Einstieg (0:00)
In den Zellen deiner Mutter stecken sechsundvierzig Chromosomen. Bei deinem Vater auch. Und du bist aus einer Zelle von ihr und einer Zelle von ihm entstanden. Also hast du zweiundneunzig? Einfache Mathematik.
Falsch. Du hast sechsundvierzig, genau wie deine Eltern. Der Trick dahinter heißt Meiose. In den nächsten zehn Minuten verstehst du, wie eine Zelle ihre Chromosomen halbiert und warum dabei jedes Mal eine neue Mischung entsteht. Dazu: die drei typischen Fehler und zwei typische Prüfungsaufgaben. Mitose, Meiose. Wer sich diese Namen ausgedacht hat, wollte, dass du leidest.
Vier Schritte: Erstens, warum es die Meiose überhaupt braucht und was homologe Chromosomen sind. Zweitens, Meiose eins und Meiose zwei. Drittens, die typischen Fehler. Viertens, die Prüfungsaufgaben.
Warum Meiose, und was sind homologe Chromosomen? (0:57)
Ein neuer Mensch entsteht, wenn eine Eizelle und ein Spermium verschmelzen. Das ist die Befruchtung. Hätten beide sechsundvierzig Chromosomen, hätte das Kind zweiundneunzig und seine Kinder hundertvierundachtzig. Die Zahl würde sich mit jeder Generation verdoppeln.
Deshalb haben Eizellen und Spermien nur die Hälfte: dreiundzwanzig. Dreiundzwanzig plus dreiundzwanzig gleich sechsundvierzig. Passt. Solche Zellen heißen Keimzellen oder Gameten. Sie entstehen durch eine besondere Kernteilung: die Meiose, griechisch für Verringerung.
Deine sechsundvierzig Chromosomen sind eigentlich dreiundzwanzig Paare. Von jedem Paar stammt ein Chromosom von deiner Mutter und eines von deinem Vater. Die beiden Partner heißen homologe Chromosomen. Sie tragen dieselben Gene an denselben Stellen, aber oft in unterschiedlichen Varianten, den Allelen. Ausnahme: X und Y beim Mann passen nur teilweise. Du trägst also in deinen Zellen Mama und Papa mit dir herum. Auch an Tagen, an denen sie nerven.
Eine Zelle mit Paaren, also mit zwei Chromosomensätzen, heißt diploid, kurz zwei n: beim Menschen sechsundvierzig. Eine Zelle mit nur einem Satz, von jedem Paar genau einem Chromosom, heißt haploid, kurz n: dreiundzwanzig. Di heißt zwei, wie in Kohlenstoffdioxid.
Bevor die Meiose beginnt, verdoppelt die Zelle ihre DNA, in der S-Phase. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei identischen Kopien, den Schwesterchromatiden, die am Centromer zusammenhängen. Kondensiert sieht dieses Zwei-Chromatid-Chromosom aus wie ein X. Wichtig fürs Zählen: Ein X ist ein Chromosom, nicht zwei. Gezählt werden die Centromere.
Merksatz: Körperzellen sind diploid, Keimzellen haploid. Die Meiose macht aus diploid haploid.
Meiose eins und Meiose zwei (2:54)
Die Meiose besteht aus zwei Teilungen direkt hintereinander, Meiose eins und Meiose zwei, jede mit Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Der Clou: Die DNA wird vorher nur einmal verdoppelt. Zweimal teilen, einmal kopieren.
Prophase eins. Die Chromosomen verdichten sich. Dabei passiert etwas Neues: Die homologen Chromosomen finden sich und legen sich der Länge nach eng aneinander. So ein Paar mit zusammen vier Chromatiden heißt Bivalent, oder Tetrade, von tetra, vier.
Jetzt kommt der schönste Moment der Meiose. Ein Chromatid vom mütterlichen und eines vom väterlichen Chromosom, also zwei Nicht-Schwesterchromatiden, überkreuzen sich, brechen an derselben Stelle und tauschen ihre Stücke aus. Das ist das Crossing-over. Die sichtbare Kreuzung heißt Chiasma. Danach steckt in einem Chromatid ein Stück Mama und ein Stück Papa. Erst jetzt zerfällt die Kernhülle, der Spindelapparat wächst.
Metaphase eins. Die Paare ordnen sich in der Äquatorialebene an. Von jedem Paar wird ein Chromosom mit dem einen Pol verbunden, sein Partner mit dem anderen. Welcher Partner zu welchem Pol schaut, ist Zufall, bei jedem Paar neu. Wie Teams wählen im Sportunterricht. Nur fairer.
Anaphase eins, der entscheidende Schritt. Die Fasern ziehen die homologen Chromosomen auseinander, zu entgegengesetzten Polen. Die Schwesterchromatiden bleiben zusammen. Es trennen sich also Chromosomen, nicht Chromatiden. Zähl nach: Auf jeder Seite landen dreiundzwanzig Chromosomen, jedes aus zwei Chromatiden. Genau hier halbiert sich die Chromosomenzahl.
Telophase eins: Die Zelle teilt sich in zwei haploide Zellen. Und dann: keine S-Phase. Die DNA wird kein zweites Mal verdoppelt.
Merksatz: Meiose eins trennt die Paare. Aus diploid wird haploid, deshalb heißt sie Reduktionsteilung.
Meiose zwei läuft in beiden Zellen ab wie eine Mitose. Metaphase zwei: Die dreiundzwanzig Chromosomen liegen einzeln in der Äquatorialebene. Anaphase zwei: Die Schwesterchromatiden trennen sich und wandern zu den Polen. Telophase zwei: Die Zellen teilen sich.
Merksatz: Meiose zwei trennt die Chromatiden. Die Chromosomenzahl bleibt gleich, deshalb heißt sie Äquationsteilung.
Ergebnis: vier haploide Zellen, jede mit dreiundzwanzig Ein-Chromatid-Chromosomen. Beim Mann werden daraus vier Spermien. Bei der Frau entsteht nur eine große Eizelle, der Rest wird als winzige Polkörperchen abgeschnürt.
Funfact: Die Eizelle, aus der du entstanden bist, hat mit der Meiose schon angefangen, als deine Mutter noch im Bauch deiner Oma war. Dann hat sie pausiert. Jahre. Eher Jahrzehnte.
Und das Wichtigste: Die Keimzellen sind genetisch verschieden, aus zwei Gründen. Erstens das Crossing-over: Es mischt mütterliche und väterliche Stücke. Zweitens die zufällige Ausrichtung der Paare in der Metaphase eins. Allein dadurch gibt es zwei hoch dreiundzwanzig, also über acht Millionen mögliche Keimzellen. Mit Eizelle und Spermium zusammen rund siebzig Billionen Kombinationen. Deshalb sind Geschwister ähnlich, aber praktisch nie gleich, außer eineiige Zwillinge.
Die ganze Meiose in zehn Sekunden: einmal verdoppeln. Meiose eins: Paare finden sich, tauschen Stücke, werden getrennt. Meiose zwei: Chromatiden werden getrennt. Ergebnis: vier haploide Zellen, alle verschieden. Die Mitose dagegen: zwei identische, diploide Zellen.
Dr. Krake: Moment. Dich kenn ich doch!
Bärtierchen: Hallo! Ich bin's, das Bärtierchen. Ich hab gehört, hier wird getauscht?
Dr. Krake: Beim Crossing-over, ja. Partner tauschen Stücke.
Bärtierchen: Eine Tauschparty? Bin dabei. Musik!
Dr. Krake: Paare bilden!
Bärtierchen: Stücke tauschen!
Dr. Krake: Äh warum klinge ich wie du?
Bärtierchen: Oh. Und ich wie du. Bücher zu, ein Blatt raus.
Dr. Krake: Zurücktauschen! Sofort!
Bärtierchen: Schade. Ich wollte gerade einsammeln.
