La meiosis es un tipo especial de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas de las células. A diferencia de la mitosis, la forma en que se dividen las células somáticas, la meiosis produce células con sólo una copia de cada cromosoma (una de cada par), por lo que suele llamarse división reductora. Gracias a este proceso, la meiosis contribuye a aumentar la variación genética, de maneras que se describen más abajo.
La reproducción sexual ocurre cuando un espermatozoide fecunda un óvulo. Esos óvulos y espermatozoides son células especiales llamadas gametos o células sexuales. Los gametos son haploides, es decir, sólo tienen la mitad del número de cromosomas que una célula corporal normal (una célula somática). La fecundación restablece el número diploide de cromosomas en la nueva célula somática.
El número básico de cromosomas de una especie se llama número somático y se representa como 2n. En los humanos 2n = 46 (46 cromosomas totales) y, por tanto, n = 23 en las células sexuales. En organismos diploides normales, la mayoría de los cromosomas existen en parejas homólogas —una copia heredada de cada progenitor— salvo los cromosomas sexuales: en los mamíferos las hembras son XX y los machos XY.
Un cariotipo es la combinación y el número de cromosomas característico de una especie eucariota. El estudio de cariotipos forma parte de la citogenética. Todos los eucariotas que se reproducen sexualmente pasan por meiosis, incluidos muchos organismos unicelulares. La meiosis no ocurre en las arqueas ni en las bacterias, que se reproducen mayoritariamente por procesos asexuales como la fisión binaria.
Fases de la meiosis
La meiosis consta de dos divisiones nucleares consecutivas denominadas meiosis I y meiosis II, cada una con sus propias etapas. Antes de comenzar, la célula replica su ADN durante la interfase, por lo que cada cromosoma está formado por dos cromátidas hermanas.
Meiosis I (división reductora) —separa cromosomas homólogos—:
- Profase I: es la etapa más larga y compleja. Se subdivide en leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. Durante esta fase los cromosomas homólogos se emparejan (sinapsis) formando el complejo sinaptonémico, y ocurre el intercambio de material entre cromátidas no hermanas conocido como crossing-over o intercambio homólogo. Los puntos donde se produce el intercambio se llaman quiasmas.
- Metafase I: los pares de cromosomas homólogos se alinean en la placa metafásica y las fibras del huso se unen a los cinetocoros de cada homólogo.
- Anafase I: los cromosomas homólogos se separan y se desplazan hacia polos opuestos; las cromátidas hermanas permanecen unidas.
- Telofase I y citocinesis: se forman dos células hijas haploides (cada una con cromosomas de dos cromátidas), aunque en algunos organismos la cariocinesis y citocinesis pueden ser parciales o ausentes antes de la meiosis II.
Meiosis II (división ecuacional) —semejante a la mitosis—:
- Profase II: los cromosomas (cada uno con dos cromátidas hermanas) se condensan nuevamente y se forma otro huso mitótico.
- Metafase II: los cromosomas se alinean en la nueva placa metafásica.
- Anafase II: las cromátidas hermanas se separan y migran a polos opuestos.
- Telofase II y citocinesis: se forman hasta cuatro células haploides genéticamente distintas (en organismos animales, estos serán los gametos).
Mecanismos que generan variación genética
- Crossing-over: el intercambio de segmentos entre cromátidas homólogas durante la profase I genera combinaciones nuevas de alelos en un mismo cromosoma.
- Distribución independiente de los cromosomas: durante la metafase I los pares homólogos se orientan de forma aleatoria, de modo que la combinación de cromosomas maternos y paternos que recibe cada gameto es diferente.
- Fecundación aleatoria: la unión al azar de dos gametos haploides amplía aún más la variabilidad genética en la descendencia.
Diferencias con la mitosis
- La mitosis produce dos células diploides genéticamente idénticas a la célula madre; la meiosis produce hasta cuatro células haploides distintas.
- La meiosis incluye recombinación entre homólogos y dos divisiones nucleares; la mitosis no tiene recombinación homóloga ni segunda división a menos que ocurra anormalmente.
- Función: la mitosis sirve para crecimiento y reparación; la meiosis para generar gametos y mantener constante el número de cromosomas entre generaciones.
Gametogénesis: espermatogénesis y ovogénesis
En animales, la meiosis forma parte de la gametogénesis. En la espermatogénesis (formación de espermatozoides) el proceso es continuo y suele dar cuatro gametos viables por célula original. En la ovogénesis (formación de óvulos) la división es asimétrica: una célula grande (el ovocito) recibe la mayor parte del citoplasma y los otros productos se convierten en corpúsculos polares generalmente no funcionales. Además, en muchos vertebrados la meiosis en el ovocito se detiene en determinadas fases hasta señales hormonales o la fecundación.
Errores en la meiosis y consecuencias
Los fallos durante la meiosis pueden provocar no disyunción (separación incorrecta de cromosomas homólogos o cromátidas hermanas), lo que genera gametos con número incorrecto de cromosomas. Si estos gametos participan en la fecundación pueden producir aneuploidías: por ejemplo, la trisomía 21 (síndrome de Down) es causada por la presencia de tres copias del cromosoma 21. Otros errores pueden originar deleciones, duplicaciones o translocaciones cromosómicas que afectan al desarrollo y la salud.
Importancia evolutiva y biológica
La meiosis es fundamental para la reproducción sexual y para la evolución: mantiene estable el número de cromosomas entre generaciones y, al mismo tiempo, genera la variación genética sobre la que actúa la selección natural. Esta combinación de estabilidad y variabilidad hace posible la adaptación de las poblaciones a ambientes cambiantes.
Resumen práctico
- Función principal: producir gametos haploides y aumentar la variación genética.
- Se compone de dos divisiones: meiosis I (reducción) y meiosis II (separación de cromátidas).
- Mecanismos clave: emparejamiento homólogo, crossing-over, distribución independiente y fecundación aleatoria.
- Ocurrencia: todos los eucariotas con reproducción sexual; no ocurre en arqueas ni en bacterias.
Comprender la meiosis es esencial para la genética, la biología del desarrollo y la medicina porque explica cómo se transmiten y combinan los caracteres hereditarios, cómo surgen algunas enfermedades cromosómicas y por qué la variación genética existe en las poblaciones naturales.
