Reproducción asexual: características y tipos (animales, plantas y microorganismos)

La reproducción asexual se define como la multiplicación de un individuo capaz de originar descendencia sin necesidad de la fecundación. Por ello, los organismos hijos consisten en clones del parental.

Se asume que los hijos producto de eventos de reproducción asexual son copias idénticas de sus progenitores. Sin embargo hay que recordar que la copia del material genético está sujeta a cambios llamadas “mutaciones”.

Fuente: pixabay.com

La reproducción asexual es predominante en los organismos unicelulares, como las bacterias y los protistas. En la mayoría de los casos, una célula madre da origen a dos células hijas, en un evento denominado fisión binaria.

Aunque se suele asociar a los animales con la reproducción sexual y a las plantas con la reproducción asexual, es una relación errada y en ambos linajes encontramos los dos modelos básicos de la reproducción.

Existen diferentes mecanismos por los que un organismo puede reproducirse asexualmente. En los animales, los principales tipos son la fragmentación, la gemación y la partenogénesis.

En el caso de las plantas, la reproducción asexual se caracteriza por ser sumamente variada, ya que estos organismos gozan de una gran plasticidad. Pueden reproducirse, por esquejes, rizomas, estacas y hasta por porciones de hojas y raíces.

La reproducción asexual representa una serie de ventajas. Es rápida y eficiente, permitiendo la colonización de ambientes en relativamente poco tiempo. Además, no necesita gasto de tiempo y energía en luchas por compañeros sexuales o en bailes de cortejos complejos y elaborados.

Sin embargo, su principal desventaja es la falta de variabilidad genética, la cual es una condición sine qua non para que puedan actuar los mecanismos responsables de la evolución biológica.

La falta de variabilidad en una especie puede conllevar a la extinción de la misma en caso de que deban enfrentarse a condiciones desfavorables, llámese plagas o climas extremos. Por ello, la reproducción asexual se entiende como una adaptación alternativa en respuesta a condiciones que exigen poblaciones uniformes.

Características generales

La reproducción sexual ocurre cuando un individuo produce nuevos organismos a partir de estructuras somáticas. Los descendientes son genéticamente idénticos al progenitor en todos los aspectos del genoma, excepto en las regiones que han experimentado mutaciones somáticas.

Distintos términos son usados para referirse a la producción de nuevos individuos partiendo de tejido o de células somática. En la literatura, reproducción sexual es sinónimo de reproducción clonal.

Para los animales suele usarse el término reproducción agamética (del inglés agametic reproduction), mientras que en las plantas es común usar la expresión reproducción vegetativa.

Una inmensa cantidad de organismos se reproducen a lo largo de su vida por medio de la reproducción sexual. Dependiendo del grupo y de las condiciones ambientales, el organismo puede reproducirse exclusivamente por la vía asexual o alternarla con eventos de reproducción sexual.

Reproducción asexual en animales (tipos)

En los animales, la descendencia puede venir de un solo padre por medio de divisiones mitóticas (reproducción asexual) o puede ocurrir por medio de la fecundación de dos gametos provenientes de dos individuos diferentes (reproducción sexual).

Diversos grupos de animales pueden reproducirse asexualmente, predominantemente los grupos de invertebrados. Los tipos más importantes de reproducción asexual en los animales son los siguientes:

Gemación

La gemación consiste en la formación de un bulto o evagación provenientes del individuo parental. Dicha estructura se denomina yema y dará origen a un nuevo organismo.

Este proceso ocurre en ciertos cnidarios (medusas y afines) y tunicados donde la descendencia puede producirse por protuberancias del cuerpo de los padres. El individuo puede crecer e independizarse o quedar adherido a su progenitor para formar una colonia.

Existen colonias de cnidarios, los famosos corales rocosos, que pueden extenderse por más de un metro. Estas estructuras están formadas de individuos formados por eventos de gemación, cuyas gémulas permanecieron conectadas. Las hidras son conocidas por su capacidad para reproducirse asexualmente por gemación.

