Можно выделить три основных отличия мейоза от митоза:
1. Генетический материал удваивается только один раз, но происходит два деления, приводящие к образованию четырех ядер.
2. Каждое из четырех ядер гаплоидно (содержат половину набора хромосом материнской клетки).
3. Гаплоидные ядра содержат новые комбинации генетического материала.
Поведение хромосом в мейозе имеют глубокие генетические и эволюционные последствия. Благодаря мейозу, популяции диплоидных организмов неоднородны. Особи отличаются друг от друга по многим признакам, и это придает популяции большую устойчивость и приспособленность.
Первое деление мейоза
Первое деление мейоза (профаза I, метафаза I, анафаза I и телофаза I) — редукционное.
Профаза I. Профаза I последовательно проходит несколько стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез.
•Лептотена. Хроматин конденсируется, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединённых центромерой.
•Зиготена. Гомологичные парные хромосомы сближаются и вступают в физический контакт (синапсис) в виде синаптонемального комплекса, обеспечивающего конъюгацию хромосом. Контакт позволяет хромосомам обмениваться генетическим материалом (кроссинговер). На этой стадии две лежащие рядом пары хромосом образуют бивалент.
•Пахитена. Хромосомы утолщаются вследствие спирализации. Отдельные участки конъюгировавших хромосом перекрещиваются друг с другом и образуют хиазмы. Здесь происходит кроссинговер — обмен участками между отцовскими и материнскими гомологичными хромосомами, что определяет генетические различия между индивидуумами.
•Диплотена. Происходит разделение конъюгировавших хромосом в каждой паре в результате продольного расщепления синаптонемального комплекса. Хромосомы расщепляются по всей длине комплекса, за исключением хиазм. В составе бивалента чётко различимы 4 хроматиды. Такой бивалент называют тетрадой. В хроматидах появляются участки раскручивания, где синтезируется РНК.
•Диакинез. Продолжаются процессы укорочения хромосом и расщепления хромосомных пар. Хиазмы перемещаются к концам хромосом (терминализация). Разрушается ядерная мембрана, исчезает ядрышко. Появляется митотическое веретено.
Метафаза I. В метафазе I тетрады образуют метафазную пластинку. В целом отцовские и материнские хромосомы распределяются случайным образом по ту или другую сторону экватора митотического веретена. Подобный характер распределения хромосом лежит в основе второго закона Менделя, что (наряду с кроссинговером) обеспечивает генетические различия между индивидуумами.
Анафаза I. Анафаза I отличается от анафазы митоза тем, что при митозе к полюсам расходятся сестринские хроматиды. В эту фазу мейоза к полюсам отходят целостные хромосомы.
Телофаза I. Телофаза I не отличается от телофазы митоза. Формируются ядра, имеющие 23 конъюгированных (удвоенных) хромосомы, происходит цитокинез, образуются дочерние клетки.
Второе деление мейоза
Второе деление мейоза — эквационное — протекает так же, как митоз (профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II), но значительно быстрее. Дочерние клетки получают гаплоидный набор хромосом (22 аутосомы и одну половую хромосому).
Профаза мейоза
Профаза первого мейотического деления состоит из пяти стадий и включает: лептотену, зиготену, плахитену, диплотену и диакинез.
Лептотена – это стадия тонких нитей (рис. 1). Происходит конденсация хромосом, которые становятся видны в световой микроскоп.
Рис. 1. Профаза 1. Стадия лептотены
Зиготена – стадия сливающихся нитей (рис. 2). Происходит конъюгация гомологичных хромосом.
Рис. 2. Профаза 1.Стадия зиготены
Пахитена – стадия толстых нитей (рис. 3). Хромосомы спирализуются, и хорошо видна их продольная неоднородность. Завершается кроссинговер, в результате которого хромосомы обмениваются участками хроматид.
Рис. 3. Профаза 1.Стадия пахитены
Диплотена – стадия двойных нитей (рис. 4). Продолжается конденсация хромосом, но при этом начинается процесс расхождения гомологичных хромосом, которые удерживаются в точках обмена участками, возникшими при кроссинговере, они получили название хиазм.
Рис. 4. Профаза 1.Стадия диплотены
Диакинез – стадия расхождения бивалентов (рис. 5). Исчезают ядрышки, отдельные биваленты располагаются на периферии ядра, и затем наступают все процессы, которые так характерны для этой фазы.
Рис. 5. Профаза 1.Стадия диакинеза
Биологическое значение мейоза:
1) является основным этапом гаметогенеза;
2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;
3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.
