Drei Möglichkeiten, wie genetische Vielfalt während der Meiose auftritt

Der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung besteht darin, dass sie genetische Vielfalt erzeugt, wodurch eine Population von Paarungsorganismen besser in der Lage ist, Umweltbelastungen zu überleben. Meiose ist der Prozess der Produktion von Gameten, bei denen es sich um Samenzellen und Eizellen handelt. Gameten haben nur halb so viele Chromosomen wie normale Zellen, weil ein Spermium und eine Eizelle zu einer Zelle mit der vollen Chromosomenzahl verschmelzen. Genetische Vielfalt entsteht durch das Mischen von Chromosomen während der Meiose.

Ein Mann produziert Spermien und eine Frau produziert Eier, weil ihre Fortpflanzungszellen eine Meiose durchlaufen. Meiose beginnt mit einer Zelle, die die volle Anzahl von Chromosomen hat, die für jeden Organismus spezifisch sind – menschliche Zellen haben 46 Chromosomen. Es endet mit vier Zellen, Gameten genannt, die jeweils die Hälfte der vollen Chromosomenzahl haben. Die Meiose ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem eine Zelle von jedem DNA-Strang, einem sogenannten Chromosom, eine Kopie anfertigt und sich dann zweimal teilt. Jedes Mal, wenn es sich teilt, halbiert es seinen DNA-Gehalt. Beim Menschen hat eine Zelle 46 DNA-Stränge und dann 96, nachdem jeder kopiert wurde. Die erste Teilung der Meiose halbiert 96 in 46. Die zweite Teilung schneidet 46 in 23, was die Anzahl der Chromosomen in einem Spermium oder einer Eizelle ist.

Zu Beginn der Meiose verdichten sich die Chromosomen aus langen Strängen zu kurzen, dicken fingerartigen Strukturen. Beim Menschen sehen kondensierte Chromosomen wie ein X aus. Die Hälfte der 46 Chromosomen in einer menschlichen Zelle stammte von der Mutter, während die anderen 23 ähnlich sind, aber vom Vater stammen – sie bilden 23 Paare, wie 23 Paare von nicht eineiigen Zwillingen. Chromosomen, die ein Paar bilden, werden als homologe Chromosomen bezeichnet. Während der frühen Meiose paaren sich die homologen Chromosomen mit ihren nicht eineiigen Zwillingen und tauschen DNA-Regionen aus. Dieser Vorgang wird als Crossing-Over bezeichnet und führt zu einem Shuffling von DNA-Regionen zwischen zwei homologen Chromosomen. Chromosomen werden absichtlich gebrochen und in neuen Kombinationen wieder zusammengefügt.

Meiose mischt nicht nur DNA-Regionen zwischen homologen Chromosomen, sondern mischt ganze Chromosomen zwischen den vier Gameten, die am Ende entstehen. Die Verteilung der Chromosomen auf vier Gameten wird als zufällige Segregation bezeichnet. Wenn der Vorgang des „Überkreuzens“ so ist, als würde man blaue Karten und rote Karten auseinanderreißen und die Teile dann zusammenkleben, um gestreift zu werden Karten, dann "zufällige Segregation" kombiniert ein rotes Deck und ein blaues Deck, mischt sie und teilt sie dann zufällig in vier auf Decks. Die zufällige Trennung erzeugt vier Kartendecks, die verschiedene Kombinationen von blauen und roten Karten enthalten.

Der dritte Weg, wie die Meiose genetische Vielfalt erzeugt, ist die Trennung homologer Chromosomen in die Gameten. Wie oben beschrieben, sind homologe Chromosomen wie Paare von nicht eineiigen Zwillingen. Ein Chromosom des Paares stammt von Mama, das andere von Papa. Jedes homologe Chromosom kann dieselben Gene oder leicht unterschiedliche Versionen desselben Gens enthalten – deshalb sind sie wie nicht eineiige Zwillinge und keine eineiigen Zwillinge. Unabhängiges Sortiment beschreibt den Prozess, bei dem die beiden homologen Chromosomen eines Paares in separate Gameten gehen müssen. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Gamet nur eines von zwei homologen Chromosomen haben kann, d.h. jeder kann nur eine Version eines Gens, obwohl die ursprüngliche Zelle möglicherweise zwei leicht unterschiedliche Versionen von a. hatte Gen.