En el caso de los poríferos (las esponjas) la gemación es un manera de reproducirse bastante común. Las esponjas pueden formar gémulas para resistir épocas con condiciones ambientales desfavorables. Sin embargo, las esponjas también presentan reproducción sexual.

Fragmentación

Los animales pueden dividir su cuerpo en un proceso de fragmentación, donde un trozo puede originar un individuo nuevo. Este proceso viene acompañado de la regeneración, donde las células de la porción original del parental se dividen para generar un cuerpo completo.

Este fenómeno ocurre en distintos linajes de invertebrados, como las esponjas, cnidarios, anélidos, poliquetos y tunicados.

No se deben confundir los procesos de regeneración per se con eventos de reproducción asexual. Por ejemplo, las esponjas cuando pierden uno de los brazos, pueden regenerar uno nuevo. Sin embargo, no implica reproducción ya que no conlleva a un incremento en el número de individuos.

En las estrellas de mar del género Linckia es posible que un individuo nuevo se originé a partir de un brazo. Así, un organismo con cinco brazos puede dar lugar a cinco nuevos individuos.

Las planarias (Turbelarios) son organismos vermiformes con la capacidad de reproducirse tanto sexual como asexualmente. Una experiencia común en los laboratorios de biología es fragmentar una planaria en observar cómo se regenera de cada trozo un organismo nuevo.

Partenogénesis en invertebrados

En algunos grupos de invertebrados, como los insectos y los crustáceos, un óvulo es capaz de desarrollar un individuo completo, sin la necesidad de ser fecundado por un espermatozoide. Este fenómeno se denomina partenogénesis y está ampliando difundido en los animales.

El ejemplo más claro es el de los himenópteros, concretamente las abejas. Estos insectos pueden originar machos, denominados zánganos, por medio de partenogénesis. Como los individuos provienen de un ovulo sin fecundar son haploides (sólo poseen la mitad de la carga genética).

Los áfidos – otro grupo de insectos – pueden originar nuevos individuos por procesos de partenogénesis o por reproducción sexual.

En el crustáceo Daphnia la hembra produce distintas clases de huevos dependiendo de las condiciones ambientales. Los huevos pueden ser fecundados y dar origen a un individuo diploide o desarrollarse por partenogénesis. El primer caso se asocia a condiciones ambientales desfavorables, mientras que la partenogénesis ocurre en ambientes prósperos

En el laboratorio es posible inducir la partenogénesis mediante la aplicación de químicos o de estímulos físicos. En ciertos equinodermos y anfibios, este proceso se ha llevado a cabo con éxito y se denomina partenogénesis experimental. Del mismo modo, existe una bacteria del género Wolbachia capaz de inducir el proceso.

Partenogénesis en vertebrados

El fenómeno de la partenogénesis se extiende hasta el linaje de los vertebrados. En varios géneros de peces, anfibios y reptiles, ocurre una forma más compleja de este proceso, que implica la duplicación del juego de cromosomas, que conlleva a cigotos diploides sin la participación de un gameto masculino.

Aproximadamente 15 especies de lagartos son conocidos por su capacidad exclusiva de reproducción mediante partenogénesis.

Aunque estos reptiles no necesitan directamente de un compañero para lograr concebir (de hecho, estas especies carecen de machos), requieren de estímulos sexuales provenientes de cópulas falsas y sesiones de cortejos con otros individuos.

Androgénesis y Ginogénesis

En el proceso androgénesis, el núcleo proveniente del oocito degenera y es reemplazado por el núcleo del padre a través de la fusión nuclear provenientes de dos espermatozoides. Aunque ocurre en algunas especies animales, como en los insectos palo por ejemplo, no se considera un proceso común en dicho reino.

Por otro lado, la ginogénesis consiste en la producción de nuevos organismos por oocitos (células sexuales femeninas) diploides que no experimentaron división de su material genético por meiosis.

Recordemos que nuestras células sexuales sólo poseen la mitad de los cromosomas y cuando ocurre la fecundación el número de cromosomas se restablece.

