Door Kevin Beck Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Prokaryotische organismen zoals bacteriën zijn eencellig, maar reproduceren zich efficiënt door middel van binaire splitsing, waarbij identieke dochtercellen worden geproduceerd. Eukaryotische cellen bevatten daarentegen veel meer DNA (menselijke somatische cellen dragen 46 chromosomen in een membraangebonden kern) en delen zich doorgaans door mitose, wat ook genetisch identieke nakomelingen oplevert.

Gameten, de voortplantingscellen die worden geproduceerd in de geslachtsklieren (eierstokken en testikels), worden gevormd door een duidelijk delingsproces dat meiose wordt genoemd. Hoewel meiose veel kenmerken gemeen heeft met mitose, introduceert het twee cruciale mechanismen – recombinatie (oversteken) en onafhankelijk assortiment – ​​die genetische diversiteit genereren. Zonder deze stappen zou meiose niet bijdragen aan variatie tussen individuen.

Hoe meiose de genetische diversiteit verbetert

Als we vragen hoe meiose genetische diversiteit creëert, vragen we ons eigenlijk af welke fasen van het proces variatie in de gameten introduceren. Twee fasen – profaseI en metafaseII – zijn vooral belangrijk voor het produceren van de verschillen die we waarnemen.

Samenvatting:mitose bij eukaryoten

Mitose bestaat uit vier fasen:profase, metafase, anafase en telofase. Na DNA-replicatie heeft een menselijke cel 46 zusterchromatiden. Tijdens de profase condenseren de chromatiden; in de metafase bevinden ze zich op de evenaar van de cel; anafase trekt de chromatiden uit elkaar; en telofase hervormt twee kernen, gevolgd door cytokinese om twee identieke dochtercellen te creëren.

Meiose:twee fasen, elk vier fasen

Meiose is verdeeld in meiose I en meiose II, die elk de vier mitotische fasen weerspiegelen. In profase I vormen de 23 homologe chromosoomparen (één van elke ouder) in plaats van 46 paren zusterchromatiden (één van elke ouder) tetrads - een groep van vier chromatiden. Deze koppeling is de eerste aanwijzing voor het verschil tussen meiose en mitose.

Tijdens metafase I staan de tetrads willekeurig langs de spil. In anafase I scheiden de homologe chromosomen (de ouderparen) zich, maar elk chromosoom bevat nog steeds twee zusterchromatiden. TelofaseI en cytokinese splitsen de cel in twee haploïde cellen, elk met 23 chromosomen.

Elk van deze twee cellen gaat vervolgens de meiose II in, een proces dat lijkt op een enkele mitoseronde. Het resultaat zijn vier haploïde gameten, die elk 23 chromosomen dragen in plaats van de 46 die in somatische cellen voorkomen.

Oversteken (recombinatie)

Oversteken vindt plaats tijdens profase I wanneer homologe chromosomen fysiek DNA-segmenten uitwisselen. Deze ‘uitwisseling’ van genetisch materiaal betekent dat wanneer de chromosomen in anafase I worden gescheiden, de resulterende chromatiden niet identiek zijn aan hun originelen. Recombinatie schudt allelen door elkaar, waardoor nieuwe combinaties ontstaan die de diversiteit vergroten.

Onafhankelijk assortiment

Onafhankelijk assortiment verwijst naar de willekeurige oriëntatie van tetrads tijdens metafase I. Elk chromosomenpaar heeft een gelijke kans om zich aan weerszijden van de spil uit te lijnen, wat betekent dat de scheiding van chromosomen in gameten stochastisch is. Met 23 paren zijn er alleen al dankzij dit mechanisme 2^23, oftewel 8,4 miljoen, mogelijke gametencombinaties.

Gecombineerd met de variatie die door recombinatie wordt geïntroduceerd, zorgt meiose ervoor dat geen twee gameten identiek zijn – behalve in het zeldzame geval van eeneiige tweelingen – wat de opmerkelijke genetische diversiteit benadrukt die wordt geproduceerd door seksuele voortplanting.