Mejoza je posebna vrsta delitve celic. Za razliko od mitoze, pri kateri se delijo običajne telesne celice, pri mejozi nastanejo celice, ki imajo le polovico običajnega števila kromosomov, po enega iz vsakega para. Zato meiozo pogosto imenujemo redukcijska delitev. Na dolgi rok mejoza poveča genetsko variabilnost na način, ki bo pojasnjen pozneje.

Spolno razmnoževanje poteka, ko spermij oplodi jajčece. Jajčeca in spermiji so posebne celice, ki se imenujejo gamete ali spolne celice. Gamete so haploidne; imajo le polovico manj kromosomov kot običajne telesne celice (imenovane somatske celice). Z oploditvijo se število kromosomov v telesnih celicah povrne na diploidno število.

Osnovno število kromosomov v telesnih celicah neke vrste se imenuje somatsko število in je označeno z 2n. Pri ljudeh je 2n = 46: imamo 46 kromosomov. V spolnih celicah je število kromosomov n (pri človeku: n = 23). V običajnih diploidnih organizmih so torej kromosomi prisotni v dveh kopijah, po ena od vsakega starša (23x2=46). Edina izjema so spolni kromosomi. Pri sesalcih ima samica dva kromosoma X, samec pa en kromosom X in en kromosom Y.

Kariotip je značilno število kromosomov za evkarionte. Priprava in preučevanje kariotipov je del citogenetike, genetike celic.

Vsi evkarionti, ki se razmnožujejo spolno, uporabljajo mejozo. Sem spadajo tudi številni enocelični organizmi. Pri arhejah in bakterijah, ki se razmnožujejo z nespolnimi procesi, kot je binarna delitev, se mejoza ne pojavlja.

Potek mejoze — glavne faze in ključni dogodki

Mejoza obsega dve zaporedni delitvi, imenovani mejoza I in mejoza II, vendar pred njima nastopi faza S v celičnem ciklu, ko se DNA podvoji in vsak kromosom sestavlja iz dveh sestrskih kromatid. Glavni dogodki so:

  • Mejoza I (redukcijska delitev) — ločijo se homologni kromosomi (par kromosomov, eden podedovan od matere, eden od očeta), zato se število kromosomov v celicah zmanjša s 2n na n.
  • Mejoza II (ekvacionalna delitev) — ločijo se sestrske kromatide, podobno kot pri mitozi, za nastanek štirih haploidnih celic.

Podrobnosti faz v profazi I

Profaza I je posebej pomembna in dolga: med njo se zgodijo dogodki, ki ustvarijo genetsko variabilnost.

  • Homologne kromosome poveže sinaptonemalni kompleks (proces synapsis), kar omogoči natančno poravnavo.
  • Pojavi se prekriževanje ali recombination (crossing over): izmenjava genetskega materiala med ne-sestrskimi kromatidami homologov na mestih, imenovanih chiasmata. To ustvari nove kombinacije alelov.
  • Kasneje se homologni kromosomi ločijo v anafazi I; sestrske kromatide pa ostanejo skupaj zaradi kohezinskih proteinov, ki se odstranijo šele v mejozi II.

Neodvisno razvrščanje in posledice

Med metafazo I se homologni pari naključno razporedijo glede na to, katero kopijo podedujejo od vsakega starša. Ta neodvisna porazdelitev (independent assortment) pomeni, da vsaka gameta dobi naključno kombinacijo materinih in očetovih kromosomov. Skupaj s prekriževanjem to močno poveča genetsko variabilnost potomcev.

Rezultat mejoze

  • Iz ene diploidne matične celice običajno nastanejo štiri haploidne gamete (pri moških) ali ena haploidna gameta plus polarna telesca (pri ženskah; glej spodaj).
  • Te gamete združitev med oploditvijo obnovi diploidno stanje (2n).

Razlike med moško in žensko gametogenezo

  • Špermatogeneza (pri moških) običajno poteka kontinuirano od pubertete naprej in daje štiri funkcionalne spermije iz ene matične celice.
  • Oogeneza (pri ženskah) vključuje daljše zaustavitve v razvoju; iz ene deleče matične celice običajno nastane eno veliko jajčece in več manjših polarnih telesc, ki so običajno nefunkcionalna. To vpliva na asimetrijo porazdelitve citoplazme.

Pomembne biološke in medicinske posledice

  • Spreminjanje genetske raznolikosti: kombinacija prekriževanja in neodvisnega razporejanja ustvarja potomce s edinstvenimi genetskimi kombinacijami, kar je osnova evolucije pri spolnem razmnoževanju.
  • Napačno ločevanje kromosomov (nondisjunkcija): če se homologni kromosomi ali sestrske kromatide ne ločijo pravilno, lahko nastanejo gamete z nepravilnim številom kromosomov (aneuploidija). Primer je trisomija 21 (Downov sindrom).
  • Vloga v sorodstvenih preiskavah in medicini: analize kariotipa in testiranje za kromosomske nepravilnosti temeljijo na razumevanju mejoze in njenih napak.

Daljnje opombe o mehanizmih

Mejoza uporablja podobne celične mehanizme kot mitoza (npr. delovanje vretena, kinetohorjev, kohezinskih proteinov), vendar so regulacija in cilji drugačni: mejoza zmanjša kromosomsko število in poveča variabilnost. Za uspešno mejozo so pomembni tudi celični kontrolni mehanizmi (checkpoints), ki preprečujejo napake, če so kromosomi nepravilno poravnani ali prečiščeni.

Mejoza je torej ključni proces pri spolnem razmnoževanju, saj zagotavlja pravilno število kromosomov v potomcih in prispeva k genetski raznolikosti vrst.