Meiosis

¿Qué es la meiosis?

La meiosis es el tipo de división celular que caracteriza a los organismos eucariotas en cuyo ciclo de vida hay una fase de reproducción sexual. Mediante este proceso se reduce a la mitad el número de cromosomas de las células que se dividen, por lo que también se conoce como división reduccional.

De acuerdo con los fundamentos de la teoría celular, “toda célula proviene de otra célula”, y se sabe que una célula da origen a otra a través de un proceso de división que consiste en la duplicación de sus componentes internos (ADN, proteínas, etc.) y su separación en dos células hijas, virtualmente idénticas entre sí.

Este proceso permite la continuidad de la vida y la transmisión inalterada del material genético hacia las siguientes generaciones. La meiosis se da tanto en las células de los organismos multicelulares como en los organismos unicelulares (protozoarios, levaduras y bacterias, entre muchos otros).

Para algunos organismos, esta es la principal forma de reproducción y se conoce como reproducción asexual. Sin embargo, la reproducción de los seres vivos multicelulares, los cuales poseen diferentes ciclos de desarrollo, es un poco más compleja e implica que todas las células del mismo organismo se formen a partir de una célula muy especial llamada cigoto.

El cigoto es el fruto de un proceso denominado reproducción sexual, el cual implica la fusión de dos células gaméticas o sexuales, producidas por dos individuos distintos (generalmente un macho y una hembra) y que poseen la mitad de la información genética de cada uno.

El proceso de producción de dichas células sexuales es lo que se conoce en los organismos multicelulares como meiosis y tiene la principal función de producir células con la mitad de la carga cromosómica, es decir, células haploides.

Funciones de la meiosis

• Producción de gametos. Origina células sexuales (óvulos y espermatozoides). Estas células son haploides, es decir, tienen la mitad del número de cromosomas.
• Reducción del número cromosómico. Reduce de diploide (2n) a haploide (n). Permite que, tras la fecundación, se restablezca el número cromosómico de la especie.
• Generación de variabilidad genética. Favorece la diversidad genética mediante el entrecruzamiento (recombinación genética) y la distribución independiente de los cromosomas.
• Mantenimiento de la estabilidad genética. Evita la duplicación del número de cromosomas en cada generación. Garantiza la continuidad genética de la especie.
• Base de la reproducción sexual. Hace posible la fecundación y el desarrollo de nuevos individuos genéticamente distintos.
• Adaptación y evolución. La variabilidad genética generada es clave para la evolución y la adaptación de las poblaciones.
• Separación de cromosomas homólogos. Asegura una correcta distribución del material genético entre las células hijas.

Fases de la meiosis

El proceso meiótico puede ser explicado como la separación o distribución de los cromosomas de una célula en cuya división se reduce su carga cromosómica, lo que ocurre mediante dos divisiones conocidas como la primera división meiótica y la segunda división meiótica, siendo esta última bastante similar a la división mitótica.

Como se verá a continuación, cada una de las dos meiosis está compuesta por una profase, una metafase, una anafase y una telofase.

• Primera división meiótica. La meiosis I, o primera división meiótica, comienza con la unión de los miembros de cada par homólogo de cromosomas (los cromosomas maternos y paternos que heredan los organismos diploides de sus progenitores).
  • Interfase. Al igual que en la mitosis, la fase del ciclo de las células de la línea germinal que precede a la meiosis es la interfase. Durante esta etapa ocurre el único evento de replicación del ADN celular, lo que genera un cromosoma materno y otro paterno (son células diploides), que consisten, cada uno, en dos cromátidas hermanas.

