Схема мейоза

Мейоз у животных наблюдается при формировании гамет (гаметогенезе). Мейоз у растений и грибов, как правило, происходит при образовании гаплоидных спор. У различных одноклеточных эукариот мейоз может наблюдаться на разных стадиях жизненного цикла. Для восстановления диплоидности в цикле всегда необходимо слияние гаплоидных клеток (оплодотворение).

Мейоз состоит из двух делений. Первое из них является собственно редукционным, то есть именно в ходе первого деления уменьшается плоидность клетки. Причиной этого служит расхождение гомологичных хромосом («материнской» и «отцовской») по двум разным дочерним клеткам. Второе деление аналогично митозу и называется эквационным (то есть «равным»). Плоидность в результате второго деления не меняется. В ходе этого деления, как и при митозе, расходятся сестринские хроматиды (копии ДНК). Между двумя делениями мейоза отсутствует репликация ДНК (так как «цель» мейоза — уменьшить плоидность клетки, увеличивать количество ДНК здесь незачем).

В профазе I деления мейоза происходит важнейший процесс, относящийся к генетической рекомбинации — кроссинговер, то есть обмен участками гомологичных хромосом. В результате этого процесса создаются новые комбинации генов в потомстве. Хромосомы как целое не передаются напрямую от бабушек и дедушек внукам, а «реконструируются» в каждом поколении в процессе кроссинговера.

В нижеследующей таблице приведено описание фаз мейоза в клетке, для которой n=3, 2n=6. В каждом наборе есть три хромосомы, различающиеся по размеру. Материнский и отцовский хромосомные наборы выделены синим и красным.

Фаза	Процесс	Описание
Профаза I 2n4c		конденсация (сверхспирализация) хромосом (видны в электронный микроскоп); конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием бивалентов; кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой; ядерная оболочка растворяется; центриоли расходятся к полюсам
Метафаза I 2n4c		биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки
Анафаза I 2n4c		микротрубочки веретена деления сокращаются, биваленты делятся; к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая
Телофаза I n2c x 2		хромосомы деспирализуются («раскручиваются»); формируется ядерная оболочка
Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без интерфазы: репликации (удвоения) ДНК не происходит.
Профаза II n2c x 2		конденсация (сверхспирализация) хромосом; клеточный центр делится, центриоли расходятся к полюсам ядра; разрушается ядерная оболочка; образуется веретено деления
Метафаза II n2c x 2		двухроматидные хромосомы располагаются в плоскости «экватора» (метафазная пластинка)
Анафаза II 2nc x 2		центромеры делятся; однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам
Телофаза II nc x 4		хромосомы деспирализуются; формируется ядерная оболочка

Протекание мейоза, как правило, нарушается в клетках гибридных организмов, т. к. в профазе I должно происходить попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, а у гибридов набор материнских генов не гомологичен отцовскому.

Данный механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и в конечном счете к нежизнеспособности гамет, а следовательно, к стерильности (бесплодию) гибридов.

В селекции для преодоления стерильности гибридов искусственно вызывают полиплоидность (кратное увеличение) хромосомных наборов. В этом случае каждая хромосома конъюгирует с соответствующей хромосомой своего набора.