Bevor eine Eizelle mit einem Spermium verschmelzen kann, muss ihre Vorläuferin ihre Chromosomenzahl halbieren. Dies geschieht in der Meiose, bei der im ersten Schritt zunächst die Chromosomenpaare auf zwei Tochterzellen aufgeteilt und im zweiten Schritt noch die jeweiligen Chromatiden aufgetrennt werden. Forscher am EMBL in Heidelberg konnten nun in Mauszellen beobachten, dass die Auftrennung im ersten Schritt weit fehleranfälliger ist als vermutet.

Vor der Trennung ordnen sich die Chromosomenpaare in der Äquatorialebene des Spindelapparates an und werden von dort von Mikrotubuli zu den Zellpolen gezogen. Mit einem von ihnen entwickelten speziellen Mikroskop, das automatisch nach Chromosomen sucht und diese genau unter die Lupe nimmt, verfolgten die Forscher um Jan Ellenberg den Prozess in Mauszellen über mehrere Stunden hinweg. Die Aufnahmen zeigten, dass in fast 90 Prozent der Fälle der Kontakt zwischen Mikrotubuli und Chromosomenpaar noch mindestens einmal korrigiert werden musste.

Die Forscher entdeckten dabei auch eine bislang unbekannte Struktur: Offenbar ordnen die Mikrotubuli die Chromosomen zuvor in einer Art Gürtel um das Zentrum des Spindelapparates an, indem sie an deren Armen angreifen und sie "zurechtzupfen" (siehe begleitendes Video).

Warum die Fehlerquote in diesem ersten Schritt der Meiose um vieles höher ist als bei der normalen Zellteilung (Mitose), führen die Wissenschaftler auf die größeren Zellen zurück. Außerdem entstammten die Mikrotubuli bei der Meiose nicht nur aus den beiden Polen wie bei der Mitose, sondern entspringen aus etwa 80 verschiedenen Stellen in der Zelle.

Fehler bei der Meiose führen zu ungleich verteilten Chromosomen in den Tochterzellen – mit gravierenden Folgen von Erkrankungen wie Trisomien bis hin zum frühen Absterben des Embryos. Sie gelten als eine der Hauptursachen für Unfruchtbarkeit bei Frauen. (af)