Meiosis
La meiosis es un tipo especial de división celular. A diferencia de la mitosis, la forma en que se dividen las células normales del cuerpo, la meiosis da lugar a células que sólo tienen la mitad del número habitual de cromosomas, uno de cada par. Por ello, la meiosis suele denominarse división reductora. A la larga, la meiosis aumenta la variación genética, de una forma que se explicará más adelante.
La reproducción sexual tiene lugar cuando un espermatozoide fecunda un óvulo. Los óvulos y los espermatozoides son células especiales llamadas gametos o células sexuales. Los gametos son haploides; sólo tienen la mitad del número de cromosomas que una célula corporal normal (llamada célula somática). La fecundación restablece el número de cromosomas de las células corporales al número diploide.
El número básico de cromosomas en las células del cuerpo de una especie se denomina número somático y se etiqueta como 2n. En los humanos 2n = 46: tenemos 46 cromosomas. En las células sexuales el número de cromosomas es n (humanos: n = 23). Así pues, en los organismos diploides normales, los cromosomas están presentes en dos copias, una de cada progenitor (23x2=46). La única excepción son los cromosomas sexuales. En los mamíferos, la hembra tiene dos cromosomas X, y el macho un cromosoma X y uno Y.
Un cariotipo es el número de cromosomas característico de una especie eucariota. La preparación y el estudio de los cariotipos forman parte de la citogenética, la genética de las células.
Todos los eucariotas que se reproducen sexualmente utilizan la meiosis. Esto incluye también a muchos organismos unicelulares. La meiosis no se produce en las arqueas ni en las bacterias, que se reproducen por procesos asexuales como la fisión binaria.
El cruce tiene lugar entre las cromátidas de los cromosomas homólogos
La meiosis como parte de la reproducción sexual
La importancia de la fecundación
La descendencia recibe un juego de cromosomas de cada progenitor, de modo que, en conjunto, la mitad de su herencia procede de cada uno de ellos. Pero los dos conjuntos de cromosomas no son idénticos a los de los padres. Esto se debe a que se modifican durante la división reductora mediante un proceso llamado crossing-over.
La importancia de la meiosis
Esto tiene dos vertientes:
1. En primer lugar, reducir los cromosomas de cada óvulo o espermatozoide a un solo conjunto.
Los dos cromosomas de un par no son idénticos porque en cualquier locus concreto de los cromosomas puede haber diferentes alelos (formas del gen) en los dos cromosomas. Piensa en cada par de cromosomas, un juego de cada progenitor. De cada par, sólo uno va a cada gameto. Así que, en primer lugar, los gametos se diferencian porque de cada par el gameto puede tener el cromosoma del padre o el de la madre. A esto se le llama "ensamblaje independiente".
2. Permitir que se produzca el cruce entre cada par de cromosomas parentales. El cruce cambia los alelos que se encuentran en un cromosoma concreto.
Así, aunque se describen como cromosomas "maternos" y "paternos", en la práctica los cromosomas de los gametos no son todos iguales a los de los padres. Esto se debe a que se han intercambiado trozos de cromosomas en el proceso de meiosis.
Aunque los gametos sólo tienen un juego de cromosomas, ese juego es una mezcla barajada de material genético de ambos progenitores. Cada óvulo o espermatozoide puede tener una selección diferente de alelos de los cromosomas parentales.
Al igual que cuando se baraja una baraja de cartas, se pueden producir muchas combinaciones diferentes de genes sin que se produzca un cambio (mutación) en ningún gen individual. Sin embargo, las mutaciones se producen y pueden añadir alelos que no estaban en la población antes. En cualquier caso, el barajado aumenta la variedad de la descendencia, y la variedad da al menos a algunos de los descendientes una mejor oportunidad de sobrevivir en tiempos difíciles. La mezcla de alelos que tiene lugar en la meiosis puede ser la razón por la que existe la reproducción sexual.
"No es difícil pensar en las razones por las que las poblaciones sexuales deberían tener ventajas a largo plazo sobre las asexuales. Pueden evolucionar más rápidamente para adaptarse a las circunstancias cambiantes..."
Casos especiales
Partenogénesis cíclica
Varios taxones (grupos de organismos) bastante grandes utilizan la partenogénesis cíclica. Es decir, cuando nacen varias generaciones por parto virginal y luego se produce una generación con reproducción sexual normal. Algunos ejemplos son los pulgones y los cladóceros (pequeños crustáceos llamados pulgas de agua). Los pulgones suelen actuar de la siguiente manera: cuando el tiempo es bueno, y sus plantas huéspedes están en su mejor momento, utilizan la partenogénesis. Al final de la temporada, cuando el tiempo empeora, utilizan la reproducción sexual. Este sistema de reproducción se llama apogamia.
En la partenogénesis, los óvulos contienen únicamente el material genético de la madre y no son fecundados. Los óvulos pueden producirse por meiosis o por mitosis. Cuando se produce la meiosis, el entrecruzamiento produce una huella genética que difiere un poco de la de la madre. Por lo tanto, la descendencia partenogenética de la mosca verde no es idéntica y muestra cierta variación genética: algunos segmentos cromosómicos difieren debido a la meiosis. La mitosis produciría una descendencia idéntica.
