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Die Meiose ist eine spezialisierte Form der Zellteilung, die den diploiden Chromosomensatz halbiert, um haploide Keimzellen zu erzeugen und durch Rekombination die genetische Vielfalt zu erhöhen.
Während die Mitose der Vermehrung von Körperzellen dient, ist die Meiose (Reifeteilung) essenziell für die geschlechtliche Fortpflanzung. Ihr Ziel ist die Bildung von Gameten (Keimzellen), also Spermien und Eizellen, die nur einen einfachen (haploiden, 1n) Chromosomensatz besitzen. Würden Keimzellen diploid bleiben, würde sich die Chromosomenzahl bei jeder Befruchtung verdoppeln. Die Meiose findet ausschließlich in Keimzellen statt. Bei der Spermatogenese entstehen aus einer Ausgangszelle vier gleich große haploide Zellen, bei der Oogenese dagegen eine große Eizelle und drei kleine Polkörperchen, die zugrunde gehen.
Die Meiose gliedert sich in zwei Hauptabschnitte: die Meiose I (Reduktionsteilung) und die Meiose II (Äquationsteilung). Vor Beginn der Meiose findet in der Interphase eine DNA-Replikation statt, sodass jedes Chromosom zunächst aus zwei identischen Schwesterchromatiden besteht (2n, 4c-Zustand).
Die Prophase I ist die komplexeste Phase und wird in fünf Stadien unterteilt: Leptotän (Kondensation der Chromosomen beginnt, sie werden als Fäden sichtbar), Zygotän (Paarung der homologen Chromosomen von Mutter und Vater), Pachytän (es kommt zum Crossing-over, einem physischen Stückaustausch zwischen Nicht-Schwesterchromatiden; diesen Vorgang nennt man intrachromosomale Rekombination, da Gene auf einem Chromosom neu gemischt werden), Diplotän (die Chromosomen trennen sich, bleiben aber an den Chiasmata verbunden; bei Eizellen tritt hier eine Ruhephase, das Diktyotän, ein, die bis kurz vor die Ovulation anhält; bei Samenzellen gibt es diese Ruhephase nicht) und Diakinese (die Kondensation ist vollendet, die Kernmembran löst sich auf). Ein Merkspruch für die Reihenfolge lautet: 'Liebe Zelle Paar Dich Doch!' Während der Prophase bildet sich der Spindelapparat aus.
In der Metaphase I ordnen sich die gepaarten homologen Chromosomen in der Äquatorialebene (Metaphasenplatte) an.
In der Anaphase I werden die homologen Chromosomenpaare durch den Spindelapparat getrennt und auf die zwei entstehenden Tochterzellen verteilt. Im Gegensatz zur Mitose werden hier also nicht die Chromatiden getrennt, sondern die ganzen Chromosomen. Da die Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen zufällig erfolgt, spricht man von interchromosomaler Rekombination.
In der Telophase I und der anschließenden Zytokinese werden die Zellkerne und Kernmembranen neu gebildet, die Spindelapparate lösen sich auf, und die Zelle teilt sich durch Einschnürung der Plasmamembran. Am Ende der Meiose I liegen zwei haploide Tochterzellen vor, die jedoch noch Chromosomen aus jeweils zwei Chromatiden besitzen (1n, 2c).
Die Meiose II schließt sich nach einer kurzen Ruhephase (Interkinese) ohne erneute DNA-Replikation an. Sie verläuft mechanisch ähnlich wie eine Mitose. In der Prophase II kondensieren die Chromosomen erneut und die Kernmembran löst sich auf; Zentrosomen und Teilungsspindel bilden sich aus. In der Metaphase II ordnen sich die 23 Chromosomen (je aus zwei Chromatiden bestehend) in der Äquatorialebene an. In der Anaphase II werden die Schwesterchromatiden am Zentromer getrennt und zu den entgegengesetzten Polen gezogen. In der Telophase II und Zytokinese dekondensieren die Chromatiden, Kernmembranen bilden sich, und es entstehen insgesamt vier haploide Tochterzellen.
Das Endergebnis der Meiose sind vier genetisch unterschiedliche, haploide Tochterzellen mit Ein-Chromatid-Chromosomen (1n, 1c). Diese Zellen bilden die biologische Grundlage für die geschlechtliche Fortpflanzung und die individuelle Einzigartigkeit jedes Nachkommens.