Para que la ginogénesis ocurra, es necesaria la estimulación proveniente del espermatozoide del macho. La descendencia producto de la ginogénesis son hembras idénticas a su madre. Esta vía también se conoce como pseudogamia.

Reproducción asexual en plantas (tipos)

En las plantas existe un amplio espectro de modos de reproducción. Son organismos sumamente plásticos y no es extraño encontrar plantas que puedan reproducirse de manera sexual y asexual.

Sin embargo, se ha encontrado que muchas especies prefieren la vía de la reproducción asexual, aunque sus antepasados lo hicieran de manera sexual.

En el caso de la reproducción asexual las plantas pueden generar descendencia por distintas vías, desde el desarrollo de una ovocélula sin fecundar hasta la obtención de un organismo completo por un fragmento del progenitor.

Como en el caso de los animales, la reproducción sexual tiene lugar por eventos de división celular por mitosis, que dan resultado a células idénticas. A continuación discutiremos los tipos de reproducción vegetativa más relevantes:

Estolones

Algunas plantas son capaces de reproducirse por tallos delgados y alargados que se originan a lo largo de la superficie del suelo. Estas estructuras se conocen como estolones y generan raíces a intervalos espaciados. Las raíces pueden generar tallos erectos que con el tiempo se desarrollan en individuos independientes.

Un ejemplo resaltante es la especie de la fresa o frutilla (Fragaria ananassa) que es capaz de generar diversas estructuras, incluyendo hojas, raíces y tallos de cada nudo de un estolón.

Rizomas

Tanto en el caso de los estolones como de los rizomas, las yemas axilares de las plantas pueden generar un vástago especializado para la reproducción asexual. La planta madre representa una fuente de reserva para los brotes.

Los rizomas son tallos de crecimiento indefinido que crecen bajo la tierra – o por encima – de manera horizontal. Al igual que los estolones, producen raíces adventicias, que generarán una planta nueva idéntica a la materna.

Este tipo de reproducción vegetativa es importante en el grupo de las gramíneas (donde los rizomas conducen a la formación de yemas que dan lugar a tallos con hojas y flores), las plantas perennes ornamentales, las pasturas, el carrizo y los bambúes.

Esquejes

Los esquejes son porciones o trozos de un tallo del que se origina una planta nueva. Para que este evento ocurra, el tallo debe enterrarse en tierra para evitar la desecación y puede ser tratado con hormonas que estimulen el crecimiento de raíces adventicias.

En otros casos, el trozo de tallo se coloca en agua para estimular la formación de raíces. Luego que es transferido a un ambiente adecuado, puede desarollarse un nuevo individuo.

Injertos

Las plantas pueden reproducirse por la inserción de una yema en una hendidura previamente realizada en un tallo de una planta leñosa que posea raíces.

Cuando el procedimiento es exitoso, la herida se cierra, y el vástago es viable. Coloquialmente se dice que la planta “prendió”.

Hojas y raíces

Existen algunas especies en las hojas pueden ser usadas como estructuras para la reproducción vegetativa. La especie conocida popularmente como “planta de la maternidad” (Kalanchoe daigremontiana) puede generar plantas separadas del tejido meristemático ubicado en el borde de sus hojas.

Estas pequeñas plantas crecen adheridas a las hojas, hasta que maduran lo suficiente y se separan de su madre. Al caer al suelo la planta hija se enraíza.

En el cerezo, el manzano y la frambuesa la reproducción puede ocurrir mediante las raíces. Estas estructuras subterráneas producen brotes capaces de originar a nuevos individuos.

Existen casos extremos como el diente de león. Si alguien intentase arrancar la planta del suelo y fragmentara sus raíces, cada uno de los trozos puede dar lugar a una planta nueva.

Esporulación

La esporulación ocurre en una amplia gama de organismos vegetales, incluyendo musgos y helechos. El proceso consiste en la formación de un número importante de esporas que son capaces de soportar condiciones ambientales adversas.

Las esporas son elementos pequeños y de fácil dispersión, ya sea por animales o por el viento. Cuando alcanzan una zona propicia, la espora se desarrolla en un individuo igual al que lo originó.

