Gamet

Zwei menschliche Keimzellen unmittelbar vor der Befruchtung

Gameten, auch als Geschlechtszellen oder Keimzellen bezeichnet, sind haploide Zellen, die von sich geschlechtlich fortpflanzenden Lebewesen meist in besonderen Organen erzeugt werden. Durch Vereinigung zweier Gameten entsteht eine diploide Zygote, aus der ein neues Individuum entstehen kann. Die Vereinigung der Gameten wird als Geschlechtsvorgang oder Gametogamie bezeichnet.

Vorteil der geschlechtlichen Fortpflanzung

Der Vorteil der geschlechtlichen Fortpflanzung besteht in einer Neukombination verschiedener Genome und der damit verbundenen Vergrößerung der genetischen Vielfalt der Angehörigen einer Art. Dieser Effekt ist dann besonders groß, wenn verhindert wird, dass Gameten desselben Individuums miteinander verschmelzen. Dies wird erreicht, indem die Gameten-bildenden Individuen einer Art und die von ihnen gebildeten Gameten verschiedenen Paarungstypen angehören und Gameten desselben Paarungstyps nicht miteinander verschmelzen können. Paarungstypen unterscheiden sich also in ihren physiologischen Eigenschaften; oft unterscheiden sie sich auch in ihrer Gestalt. Bei den meisten Arten gibt es zwei Paarungstypen, es gibt aber auch Arten mit mehr als zwei Paarungstypen.

Gametentypen

Bei Lebewesen wie den einzelligen Flagellaten sehen die Gameten wie normale Zellen aus und die verschmelzenden Gameten unterscheiden sich nicht in ihrer Gestalt. Auch bei einigen mehrzelligen Algen sind die Gameten, die miteinander verschmelzen, äußerlich nicht voneinander zu unterscheiden. Man bezeichnet solche Gameten als Isogameten, die Bildung von Isogameten als Isogametie und die Verschmelzung von Isogameten als Isogamie. Da sich Isogameten aber physiologisch unterscheiden, nämlich verschiedenen Paarungstypen angehören, bezeichnet man die miteinander verschmelzenden Zellen als +Gameten und -Gameten.

Bei den meisten Lebewesen unterscheiden sich die Gameten jedoch auch in ihrer Gestalt. Man spricht dann von Anisogameten, Anisogametie und Anisogamie. Bei vielen Lebewesen lassen sich kleinere, sich aktiv bewegende Mikrogameten von größeren Makrogameten ohne aktive Bewegung differenzieren. In diesem Fall werden die beiden Paarungstypen auch als männlich (Mikrogameten) und weiblich (Makrogameten) bezeichnet. Im Extremfall ist die weibliche Geschlechtszelle viel größer als die Mikrogameten und völlig unbeweglich und wird Eizelle genannt und die viel kleineren meist sich lebhaft bewegenden männlichen Geschlechtszellen werden als Spermatozoiden, Spermatozoen oder kurz Spermien bezeichnet. Die Verschmelzung von Eizellen und Spermien wird als Oogamie bezeichnet. Es gibt bei einigen Organismen (Rotalgen) aber auch unbewegliche Spermazellen, die dann Spermatien genannt werden.

Bei allen höheren tierischen Lebewesen einschließlich des Menschen werden die Gameten der Weibchen Eizellen oder kurz Eier genannt, die der Männchen Spermatozoen oder Spermien.

Kernphasenwechsel

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Man unterscheidet drei verschiedene Gruppen von Arten, je nachdem, ob es sich um Einzeller, Pflanzen oder Tiere handelt.

Bei Arten mit diploidem (doppelten) Chromosomensatz enthalten die Gameten jeweils nur einen Satz Chromosomen, damit die durch die Verschmelzung entstehende Zelle wieder den üblichen diploiden Chromosomensatz enthält. Das bedeutet, die Gameten sind haploid, es muss also während ihrer Entstehung zu einer Reduktionsteilung (Meiose) gekommen sein, weshalb solche Gameten auch Meiogameten genannt werden.

Wenn sich zwei Gameten bei der Befruchtung vereinigen, bilden sie zusammen eine Zygote. Aus dieser diploiden Zelle entwickelt sich meistens durch mitotische Teilungen und nachfolgende Spezialisierung der aus ihr entstandenen diploiden Zellen zunächst ein Embryo und letztlich ein ausgewachsenes Individuum.

Es kann allerdings auch vorkommen, dass die entstandene Zygote – meist nach einer Ruheperiode – gleich wieder eine Meiose durchmacht und sich in vier haploide Zellen teilt. Dies ist bei sich geschlechtlich fortpflanzenden haploiden Lebewesen der Fall. Im einfachsten Fall (bei manchen Einzellern) entstehen aus diesen Zellen durch einfache Zellteilung (Mitose) mehrere haploide Tochtergenerationen, deren Mitglieder alle als „Gamet“ fungieren können, das heißt, dass sie durch Verschmelzung mit einer anderen Zelle eine Zygote bilden können. Werden dagegen spezielle Gameten gebildet, so entstehen diese ebenfalls durch Mitose und werden daher Mitogameten genannt.

Zwischen diesen zwei Extremen liegt der heterophasische Generationswechsel, bei dem sich eine vielzellige haploide und eine vielzellige diploide Generation abwechseln. Deutlich ausgeprägt ist dieser Generationswechsel beispielsweise bei den Moosen, den Farnen und bei der Braunalgen-Ordnung Laminariales. Bei der Meiose im diploiden Sporophyten entstehen hier Meiosporen, die zu haploiden Individuen (Gametophyten) heranwachsen, und diese bilden dann durch Mitose Mitogameten.

Rekombination der Gene

Normalerweise tragen die somatischen Zellen (d. h. die normalen Körperzellen) eines diploiden Organismus je einen Satz der Chromosomen des Vaters (der aus dem Spermium stammt) sowie einen der Mutter (der aus der Eizelle stammt). Die Chromosomensätze der Gameten sind jedoch nicht etwa nur das bloße Duplikat eines Chromosomensatzes der somatischen Zellen des gametenproduzierenden Individuums; vielmehr sind sie Hybriden, die durch Rekombination von Chromosomen bei der Entstehung der Gameten (Meiose) erzeugt werden (siehe auch Crossing-over, Meiotic Drive). Diese Hybridisation hat etwas Zufälliges an sich, so dass das Genom in jedem Gameten, den das Individuum erzeugt, dazu tendiert, einmalig zu sein. Dies führt zu der genetischen Unähnlichkeit von Geschwistern.

Gametenbildende Organe

Die Organe, in denen die Gameten produziert werden, werden bei Tieren Gonaden, bei Pflanzen und Pilzen Gametangien genannt; bei geschlechtlicher Differenzierung in weiblich und männlich werden die weiblichen Gametangien Archegonien oder Oogonien und die männlichen Gametangien Antheridien genannt.

Verwandte Begriffe

Die Gametogenese beschreibt die Gametenentwicklung. Gametopathie bezeichnet Fehlbildungen bei der Gametenentwicklung.