• • Profase I. Durante la profase I de la meiosis I ocurre la unión o el contacto físico entre los cromosomas homólogos (cromosomas equivalentes provenientes de dos progenitores diferentes, el padre y la madre) a lo largo de toda su longitud. A este evento se le conoce como sinapsis y es el proceso por el cual se asocian cuatro cromátidas, dos de cada cromosoma homólogo, por lo que la estructura resultante se denomina tétrada o complejo bivalente (el número de tétradas de una célula durante la profase es equivalente al número haploide de cromosomas). En cada tétrada, las cromátidas no hermanas, es decir, las que pertenecen a cromosomas homólogos, se recombinan a través de un proceso llamado entrecruzamiento, que resulta en el intercambio genético entre cromosomas por “cortado y pegado” de fragmentos aleatorios en posiciones aleatorias, generando nuevas combinaciones génicas. Después de que ocurre la recombinación, los centrómeros de los cromosomas homólogos se separan, quedando unidos únicamente por regiones conocidas como quiasmas, que corresponden a los sitios de entrecruzamiento. Las cromátidas hermanas, sin embargo, permanecen unidas por medio del centrómero. Durante esta fase de la meiosis I, las células crecen y sintetizan moléculas de reserva. Además, se aprecia la formación del huso de microtúbulos y, en la profase I tardía, la envoltura nuclear desaparece y las tétradas de cromátidas se aprecian nítidamente bajo el microscopio óptico. Esta fase termina cuando las tétradas se alinean en el plano ecuatorial de la célula que se divide.

• • Metafase I. Durante la metafase, las fibras del huso de microtúbulos se unen a los centrómeros de los cromosomas homólogos y a los polos opuestos de la célula; caso contrario a lo que ocurre durante la mitosis, en la cual los centrómeros de las cromátidas hermanas están unidos a microtúbulos en polos opuestos.

• • Anafase I. En esta fase, los cromosomas homólogos duplicados se separan, pues son halados hacia polos opuestos de la célula gracias a los microtúbulos del huso. En cada polo, entonces, se encuentra una combinación azarosa de cromosomas, pero solo un miembro de cada par homólogo. Durante la anafase I las cromátidas hermanas permanecen unidas entre sí a través de sus centrómeros, lo que difiere de la mitosis, pues durante la anafase mitótica las cromátidas hermanas están separadas en polos opuestos de la célula.

• • Telofase I. En este punto, las cromátidas se descondensan, es decir, se hacen menos visibles al microscopio, perdiendo su forma característica. Se reorganiza la envoltura nuclear y se produce la citocinesis o separación de las células hijas, las cuales poseen un número haploide de cromosomas, pero que consiste en cromosomas duplicados (con sus dos cromátidas). Entre la telofase I y la próxima división meiótica hay un corto periodo conocido como intercinesis, aunque no ocurre en todos los organismos.
• Segunda división meiótica. Durante la segunda división, las cromátidas hermanas son separadas, tal y como ocurre durante la mitosis, pero sin que se replique el ADN previamente.

• • Profase II. La profase II es muy similar a la profase mitótica. En esta etapa no ocurre unión de cromosomas homólogos y tampoco entrecruzamiento. En la profase II se hacen visibles las cromátidas nuevamente, es decir, la cromatina se condensa. Las fibras del huso radian desde cada polo, alargándose hacia los centrómeros que unen a las cromátidas hermanas. Finalmente, la envuelta nuclear desaparece y los microtúbulos de polos opuestos alcanzan el centrómero de cada cromátida y estas se alinean en el plano ecuatorial de la célula.

• • Metafase II. La metafase II se diferencia de la metafase I respecto al número de cromátidas que se alinean en el plano ecuatorial. En la metafase I se aprecian las tétradas, mientras que en la II se observan solo las cromátidas hermanas de un mismo cromosoma, tal y como en la metafase mitótica.

• • Anafase II. En esta etapa se separan las cromátidas hermanas a medida que son desplazadas hacia polos opuestos de la célula. A partir de este momento, cada cromátida es considerada un cromosoma independiente.

• • Telofase II. Al comienzo de la telofase, entonces, la envuelta nuclear se regenera sobre el conjunto de cromosomas homólogos no duplicados que se distribuyó en cada polo de la célula, tras lo cual ocurre la citocinesis o separación de las células hijas.

La división meiótica de una célula diploide produce cuatro células haploides, cada una de las cuales tiene una combinación de genes diferente, pues tuvo lugar la recombinación.