Propágulos

Los propágulos son acumulaciones de células, típicas de las briofitas y de los helechos pero también se encuentran en ciertas plantas superiores como los tubérculos y las gramíneas. Estas estructuras provienen del talo, y son pequeñas yemas con capacidad de propagarse.

Partenogénesis y apomixis

En la botánica, también suele aplicarse en término partenogénesis. Aunque es usado en sentido más estricto para describir un evento de “apomixis gametofitica”. En este caso, un esporofito (la semilla) es producido por un célula de un óvulo que no experimento reducción.

La apoximisis está presente en aproximadamente 400 especies de angiospermas, mientras que otras plantas pueden realizarlo de manera facultativa. Así, la partenogénesis describe sólo una parte de la reproducción asexual en plantas. Por ello, se sugiere evitar el uso del término a las plantas.

Algunos autores (ver De Meeûs et al. 2007) suelen dividir la apomixis de la reproducción vegetativa. Además, clasifican a la apomixis en la gametofítica ya descrita, y proveninete del esporofito, donde el embrión se desarrolla a partir de una célula nuclear o de otro tejido somático del ovario que no experimenta la fase gametofítica.

Ventajas de la reproducción asexual en plantas

De manera general la reproducción asexual permite a la planta reproducirse en copias idénticas que están bien adaptados a ese ambiente particular.

Además, la reproducción asexual en las platas es un mecanismo rápido y eficiente. Por ello, es usado como estrategia cuando el organismo se encuentra en zonas donde los ambientes son poco adecuados para la reproducción por semilla.

Por ejemplo, las plantas ubicadas en los ambientes áridos a la Patagonia, como los coriones, se reproducen de esta forma, y llegan a ocupar extensas áreas de suelo.

Por otro lado, los agricultores han sacado el mayor provecho de este tipo de propagación. Pueden seleccionar una variedad y reproducirla de manera asexual para obtener clones. Así, obtendrán uniformidad genética y les permite conservan alguna característica deseada.

Reproducción asexual en microorganismos (tipos)

La reproducción asexual es muy común en organismos unicelulares. En los linajes procariotas, por ejemplo las bacterias, los más resaltantes son la fisión binaria, la gemación, la fragmentación y la fisión múltiple. Por otro lado, en los organismos eucariotas unicelulares existe la división binaria y la esporulación.

Fisión binaria en bacterias

La fisión binaria es un proceso de división del material genético, seguido de la división equitativa del interior de la célula para obtener dos organismos idénticos al parental e idénticos entre sí.

La fisión binaria empieza cuando la bacteria se encuentra en un medio donde existen suficientes nutrientes y el ambiente es propicio para la reproducción. Luego, la célula experimenta un evento de ligero alargamiento.

Posteriormente inicia la replicación del material genético. En las bacterias, el ADN está organizado en un cromosoma circular y no está delimitado por una membrana, como el núcleo conspicuo y distintivo de los eucariotas.

En el periodo de división de material genético se distribuye a lados opuestos de la célula en división. En este punto empieza la síntesis de los polisacáridos que forman la pared bacteriana, luego ocurre la formación de un septo en el medio, y la célula finalmente se separa por completo.

En algunos casos, las bacterias pueden empezar a dividirse y duplican su material genético. No obstante, las células nunca llegan a separarse. Ejemplo de esto son las agrupaciones de cocos, como los diplococos.

Fisión binaria en eucariotas

En los eucariotas unicelulares, como Trypanosoma por ejemplo, ocurre un tipo de reproducción similar: una célula da origen a dos células hijas de tamaños similares.

Por presencia de un núcleo celular verdadero, este proceso se torna más complejo y elaborado. Debe ocurrir un proceso de mitosis para que el núcleo se divida, seguido de la citoquinesis que comprende la división del citoplasma.

Fisión múltiple

Aunque la fisión binaria es la modalidad reproductiva más común, algunas especies, como Bdellovibrio¸ son capaces de experimentar fisiones múltiples. El resultado de este proceso son múltiples células hijas, y ya no dos, como se mencionó en la fisión binaria.

