Мейоз ( / m aɪ ˈ oʊ s ɪ s / ⓘ ; отдревнегреческого μείωσις ( meíōsis ) «уменьшение», поскольку представляет собой редукционное деление)[1][2]— особый типклеточного деленияполовыхклетокв, размножающихся половым путемкоторый производитгаметы, такие каксперматозоидыилияйцеклетки.. Он включает в себя два раунда деления, в результате которых образуются четыре клетки только с одной копией каждойхромосомы(гаплоидной). Кроме того, перед делением генетический материал отцовской и материнской копий каждой хромосомы скрещивается,создавая новые комбинации кода на каждой хромосоме. [3]Позже, во времяоплодотворения, гаплоидные клетки, полученные в результате мейоза самца и самки, снова сливаются, образуя клетку с двумя копиями каждой хромосомы —зиготу.
Ошибки в мейозе, приводящие к анеуплоидии (аномальному количеству хромосом), являются основной известной причиной выкидыша и наиболее частой генетической причиной нарушений развития . [4]
При мейозе за репликацией ДНК следуют два раунда клеточного деления с образованием четырех дочерних клеток, каждая из которых имеет половину числа хромосом по сравнению с исходной родительской клеткой. [3] Два мейотических деления известны как мейоз I и мейоз II . Перед началом мейоза, во время S-фазы клеточного цикла , ДНК каждой хромосомы реплицируется так, что она состоит из двух идентичных сестринских хроматид , которые остаются вместе за счет сцепления сестринских хроматид. Эту S-фазу можно назвать «премейотической S-фазой» или «мейотической S-фазой». Сразу после репликации ДНК мейотические клетки вступают в длительную G2 - подобную стадию, известную как мейотическая профаза . В течение этого времени гомологичные хромосомы соединяются друг с другом и подвергаются генетической рекомбинации — запрограммированному процессу, в ходе которого ДНК может быть разрезана, а затем восстановлена, что позволяет им обмениваться частью своей генетической информации . Подмножество событий рекомбинации приводит к кроссинговерам , которые создают физические связи, известные как хиазмы (единственное число: хиазма, от греческой буквы Хи (Χ) ) между гомологичными хромосомами. У большинства организмов эти связи могут помочь каждой паре гомологичных хромосом отделиться друг от друга во время мейоза I, в результате чего образуются две гаплоидные клетки, которые имеют вдвое меньше хромосом, чем родительская клетка.
Во время мейоза II связь между сестринскими хроматидами ослабляется, и они отделяются друг от друга, как во время митоза . В некоторых случаях все четыре продукта мейоза образуют гаметы , такие как сперматозоиды , споры или пыльца . У самок животных три из четырех продуктов мейоза обычно удаляются путем экструзии в полярные тельца , и только одна клетка развивается для производства яйцеклетки . Поскольку во время мейоза число хромосом уменьшается вдвое, гаметы могут сливаться (т. е. оплодотворяться ) с образованием диплоидной зиготы , которая содержит две копии каждой хромосомы, по одной от каждого родителя. Таким образом, чередующиеся циклы мейоза и оплодотворения обеспечивают половое размножение , при этом последующие поколения сохраняют одинаковое количество хромосом. Например, диплоидные клетки человека содержат 23 пары хромосом, включая 1 пару половых хромосом (всего 46), половина материнского происхождения и половина отцовского происхождения. Мейоз производит гаплоидные гаметы (яйцеклетки или сперматозоиды), содержащие один набор из 23 хромосом. Когда две гаметы (яйцеклетка и сперматозоид) сливаются, образующаяся зигота снова становится диплоидной, причем каждая мать и отец вносят по 23 хромосомы. Такая же закономерность, но не одинаковое количество хромосом, наблюдается у всех организмов, использующих мейоз.
Мейоз происходит у всех одноклеточных и многоклеточных организмов, размножающихся половым путем (все они являются эукариотами ), включая животных , растения и грибы . [5] [6] [7] Это важный процесс оогенеза и сперматогенеза .
Хотя процесс мейоза связан с более общим процессом деления клеток митозом , он отличается в двух важных отношениях: