¿Alguna vez te has puesto a pensar cómo de la unión de un pequeño óvulo y un díminuto espermatozoide se origina una vida? ¿Cómo son producidos los óvulos? ¿Cómo se producen los espermatozoides? Todo esto está relacionado a un proceso de división celular. En este texto aprenderás sobre ese importante tema en biología celular: ¡la meiosis!
Definición de la meiosis
La meiosis, al igual que la mitosis, es un tipo de división celular. En la mitosis se producen células hijas idénticas a la célula madre, o clones, para el crecimiento o para la reproducción asexual. Por el contrario, en la meiosis, se producen células hijas genéticamente diferentes y con la mitad del número original de cromosomas, para la reproducción sexual. Por lo tanto, ocurre solamente en las células germinales del organismo.
En los animales, las células germinales masculinas se encuentran en los testículos (espermatozoides) y las femeninas en los ovarios (óvulos).
La meiosis es la división celular que da lugar a cuatro células hijas, con la mitad del número de cromosomas que la célula madre, genéticamente diferentes entre ellas y en relación con la célula madre.
Para entender la meiosis a nivel celular, es importante discutir la importancia de la formación de gametos (células reproductoras). Casi todas las células de tu cuerpo (células somáticas o corporales) tienen dos juegos de cromosomas, lo que significa que son diploides. Sin embargo, tus gametos presentan únicamente un juego de cromosomas, lo que significa que son haploides.
Diploide se denota como 2n y haploide como n (n = número de cromosomas).
¿Puedes recordar cuántos cromosomas tiene cada célula humana? Si has dicho 46, ¡estarías en lo cierto!
Cada cromosoma aparece dos veces; así que, en realidad, son dos conjuntos de 23. La reproducción sexual consiste en la fecundación o fertilización, cuando se combina un óvulo (el gameto femenino) y un espermatozoide (el gameto masculino), para formar un cigoto. Si ambos gametos tuvieran dos juegos completos de cromosomas en el momento de la fecundación, la descendencia tendría cuatro juegos de cromosomas. En cambio, tras el proceso de meiosis, los gametos contienen solo 23 cromosomas. Esto permite a la descendencia heredar dos juegos de 23 cromosomas, uno de cada progenitor, y terminar nuevamente con 46 cromosomas en total.
Aunque tener un juego extra de cromosomas conduce a algunos desórdenes genéticos y, hasta puede ser letal para la mayoría de los animales, las plantas con más de dos juegos de cromosomas son comunes.
Las plantas triploides (3n) suelen ser estériles y no pueden reproducirse, pero pueden cultivarse por sus otras propiedades; por ejemplo, ser más grandes y más resistentes a las enfermedades.
Si eres un fanático del plátano, tienes que agradecer la triploidía, ya que las plantas de plátano cultivadas son triploides. Los plátanos triploides no producen semillas viables —en comparación con sus antepasados diploides, que contienen semillas grandes y menos pulpa—.
La mula es un animal híbrido estéril, que resulta de cruzar dos especies diferentes: una yegua y un burro. Su esterilidad se debe a la diferencia entre el número de cromosomas entre las yeguas (64 cromosomas) y los burros (62 cromosomas).
Características de la meiosis
Las principales características de la meiosis son:
- Presenta dos rondas de división celular, la Meiosis I y Meiosis II.
- Da como resultado cuatro células con la mitad del número de cromosomas que la célula madre y con nuevas combinaciones genéticas.
- Es la forma en que los organismos producen células genéticamente diferentes (gametos) para la reproducción sexual.
- Durante la meiosis ocurre entrecruzamiento y distribución al azar de cromosomas; esto es una fuente importante de la diversidad genética.
La diversidad genética se refiere a las diferencias genéticas que presentan los individuos de una especie.
Los animales son diploides y forman los gametos, directamente, por meiosis. Sin embargo, otros organismos como plantas, algunas algas, la mayoría de hongos y algunos protistas, poseen fases o generaciones tanto haploides como diploides, en su ciclo de vida. En estos casos, la fase diploide produce células haploides (como esporas) por meiosis que no constituyen gametos directamente. Estas células puede formar organismos haploides unicelulares o multicelulares, que eventualmente forman gametos por mitosis. En cualquier caso, la meiosis es necesaria en algún punto del ciclo de vida eucariota, para reducir el número de cromosomas a la mitad y permitir la fusión de gametos en la reproducción sexual.
