¿Qué es la meiosis?

Todas las células surgen de otras células a través del proceso de división celular. La meiosis es una forma especializada de división celular que produce células reproductivas, como esporas de plantas y hongos y espermatozoides y óvulos..

En general, este proceso implica la división de una célula "madre" en dos o más células "hijas". De esta forma, la célula madre puede transmitir su material genético de generación en generación..

Células eucariotas y sus cromosomas.

Según la complejidad relativa de sus células, todos los organismos vivos se clasifican en términos generales como procariotas o eucariotas. Los procariotas, como las bacterias, consisten en una sola célula con una estructura interna simple. Su ADN flota libremente dentro de la célula en una masa retorcida parecida a un hilo llamada nucleoide.

Los animales, las plantas y los hongos son todos eucariotas. Las células eucariotas tienen componentes especializados llamados orgánulos, como las mitocondrias, los cloroplastos y el retículo endoplásmico. Cada uno de estos realiza una función específica. A diferencia de los procariotas, el ADN eucariota está empaquetado dentro de un compartimento central llamado núcleo..

Dentro del núcleo eucariota, largas hebras de ADN de doble hélice se envuelven firmemente alrededor de proteínas llamadas histonas. Esto forma una estructura en forma de varilla llamada cromosoma..

Las células del cuerpo humano tienen 23 pares de cromosomas, o 46 en total. Esto incluye dos cromosomas sexuales: dos cromosomas X para mujeres y un cromosoma X y uno Y para hombres. Dado que cada cromosoma tiene un par, estas células se denominan células "diploides"..

Por otro lado, los espermatozoides y los óvulos humanos tienen solo 23 cromosomas, o la mitad de los cromosomas de una célula diploide. Por lo tanto, se denominan células "haploides"..

Cuando el esperma y el óvulo se combinan durante la fertilización, se restaura el número total de cromosomas. Eso es porque los organismos que se reproducen sexualmente reciben un conjunto de cromosomas de cada padre: un conjunto materno y paterno. Cada cromosoma tiene un par correspondiente, orhomolog.

Mitosis versus meiosis

Los eucariotas son capaces de dos tipos de división celular: mitosis y meiosis.

La mitosis permite que las células produzcan copias idénticas de sí mismas, lo que significa que el material genético se duplica de las células madre a las hijas. La mitosis produce dos células hijas de una célula madre.

Los eucariotas unicelulares, como las amebas y las levaduras, utilizan la mitosis para reproducirse asexualmente y aumentar su población. Los eucariotas multicelulares, como los humanos, usan la mitosis para hacer crecer o curar los tejidos lesionados..

La meiosis, por otro lado, es una forma especializada de división celular que ocurre en organismos que se reproducen sexualmente. Como se mencionó anteriormente, produce células reproductivas, como espermatozoides, óvulos y esporas en plantas y hongos..

En los seres humanos, las células especiales llamadas células germinales se someten a meiosis y, en última instancia, dan lugar a espermatozoides u óvulos. Las células germinales contienen un conjunto completo de 46 cromosomas (23 cromosomas maternos y 23 cromosomas paternos). Al final de la meiosis, las células reproductivas resultantes, o gametos, tienen 23 cromosomas genéticamente únicos..

El proceso general de la meiosis produce cuatro células hijas de una sola célula parental. Cada célula hija es haploide, porque tiene la mitad del número de cromosomas que la célula madre original..

"La meiosis es reduccional", dijo M. Andrew Hoyt, biólogo y profesor de la Universidad Johns Hopkins..

A diferencia de la mitosis, las células hijas producidas durante la meiosis son genéticamente diversas. Los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de ADN para crear cromosomas híbridos genéticamente únicos destinados a cada célula hija.

Una mirada más cercana a la meiosis

Antes de que comience la meiosis, se producen algunos cambios importantes dentro de las células madre. Primero, cada cromosoma crea una copia de sí mismo. Estos cromosomas duplicados se conocen como cromátidas hermanas. Están fusionados y el punto donde se unen se conoce como centrómero. Las cromátidas hermanas fusionadas se asemejan aproximadamente a la forma de la letra "X".

La meiosis ocurre en el transcurso de dos rondas de divisiones nucleares, llamadas meiosis I y meiosis II, según Scitable de Nature Education. Además, la meiosis I y II se dividen cada una en cuatro etapas principales: profase, metafase, anafase y telofase..