Gemación

Es un proceso similar al mencionado para los animales, pero extrapolado a una sola célula. La gemación bacteriana empieza con una pequeña yema que se diferencia de la célula parental. Dicha protuberancia experimenta un proceso de crecimiento hasta que gradualmente se separa de la bacteria que la originó.

La gemación tiene como consecuencia la distribución desigual del material contenido en la célula.

Fragmentación

Generalmente las bacterias del tipo filamentosas (por ejemplo Nicardia sp.) pueden reproducirse mediante esta vía. Las células del filamento se separan y empiezan a crecer como células nuevas.

Esporulación

La esporulación consiste en la producción de estructuras llamadas esporas. Estas son estructuras sumamente resistentes constituidas por una célula.

Este proceso está vinculado a las condiciones medioambientales que rodean al organismo, generalmente cuando estas se tornan desfavorable por la escasez de nutrientes o climas extremos, la esporulación es desencadenada.

Diferencias entre reproducción sexual y asexual

En los individuos que se reproducen de manera asexual, la descendencia consiste en copias virtualmente idénticas de sus progenitores, es decir clones. El genoma del único padre es copiado por divisiones celulares mitóticas, donde el ADN se copia y se transmite en parte iguales a las dos células hijas.

En contraste, para que pueda ocurrir la reproducción sexual deben participan dos individuos de sexos opuestos, con excepción de los hermafroditas.

Cada uno de los parentales portará un gameto o células sexuales generadas por eventos meióticos. La descendencia consiste en combinaciones únicas entre ambos progenitores. En otras palabras, existe variación genética notable.

Para comprender los altos niveles de variación en la reproducción sexual, debemos concentrarlos en los cromosomas durante la división. Estas estructuras son capaces de intercambiar fragmentos entre sí, dando lugar a combinaciones únicas. Por ello, cuando observamos hermanos provenientes de los mismos padres no son idénticos entre sí.

Ventajas de la reproducción asexual frente a la sexual

La reproducción asexual supone varias ventajas sobre la sexual. Primero, no se desperdicia tiempo y energía en los complejos bailes de cortejo o en las luchas por la hembra típicos de algunas especies, ya que sólo se necesita un progenitor.

Segundo, muchos individuos que se reproducen sexualmente gastan mucha energía en la producción de gametos que nunca son fecundados. Esto permite colonizar ambientes nuevos de manera rápida y eficaz sin la necesidad de conseguir una pareja.

Teóricamente, los modelos de reproducción asexual mencionados anteriormente les otorgan más ventajas – en comparación con la sexual – a los individuos que viven en ambientes estables, ya que pueden perpetuar sus genotipos de manera precisa.

Referencias

  1. Campbell, N. A. (2001). Biología: Conceptos y relaciones. Pearson Educación.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitación a la Biología. Ed. Médica Panamericana.
  3. De Meeûs, T., Prugnolle, F., & Agnew, P. (2007). Asexual reproduction: genetics and evolutionary aspects. Cellular and Molecular Life Sciences, 64(11), 1355-1372.
  4. Engelkirk, P. G., Duben-Engelkirk, J. L., & Burton, G. R. W. (2011). Burton’s microbiology for the health sciences. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Patil, U., Kulkarni, J. S., & Chincholkar, S. B. (2008). Foundations in Microbiology. Nirali Prakashan, Pune.
  6. Raven, P. H., Evert, R. F., & Eichhorn, S. E. (1992). Biología de las plantas (Vol. 2). Reverté.
  7. Tabata, J., Ichiki, R. T., Tanaka, H., & Kageyama, D. (2016). Sexual versus Asexual Reproduction: Distinct Outcomes in Relative Abundance of Parthenogenetic Mealybugs following Recent Colonization. PLoS ONE, 11(6), e0156587.
  8. Yuan, Z. (2018). Microbial Energy Conversion. Walter de Gruyter GmbH & Co KG.
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Licenciada en Biología ULA.

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