan ontstaan afwijkingen die aneuploïdieën heten. Een van de bekendste aneuploïdieën is het syndroom van Down, dat tot de groep van de trisomieën hoort.
4. Telofase I: de chromosomen bereiken de tegenovergestelde polen van de cel en ontrollen zich. Rond elke set chromosomen vormt zich een nieuw kernmembraan en de cel deelt zich door cytokinese, wat twee haploïde dochtercellen oplevert.

Meiose II

Meiose II lijkt op een gewone mitotische deling, maar vindt plaats in haploïde cellen in plaats van in diploïde cellen. Het eindresultaat van meiose II is de vorming van vier haploïde cellen, elk met een unieke combinatie van chromosomen en allelen. Die cellen heten gameten (eicellen of zaadcellen) en spelen hun rol bij de geslachtelijke voortplanting.

1. Profase II: de dochtercellen die in meiose I zijn ontstaan gaan de profase II in. In deze stap condenseren de chromosomen opnieuw en verdwijnen de kernmembranen weer.
2. Metafase II: de chromosomen gaan in het equatoriale vlak van elke dochtercel op één lijn staan. De microtubuli van de spoel hechten zich aan de centromeren van de chromosomen.
3. Anafase II: de centromeren splitsen en de zusterchromatiden worden gescheiden, waarna de microtubuli van de spoel ze naar de tegenovergestelde polen van de cel trekken. Gaat het in deze fase mis, dan kan dat later tot aneuploïdieën leiden.
4. Telofase II: de chromosomen bereiken de tegenovergestelde polen van elke dochtercel. Rond de sets chromosomen vormen zich nieuwe kernmembranen en de chromosomen ontrollen zich. De dochtercellen delen zich door cytokinese, wat leidt tot de vorming van vier haploïde cellen, elk met de helft van het aantal chromosomen van de oorspronkelijke cel.

Wat is genetische recombinatie?

Recombinatie, ook bekend als crossing-over, is een sleutelproces dat tijdens de meiose plaatsvindt. Tijdens meiose I vormen de homologe chromosomen (paren van gelijkende chromosomen die je van je ouders hebt geërfd) paren en ontstaan structuren die bivalenten of tetraden heten. Tijdens dat paren vindt een uitwisseling van DNA-stukken tussen de homologe chromosomen plaats. Die uitwisselingen heten crossing-overs en leiden tot genetische recombinatie, doordat de allelen en de genen zich tussen de homologe chromosomen mengen.

Genetische recombinatie is van wezenlijk belang omdat ze genetische variatie in de geslachtscellen schept. De gameten die eruit voortkomen hebben dus unieke combinaties van allelen, wat de genetische diversiteit bij de nakomelingen vergroot. Recombinatie helpt ook genetische koppelingen tussen genen te verbreken, waardoor allelen zich opnieuw over de populatie verdelen en de evolutie wordt bevorderd — een proces dat soorten nodig hebben om zich aan te passen.