Två grundläggande typer av celldelning, mitos och meios, förekommer i växter, djur, protister och svampar.
Hos djur förekommer mitos i kroppsceller för att producera tillväxt och reparera och underhålla kroppsvävnader. Varje dottercell är en genetisk replika av den ursprungliga cellen.
Meios uppträder vid sexuell reproduktion för att generera variabel könsceller, eller ägg och spermier, som förenas för att bilda en ny individ som skiljer sig från föräldrarna.
Synaps är det unika sättet som kromosomer raderar i den första uppdelningen av meios, kallad "meios I", så det inträffar under meios men inte under mitos. Varje kromosompar ansluter varandra och utbyter ofta genetiskt material mellan de enskilda kromosomerna. Det här utbytet kallas att korsa och är ett viktigt sätt att öka genetisk variation i sexuellt reproducerande organismer.
Nya genetiska kombinationer
Meios producerar celler med hälften så många kromosomer som finns i kroppsceller, så kallade haploida tillstånd, så att avkommor har rätt antal kromosomer.
Hos människor har kroppsceller ett diploid eller dubbelt antal 46 med 23 par kromosomer. Varje par har en moder- och faderkromosom, kallad homologa kromosomer. Under meios uppstår två divisioner för att producera haploida könsceller med 23 enstaka kromosomer.
Varje könsceller har unika kombinationer av moder- och faderkromosomer. Detta genetisk variation är viktigt så att organismer kan anpassa sig till förändrade förhållanden. Ytterligare genetisk variabilitet inträffar under synaps, när genetiskt material utbyts mellan systerkromatider under crossover.
Hur synaps i meios uppstår
Innan meios börjar replikeras de homologa kromosompar som finns i cellens kärna för att bilda två par systerkromatider, som varje par hålls samman av strukturer som kallas centromerer.
Till att börja meios löses kärnmembranet och kromosomerna förkortas och förtjockas. Under detta första steg, kallat profas I, inträffar synaps. De två systrakromatiderna kopplas ihop längs sina längder genom kombinationer av RNA och proteiner som kallas "synaptonemal-komplexet".
De anslutna kromatiderna fortsätter att förkortas och lindas ihop under processen. De kan sammankopplas i den utsträckning att bitar av systerkromatider bryts av och blir fästa på nytt motsatt kromatid, så att en del av moderkromatiden nu är på faderns kromatid och vice tvärtom.
Kallad korsa över eller "rekombination", berikar denna process ytterligare genetisk variation, tillsammans med faktorer som slumpmässig befruktning.
Synapsis slutar
Som meios jag fortsätter, under metafas I migrerar de synapsade homologa kromosompar till mitten av cellen och raderar sig. Moderns och faderns homologa kromosomer kan slumpmässigt sorteras antingen till vänster eller höger sida av cellen.
Därefter slutar synapsis under anafas I och homologa kromosompar separeras och migrerar till motsatta cellsidor. I telofas I lokaliserar celldelning en typ av varje homologt kromosompar i varje haploida dottercell, med kromatiderna som bär crossover genetiskt material inom sig.
Resten av meios
I meios II, de två cellerna från meios delar jag för att separera de två systerkromatiderna i de homologa paren. De resulterande könscellerna har nu ett haploida antal oparade systerkromosomer. Hos människor är de manliga könsorganen fyra funktionella spermier. Meios hos kvinnliga människor producerar ett stort funktionellt ägg och tre små (och så småningom kasserade) celler som kallas polära kroppar som innehåller kärnor men lite cytoplasma.
Genetisk variation i könscellerna kommer först från det oberoende sortimentet av enskilda kromosomer under varje meiotisk uppdelning med moder- och faderkromatider spridda i dottercellerna i ett slumpmässigt mode. Hos människor är de totala möjliga kombinationerna av att para ihop 23 kromosomer 8.324.608.
Den andra variationskällan kommer från utbytet av genetiskt material från crossover under synaps.