La meiosis I es responsable de crear cromosomas genéticamente únicos. Las cromátidas hermanas se emparejan con sus homólogos e intercambian material genético entre sí. Al final de esta división, una célula madre produce dos células hijas, cada una con un conjunto de cromátidas hermanas..

La meiosis II se parece mucho a la mitosis. Las dos células hijas pasan a esta fase sin más duplicaciones cromosómicas. Las cromátidas hermanas se separan durante esta división. Se producen un total de cuatro células hijas haploides durante el curso de la meiosis II.

Meiosis I

Las cuatro etapas de la meiosis son las siguientes, de acuerdo con "Biología molecular de la célula". (Garland Science, 2002):

Profase I: En esta etapa, los cromosomas se vuelven estructuras compactas y densas y son fácilmente visibles al microscopio. Los cromosomas homólogos se emparejan. Los dos conjuntos de cromátidas hermanas se parecen a dos X alineadas una al lado de la otra. Cada conjunto intercambia fragmentos de ADN con el otro y se recombina, creando así una variación genética. Este proceso se conoce como cruzamiento o recombinación..

Aunque en los seres humanos los cromosomas sexuales masculinos (X e Y) no son homólogos exactos, aún pueden emparejarse e intercambiar ADN. El cruce ocurre dentro de solo una pequeña región de los dos cromosomas.

Al final de la profase I, la membrana nuclear se rompe..

Metafase I: El huso meiótico, una red de filamentos de proteínas, emerge de dos estructuras llamadas centriolos, ubicadas en cada extremo de la célula. El huso meiótico se adhiere a las cromátidas hermanas fusionadas. Al final de la metafase I, todas las cromátidas hermanas fusionadas están atadas en sus centrómeros y alineadas en el medio de la celda. Los homólogos todavía se ven como dos X sentados juntos.

Anafase I: Las fibras del huso comienzan a contraerse, arrastrando consigo las cromátidas hermanas fusionadas. Cada complejo en forma de X se aleja del otro, hacia los extremos opuestos de la celda..

Telofase I: Las cromátidas hermanas fusionadas alcanzan cualquier extremo de la célula y el cuerpo celular se divide en dos.

La meiosis I da como resultado dos células hijas, cada una de las cuales contiene un conjunto de cromátidas hermanas fusionadas. La composición genética de cada célula hija es distinta debido al intercambio de ADN entre homólogos durante el proceso de cruce..

Meiosis II

"La meiosis II parece mitosis", dijo Hoyt. "Es una división de ecuaciones".

En otras palabras, al final del proceso, el número de cromosomas no cambia entre las células que entran en la meiosis II y las células hijas resultantes..

Las cuatro etapas de la meiosis II son las siguientes, según “Biología molecular de la célula, 4a edición.”

Profase II: La membrana nuclear se desintegra y los husos meióticos comienzan a formarse una vez más..

Metafase II: Los ejes meióticos se adhieren al centrómero de las cromátidas hermanas y todos se alinean en el centro de la célula..

Anafase II: Las fibras del huso comienzan a contraerse y separan las cromátidas hermanas. Cada cromosoma individual ahora comienza a moverse hacia cualquier extremo de la célula..

Telofase II: Los cromosomas alcanzan los extremos opuestos de la célula. La membrana nuclear se forma de nuevo y el cuerpo celular se divide en dos

La meiosis II da como resultado cuatro células hijas haploides, cada una con el mismo número de cromosomas. Sin embargo, cada cromosoma es único y contiene una mezcla de información genética de los cromosomas materno y paterno en la célula parental original..

Por que es importante la meiosis?

Apropiado “segregación cromosómica,” o la separación de cromátidas hermanas durante la meiosis I y II es esencial para generar espermatozoides y óvulos sanos y, por extensión, embriones sanos. Si los cromosomas no se segregan por completo, se llama no disyunción y puede resultar en la formación de gametos que tienen cromosomas extra o faltantes, según la "Biología Molecular de la Célula, 4ª edición".

Cuando los gametos con números de cromosomas anormales se fertilizan, la mayoría de los embriones resultantes no sobreviven. Sin embargo, no todas las anomalías cromosómicas son fatales para el embrión. Por ejemplo, el síndrome de Down ocurre como resultado de tener una copia adicional del cromosoma 21. Y las personas con síndrome de Klinefelter son genéticamente masculinas pero tienen un cromosoma X adicional..

El impacto más significativo de la meiosis es que genera diversidad genética, y esa es una gran ventaja para la supervivencia de las especies..

"Mezclar la información genética te permite encontrar nuevas combinaciones que quizás encajen mejor en el mundo real", dijo Hoyt..