Mecanismos de la División Celular Reduccional: Meiosis, Gametogénesis y Variabilidad Genética

La Meiosis y el Ciclo Biológico

La Meiosis es el proceso de división celular que ocurre en las células germinales para la formación de gametos (óvulo y espermatozoide). Este proceso fundamental supone la reducción cromosómica. A partir de una célula diploide (2n), se obtienen cuatro células hijas haploides (n). Su importancia biológica radica en los organismos que se reproducen sexualmente, ya que es el mecanismo por el cual se produce la variación genética.

Ciclo Biológico

El ciclo biológico puede clasificarse según el momento en que ocurre la meiosis:

• Diploides: La meiosis ocurre justo antes de la fecundación.
• Haploides: La meiosis ocurre después de la fecundación, siendo el cigoto la única célula diploide.
• Diplo-haploides: Alternan fases, siendo la fase diploide la responsable de la formación de esporas sexuales que generan células haploides (n).

Fases de la División Meiótica

La meiosis se divide en dos grandes etapas de división celular: Meiosis I (reduccional) y Meiosis II (ecuacional).

Meiosis I (División Reduccional)

Profase I

Es la fase más larga y compleja. La envoltura nuclear se conserva hasta el final de esta fase, desaparece el nucléolo y se forma el huso acromático. Se divide en cinco etapas:

1. Leptoteno: Condensación progresiva de los cromosomas, unidos por sus extremos a la membrana nuclear por la placa de unión.
2. Zigoteno: Apareamiento entre cromosomas homólogos, posible gracias al complejo sinaptonémico, proceso denominado sinapsis. Cada par cromosómico se denomina tétrada.
3. Paquiteno: La etapa de mayor duración. Ocurren los sobrecruzamientos (crossing over) entre cromátidas homólogas no hermanas, produciéndose la recombinación genética. Se aprecia en los días más [tardíos]. Las cromátidas hermanas que estaban unidas han dejado de estarlo.
4. Diploteno: Desaparece el Complejo Sinaptonémico. Los homólogos permanecen unidos en los puntos de cruce, denominados quiasmas.
5. Diacinesis: Cesa la síntesis de ARN. Los cromosomas se separan de la envoltura nuclear.

Metafase I

Las parejas de homólogos se sitúan en el plano ecuatorial. Se forma una placa metafásica doble. Las fibras cinetocóricas se orientan hacia los polos. Cada tétrada se coloca al azar a un lado y a otro de la placa. La diferencia con la división mitótica es el apareamiento de los cromosomas.

Anafase I

Los filamentos tractores del huso se acortan. Se produce la rotura de los quiasmas, y los cromosomas homólogos se separan a polos opuestos. Ocurre la distribución al azar de los homólogos. Cada cromosoma lleva dos cromátidas, una pura y otra mixta.

Telofase I

Los cromosomas llegan a los polos, se regenera la envoltura nuclear y desaparecen las fibras del huso. Nunca se duplica el ADN. Se considera una interfase sin fase S.

Meiosis II (División Ecuacional)

Esta división es similar a una mitosis, pero ocurre en células haploides (n).

Profase II

Desaparece la membrana nuclear y se forman dos nuevos husos.

Metafase II

Los N cromosomas se disponen en la placa ecuatorial.

Anafase II

Las cromátidas hermanas se separan y cada una emigra a un polo distinto.

Telofase II

Desaparecen los husos, se forman las envolturas nucleares y se produce la citocinesis. Como resultado final, se habrán obtenido cuatro células haploides con contenido genético único. Las células hijas son diferentes entre sí y con la célula madre.

Reproducción y Gametogénesis

Tipos de Reproducción

La reproducción es la cualidad esencial de los seres vivos, por la que los individuos existentes engendran nuevos semejantes a ellos. Tipos:

• Asexual: Un único organismo produce copias idénticas de sí mismo.
• Sexual: Dos células diferenciadas (gametos) se fusionan, formando una célula única o cigoto. Produce la variabilidad genética mediante la recombinación en la meiosis y mediante la fecundación.
• Alternante: Alterna la reproducción sexual con alguna modalidad de asexual.

Gametogénesis

La Gametogénesis es el proceso por el cual las células indiferenciadas que forman el epitelio germinativo diploide (2N) de las gónadas se transforman en gametos haploides (N).

Espermatogénesis (Producción de Espermatozoides)

1. Proliferación o Multiplicación: Las células madre se multiplican por mitosis, dando lugar a las espermatogonias (2N).
2. Crecimiento: Las espermatogonias dan lugar a los espermatocitos de primer orden (2N).
3. Maduración: Los espermatocitos de primer orden, por la primera división meiótica (reduccional), dan dos espermatocitos de segundo orden (N). Al sufrir la segunda división meiótica, dan cuatro espermátidas (n).
4. Espermiogénesis: Las espermátidas, por diferenciación, dan lugar a los espermatozoides.

Ovogénesis (Producción de Óvulos)

1. Proliferación o Multiplicación: Las células madre se multiplican por mitosis, dando lugar a los ovogonias (2N).
2. Crecimiento: Las ovogonias dan lugar a los ovocitos de primer orden (2N).
3. Maduración: Los ovocitos de primer orden, por división reduccional, dan un ovocito de segundo orden (N) y el primer corpúsculo polar. En la segunda división meiótica, el ovocito de segundo orden da la ovótida y el segundo corpúsculo polar. El primer corpúsculo polar, por segunda división, da dos corpúsculos polares (N).
4. Diferenciación: La ovótida se transforma en el óvulo. Los corpúsculos polares degeneran.

Relación entre Meiosis y Reproducción Sexual

La evolución de una especie tendrá más posibilidades cuanto mayor sea la variabilidad genética. Esta variabilidad se debe a:

• Mutaciones: Cambios espontáneos que dan la aparición de nuevos genes (cuando no salen iguales).
• Meiosis y Reproducción Sexual: Aportan variabilidad mediante:
  • La recombinación genética que ocurre en la Profase I.
  • La segregación al azar de los homólogos en la Anafase I.

La meiosis y la reproducción sexual aumentan la variabilidad genética y, por ende, la posibilidad evolutiva de la especie.