Zellteilung

Im Zeitraffer sehen wir das Wachstum einer Pflanzenwurzel. Jedes Wachstum eines Organismus ist nur möglich, wenn neue Zellen entstehen. Letzteres passiert, indem sich eine vorhandene, sogenannte „Mutterzelle“ teilt. Diesen Teilungsprozess nennt man Mitose. Damit bei der Teilung identische Zellen entstehen, muss zunächst eine Kernteilung vorausgehen. Im Zellkern ist die gesamte genetische Information lokalisiert, und die muss vollständig bei der Teilung an die neuen Zellen weitergegeben werden. Unter dem Mikroskop können wir den Vorgang verfolgen. Die länglichen Gebilde sind die Chromosomen. Zunächst positionieren sie sich entlang einer Linie und werden nach ihrer Teilung an die gegenüberliegenden Pole des Zellkerns gezogen. Eine menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen in ihrem Zellkern. Sehen wir uns das Prinzip einer Zellteilung an einer Zelle mit drei Chromosomen an. Zunächst bildet jedes Chromosom eine identische Kopie. Diese Schwesterchromatiden liegen noch eng aneinander und werden am Zentromer zusammengehalten. Anschließend reihen sie sich in der Mitte der Zelle, „Äquatorialebene“ genannt, auf. Von den Spindelfasern werden sie nun zu gegenüberliegenden Polen gezogen. Die beiden identischen Chromosomensätze werden jeweils von einer Zellmembran eingeschlossen. So sind zwei Tochterzellen entstanden. Die Bilder, die wir hier sehen, sind Zeitrafferaufnahmen. Der Ablauf der Mitose, der dafür sorgt, dass bei der Teilung zwei völlig identische Zellen entstehen, die auch mit der Mutterzelle identisch sind, ist sehr streng geordnet. Jede Blüte dient der Vermehrung einer Pflanze. Ihre männlichen Blütenteile sind die Staubgefäße, die den Pollen enthalten. In der Mitte der Blüte ragt der Stempel, an dessen Spitze sich die Narbe befindet. Am unteren Ende des Stempels befindet sich der Fruchtknoten, in dem die weiblichen Eizellen auf ihre Befruchtung warten. Die Übertragung des männlichen Pollens auf die Narbe des Stempels wird von Insekten oder dem Wind erledigt. Bei den männlichen Samen und den weiblichen Eizellen, egal ob bei Pflanze, Tier oder Mensch, handelt es sich jedoch um besondere Zellen. Ihre Vermehrung läuft anders ab als die Mitose der Körperzellen. Man spricht von einer Reife- beziehungsweise Reduktionsteilung oder der Meiose. Dabei wird die zygotische Chromosomenzahl auf die Hälfte verkleinert, damit bei der Verschmelzung der Samen und Eizellen die artspezifische Konstanz der Chromosomen erhalten bleibt. Sehen wir uns das am Beispiel einer Zelle mit vier Chromosomen an. Wie bei der Mitose bilden die Chromosomen zunächst eine identische Verdoppelung. In diesem diploiden Chromosomensatz befindet sich einer vom Vater, hier blau gezeigt, und einer von der Mutter, das sind die rötlichen. Sie bilden zunächst zwei Paare. Bei dieser ersten Phase der meiotischen Teilung kommt es auch zum sogenannten „Crossing-over“, einem Austausch von Erbanlagen. Diese Neukombination der Zustandsformen von Genen, Allele, ist neben der Reduzierung der Chromosomenzahl eine weitere wichtige Funktion der Meiose. In der folgenden, sogenannten Metaphase lagern sich die homologen Chromosomen in der Mitte, der sogenannten Äquatorialebene, und werden anschließend getrennt. Es entstehen zwei Tochterzellen mit halber Chromosomenzahl. Das ist die erste Zellteilung der Meiose, auch als „erste Reifeteilung“ bezeichnet. Nach einer weiteren Anordnung in der Äquatorialebene schließt sich die „zweite Reifeteilung“ an. Hierbei kommt es zu einer Chromatidentrennung, das heißt, die beiden identischen Spalthälften eines Chromosoms, auch „Schwesterchromatid“ genannt, werden auf die neu entstehenden Tochterkerne verteilt. Es sind vier individuelle, haploide Keimzellen entstanden, die jeweils nur einen Satz Chromosomen enthalten. Nun sind diese reif für die geschlechtliche Fortpflanzung.