Fases de la meiosis
La meiosis presenta dos etapas de división celular: Meiosis I y Meiosis II. Tanto en la mitosis como en la meiosis, cada fase de la división celular presenta los mismos nombres: Profase, Metafase, Anafase, y Telofase. Todas ellas seguidas de la citocinesis.
Los nombres de cada etapa dentro de la meiosis I o II también llevan un I o II al final de sus nombres (es decir, profase I o profase II).
Repasemos los acontecimientos generales que ocurren en cada etapa, aunque existen algunas diferencias para cada fase de la meiosis:
- Profase: tanto en la mitosis y la meiosis (I y II), ocurre lo siguiente:
- La envoltura nuclear se disuelve.
- Los centrosomas comienzan a migrar hacia los polos opuestos.
- Comienza la producción de fibras del huso.
- Los cromosomas se condensan.
- Metafase: los cromosomas se alinean en la placa de metafase.
- Anafase: los cromosomas son arrastrados hacia polos opuestos, a través de las fibras del huso; se unen en un punto de las cromátidas, conocido como cinetocoro.
- Telofase: la envoltura nuclear comienza a reformarse y los cromosomas se descondensan; comienza a formarse un surco de clivaje, la hendidura de la membrana celular.
Estas similitudes tienen en cuenta la división celular en las células animales, que tienen centrosomas y un surco de clivaje. En las células vegetales, el huso se origina en un centro organizador de microtúbulos y se forma una placa celular en lugar de un surco de clivaje.
Existen diferencias importantes entre las dos fases de la meiosis, que describimos en las siguientes secciones; las principales son:
- Ocurre entrecruzamiento de cromosomas homólogos en la Profase I.
- Los cromosomas homólogos son los que se separan en la Metafase I y las cromátidas hermanas en la Metafase II.
Meiosis I y II
Antes de hablar de los fundamentos de la meiosis, recordemos la estructura organizativa del ADN.
- Un cromosoma eucariota tiene forma lineal; se observa de esta forma cuando es un cromosoma individual.
- Cuando un cromosoma está duplicado, tiene la forma típica de una X. Esta estructura está formada por dos cromátidas idénticas (llamadas cromátidas hermanas) que se han unido en un lugar llamado centrómero.
- Los cromosomas homólogos son los pares de cromosomas que contienen los mismos genes en el mismo lugar (aunque pueden ser variantes diferentes). Un miembro del par proviene de la madre y el otro proviene del padre.
Al igual que con la mitosis, antes de que comience la meiosis, el ADN del núcleo se replica durante la fase S de la interfase. Por lo tanto, al comienzo de la meiosis existe el doble de cromosomas que la célula tiene originalmente; sin embargo, la célula sigue siendo 2n, solo que tiene cada cromosoma duplicado (no presenta juegos de cromosomas extra). Es por esto que la célula debe pasar por dos rondas de división celular para que se produzcan dos células haploides en la meiosis I; luego cada una de estas se divida en dos y da lugar a cuatro células haploides durante la meiosis II.
Meiosis I
Esta fase es la más larga, debido a que la Profase I es más compleja que en la meiosis II y que en la mitosis. La meiosis I es una división reductora, porque las dos células hijas formadas tienen la mitad de los cromosomas de la célula madre.
Profase I
Consta de 5 subfases, o subetapas:
- Leptoteno: comienza la condensación de los cromosomas.
- Cigoteno: cada par de cromosomas homólogos se empareja y forma una tétrada, que consta de cuatro cromátidas (dos de cada cromosoma homólogo, Fig. 2). Al emparejarse, los cromosomas se alinean en toda su longitud; esto se llama sinapsis. Una estructura proteica,, llamada complejo sinaptonémico mantiene la sinapsis.
- Paquiteno: los cromosomas están más condensados y cortos. Ocurre el entrecruzamiento. Cada sitio en el que se produce entrecruzamiento se conoce como quiasma (ver la Fig. 2) y puede observarse al microscopio.
El entrecruzamiento o sobrecruzamiento (crossing over ,en inglés), es el apareamiento de los cromosomas homólogos durante la meiosis que permite la recombinación genética.
La recombinación genética es el intercambio de material genético entre las cromátidas no hermanas (de cromosomas homólogos) que ocurre durante el entrecruzamiento en la meiosis.
- Diploteno: los cromosomas homólogos comienzan a separarse; solo permanecen juntos en los quiasmas.
- Diacinesis: los cromosomas están completamente condensados. El nucléolo y la membrana nuclear comienzan a desintegrarse.
Metafase I
Los cromosomas homólogos (las tétradas unidas solo por los quiasmas) son los que se alinean, uno al lado del otro, en la placa de la metafase.