Entre estos taxones partenogenéticos hay una serie de especies que han abandonado totalmente el sexo.
Pérdida de la sexualidad
Algunos organismos eucariotas han perdido por completo la capacidad de reproducción sexual, por lo que no tienen meiosis. Entre ellos se encuentran los rotíferosBdelloides, que sólo se reproducen por partenogénesis.
Detalles de la meiosis
La meiosis puede dividirse en meiosis I y meiosis II.
Meiosis I
La función de la primera división es permitir el entrecruzamiento. Al igual que la mitosis, la meiosis incluye la profase, la metafase, la anafase y la telofase.
Profase I
Los cromosomas se hacen visibles, la envoltura nuclear desaparece y los centríolos (en la parte superior e inferior del núcleo) comienzan a formar fibras de huso que envuelven a los cromosomas.
En esta fase, cada cromosoma se divide en dos cromátidas hermanas, unidas por los centrómeros. Los cromosomas emparejados tienen ahora cuatro cromátidas (2 conjuntos de "hermanas") presionadas entre sí. El cruce tiene lugar entre dos de las cromátidas no hermanas; las otras dos permanecen sin cruzar. El cruce da lugar al intercambio de segmentos de cada una de las cromátidas participantes, del ADN y de la proteína de la cromatina asociada. Genéticamente, el proceso se denomina recombinación.
Metafase I
Los cromosomas se alinean a lo largo del ecuador (la línea central) de las fibras del huso en pares homólogos.
Anafase I
Los cromosomas se dividen para que haya la misma cantidad en cada lado de la célula. Como hay 46 cromosomas en una célula humana, 23 acaban en cada lado.
(Se produce la citocinesis, la división de las células en dos. La célula se divide).
Telofase I
Las dos células hijas se dividen por completo, se forma una envoltura nucleica y los cromosomas se hacen menos visibles. Hay 23 cromosomas en cada una de estas células.
Meiosis II
Las dos células se preparan para dividirse de nuevo en una etapa conocida como interquinesis o interfase II. Ambas células pasarán por la meiosis II.
Profase II
Los cromosomas se hacen visibles, la envoltura nuclear desaparece y los centríolos forman las fibras del huso.
Metafase II
Los cromosomas se alinean a lo largo de la línea media en las fibras del huso
Anafase II
Los cromosomas se dividen en sus dos cromátidas. Las cromátidas son las dos hebras de ADN (ácido desoxirribonucleico) que componen el cromosoma. Están unidas por una conexión intermedia llamada centrómero.
(Se produce la citocinesis. La célula se divide).
Telofase II
Las células se dividen completamente. La envoltura nucleica se reforma y se crean cuatro nuevas células con diferente ADN.
En los hombres, las cuatro células se convierten en espermatozoides. En las mujeres, sólo una se convierte en un óvulo maduro, mientras que las tres restantes se reabsorben en el cuerpo.
Eventos de la meiosis que muestran el cruce de cromosomas
Problemas
En los seres humanos, hay ciertas condiciones que son causadas por la meiosis que salió mal. Algunos ejemplos son:
- Síndrome de Down: trisomía del cromosoma 21
- Síndrome de Patau: trisomía del cromosoma 13
- Síndrome de Edwards: trisomía del cromosoma 18
- Síndrome de Klinefelter: cromosomas X adicionales en los hombres, es decir, XXY, XXXY, XXXXY
- Síndrome de Turner: falta de un cromosoma X en las mujeres, es decir, XO
- Síndrome del triple X: un cromosoma X adicional en las mujeres
- Síndrome XYY: un cromosoma Y de más en los hombres
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la meiosis?
R: La meiosis es un tipo especial de división celular que da lugar a células con la mitad del número habitual de cromosomas, uno de cada par. También se conoce como división reductora.
P: ¿Cómo aumenta la meiosis la variación genética?
R: La meiosis aumenta la variación genética al crear nuevas combinaciones de genes mediante el proceso de entrecruzamiento durante la profase I y la segregación aleatoria durante la anafase I.
P: ¿Qué son los gametos?
R: Los gametos son células especiales denominadas células sexuales o células haploides que sólo tienen la mitad del número de cromosomas que una célula corporal normal (denominada célula somática).
P: ¿Qué es el número somático?
R: El número básico de cromosomas en las células corporales de una especie se denomina número somático y se etiqueta como 2n. En los humanos 2n = 46, lo que significa que tenemos 46 cromosomas.
P: ¿Cuántos cromosomas tienen las células sexuales?
R: Las células sexuales tienen n cromosomas, que en el caso de los humanos es igual a 23. Así pues, en los organismos diploides normales, hay dos copias de cada cromosoma, una de cada progenitor (23x2=46). La única excepción a esta regla son los cromosomas sexuales; en los mamíferos las hembras tienen dos cromosomas X mientras que los machos tienen un cromosoma X y un cromosoma Y.
P: ¿Se produce la meiosis en las arqueas o las bacterias?
R: No, la meiosis no se produce en las arqueas ni en las bacterias; en su lugar se reproducen por simple división celular.
P: ¿Se encuentra la reproducción sexual entre los organismos unicelulares?
R: Sí, la reproducción sexual puede encontrarse entre los organismos unicelulares ya que también utilizan la meiosis para reproducirse sexualmente.