Dr. Krake: Chromosomen können das übrigens nicht. Was beim Crossing-over getauscht ist, bleibt getauscht. So. Jetzt die Fehler.
Die drei Fehler, die fast alle machen (7:34)
Fehler Nummer eins: „In der Meiose zwei halbiert sich die Chromosomenzahl noch einmal.“ Nein. Halbiert wird sie nur in der Anaphase eins. In der Meiose zwei trennen sich Chromatiden: vorher dreiundzwanzig Zwei-Chromatid-Chromosomen, nachher dreiundzwanzig Ein-Chromatid-Chromosomen. Halbiert wird nur die DNA-Menge pro Zelle.
Fehler Nummer zwei: „Beim Crossing-over tauschen Schwesterchromatiden Stücke aus.“ Falsch. Schwesterchromatiden sind identische Kopien, ein Tausch würde nichts ändern. Als würdest du dein Pausenbrot gegen genau dasselbe Pausenbrot tauschen. Getauscht wird zwischen Nicht-Schwesterchromatiden, einem mütterlichen und einem väterlichen. Nur so entsteht etwas Neues.
Fehler Nummer drei: „In der Metaphase eins hat die Zelle zweiundneunzig Chromosomen.“ Nicht richtig. Zweiundneunzig ist die Zahl der Chromatiden. Chromosomen zählst du an den Centromeren: sechsundvierzig, als dreiundzwanzig Paare. Centromere zählen, nicht Chromatiden.
Die Prüfungsaufgaben (8:39)
Aufgabe eins, Niveau Klasse zehn: Du siehst vier Schemata aus der Meiose, durcheinander: Metaphase eins, Metaphase zwei, Anaphase eins und Anaphase zwei. Ordne sie zu. Drück Pause. Ich warte. Und ich gucke nicht auf deinen Zettel. Fast nicht.
Die Lösung: Bild eins, einzelne Chromatiden wandern zu den Polen: Anaphase zwei. Bild zwei, Paare in der Mitte: Metaphase eins. Bild drei, ganze X auf dem Weg zu den Polen: Anaphase eins. Bild vier, einzelne X in einer Reihe: Metaphase zwei. Dein Erkennungsmerkmal: Paare oder einzelne, ganze X oder einzelne Chromatiden.
Aufgabe zwei, Niveau Oberstufe: „Erklären Sie, wie in der Meiose aus einer diploiden Zelle haploide Keimzellen entstehen, und begründen Sie, warum diese genetisch verschieden sind.“ Zwei Operatoren: Erklären heißt: zeigen, wie und warum etwas passiert. Begründen heißt: eine Aussage auf Ursachen zurückführen. Drück Pause und formuliere.
Volle Punkte gibt es für drei Teile. Erstens: Nach einmaliger DNA-Verdopplung paaren sich in der Meiose eins die homologen Chromosomen und werden getrennt. Jede Tochterzelle erhält von jedem Paar nur eines und ist damit haploid. Zweitens: In der Meiose zwei werden ohne erneute Verdopplung die Schwesterchromatiden getrennt. So entstehen vier haploide Zellen. Drittens, die Begründung: Beim Crossing-over tauschen Nicht-Schwesterchromatiden homologer Chromosomen Abschnitte aus, so entstehen neue Kombinationen von Allelen. In der Metaphase eins ordnen sich die Paare zufällig an: zwei hoch dreiundzwanzig Kombinationen mütterlicher und väterlicher Chromosomen.
Merk dir drei Dinge (10:36)
Das war die Meiose. Merk dir drei Dinge. Erstens: Meiose eins trennt die Paare, hier halbiert sich die Zahl. Zweitens: Meiose zwei trennt die Chromatiden, wie eine Mitose. Drittens: Crossing-over und Zufall machen jede Keimzelle einzigartig. Das Quiz und den Lernzettel zu diesem Video findest du kostenlos auf achtmalklug punkt de. Ich hab das Quiz übrigens schon gemacht. Achtmal. Daher der Name.