Anafase I
La Anafase I y la Telofase I son similares a estas etapas en la mitosis. Las fibras del huso se extienden para ayudar a separar los cromosomas, con la única diferencia de que son los cromosomas homólogos los que se separan. Cada cromosoma homólogo se dirige, al azar, hacia un polo opuesto de la célula; es decir: no todos los cromosomas provenientes de la madre (o del padre) quedan del mismo lado.
Telofase I
Se vuelven a formar la membrana nuclear y el nucléolo. Por último, ocurre la citocinesis, o división de la célula en dos células hijas, al final de la meiosis I.
Meiosis II
También llamada segunda división meiótica, es muy parecida a la mitosis. En cada una de las dos células hijas ocurre lo siguiente:
- Profase II: condensación de cromosomas, desintegración de membrana nuclear, formación de huso.
- Metafase II: los cromosomas se alinean en la placa metafásica. Las cromátidas siguen unidas por el centrómero.
- Anafase II: las cromátidas hermanas se separan y migran a polos opuestos de la célula.
- Telofase II: se vuelven a formar la membrana nuclear y el nucléolo. Ocurre la citocinesis.
Puedes pensar en la meiosis II como una mitosis, pero donde la célula inicial no es diploide ,sino haploide. El resultado, en principio, es el de una mitosis: las células hijas terminan con el mismo número de cromosomas que la célula inicial (n).
Al final de la meiosis II, hay cuatro células hijas haploides (n), genéticamente diferentes entre ellas y con célula madre (ver Fig. 1).
Diferencias entre mitosis y meiosis
Hasta ahora, hemos visto algunas de las similitudes y diferencias entre la mitosis y la meiosis. A continuación, destacamos las diferencias entre ambas divisiones (ver Tabla 1 y Fig. 7).
Característica | Mitosis | Meiosis |
Propósito | Producción de nuevas células para el crecimiento, la sustitución de células viejas y la reproducción asexual. | Producción de gametos para la reproducción sexual. |
Resultado | Dos células hijas diploides (2n) genéticamente idénticas a la célula madre. | Cuatro células hijas haploides (n), que son genéticamente diferentes y tienen la mitad del número de cromosomas que la célula madre. |
Células en las que ocurre | Se produce en las células corporales o somáticas. | Se produce en las células reproductoras (células germinales). |
Eventos de duplicación | Un evento de duplicación de ADN en la interfase, antes del inicio. | Un evento de duplicación de ADN en la interfase, antes del inicio. |
Número de divisiones nucleares | Una división nuclear o una división del material genético. | Dos divisiones nucleares: una durante la meiosis I y otra durante la meiosis II. |
Número de divisiones citoplasmáticas | Una división citoplasmática, después de la telofase. | Dos divisiones citoplasmáticas: una después de la meiosis I y otra después de la meiosis II. |
Variación genética | No produce variación genética. | Produce variación genética, por medio de entrecruzamiento y distribución aleatoria de cromosomas en las células hijas. |
Organismos donde ocurre y propósito | Producción de nuevas células para el crecimiento y la sustitución de células viejas en todos los organismos eucariotas pluricelulares; la reproducción asexual en eucariotas unicelulares; y producción de gametos en plantas y algunas algas. | Producción de gametos para la reproducción sexual en animales; de esporas y/o de fases haploides en plantas, algunas algas, la mayoría de hongos y algunos protistas (ya sean unicelulares o pluricelulares). |
Tabla 1: Comparación de las similitudes y diferencias entre la mitosis y la meiosis.
Meiosis - Puntos clave
- La mitosis produce células corporales para el crecimiento o reparación de tejidos, o sirve de reproducción asexual en eucariotas unicelulares.
- La meiosis es el proceso por el que se producen los gametos para la reproducción sexual (directamente en animales).
- La meiosis es necesaria en algún punto del ciclo de vida eucariota, para reducir el número de cromosomas a la mitad y permitir la fusión de gametos en la reproducción sexual.
- La meiosis consta de dos partes:
- La meiosis I: ocurre entrecruzamiento y se separan los cromosomas homólogos, dando como resultado dos células hijas con la mitad del número de cromosomas original (pero duplicados).
- La meiosis II: se separan las cromátidas hermanas y resultan cuatro células hijas, con la mitad del número de cromosomas original (no duplicados).
- La importancia de la meiosis en la reproducción sexual es el entrecruzamiento y la distribución aleatoria de los cromosomas en los gametos; esto da como resultado la recombinación genética, una fuente vital de la diversidad genética en una población.
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