Meiosis

La meiosis es el proceso en animales eucariotas que se reproducen sexualmente que reduce la cantidad de cromosomas en una célula antes de la reproducción. Muchos organismos empaquetan estas células en gametos, como óvulos y espermatozoides. Los gametos pueden entonces reunirse, durante la reproducción, y fusionarse para crear un nuevo cigoto. Debido a que el número de alelos se redujo durante la meiosis, la combinación de dos gametos producirá un cigoto con el mismo número de alelos que los padres. En organismos diploides, se trata de dos copias de cada gen.

Función de la meiosis

Secciones

La meiosis es necesaria para muchos animales que se reproducen sexualmente para asegurar la misma cantidad de cromosomas en la descendencia que en los padres. El acto de fertilización incluye dos células que se fusionan para convertirse en un nuevo cigoto. Si el número de alelos de cada gen no se reduce a 1 en los gametos que producen el cigoto, habrá 4 copias de cada gen en la descendencia. En muchos animales, esto conduciría a muchos defectos de desarrollo.

En otros organismos, la poliploidía es común y pueden existir con muchas copias del mismo gen. Sin embargo, si el organismo no puede sobrevivir si es poliploidía, la meiosis debe ocurrir antes de la reproducción. La meiosis ocurre en dos divisiones distintas, con diferentes fases en cada una.

Fases de la meiosis

Antes de la meiosis, el ADN se replica, como en la mitosis. La meiosis entonces consta de dos divisiones celulares, conocidas como meiosis I y meiosis II . En la primera división, que consta de diferentes fases, el ADN duplicado se separa en células hijas. En la siguiente división, que sigue inmediatamente a la primera, los dos alelos de cada gen se separan en células individuales.

Las siguientes son descripciones de las dos divisiones y las diversas fases o etapas de cada meiosis. Recuerde, antes de que comience la meiosis, el ADN normalmente diploide se ha duplicado. Esto significa que hay 4 copias de cada gen, presentes en 2 conjuntos completos de ADN, y cada conjunto tiene 2 alelos. En el siguiente diagrama, los cromosomas rojos son los heredados de la madre, los azules del padre.

Al comienzo del siguiente diagrama, el ADN ya se ha replicado, por lo que los cromosomas rojo y azul se parecen a la letra «X». Cada uno de estos cromosomas «X» consta de dos cromátidas hermanas: ADN clonado a partir de la replicación. Están conectados en el centrómero para su almacenamiento, pero pueden separarse en cromosomas individuales.

Fases de la meiosis I

Profase I

La profase I, el primer paso en la meiosis I, es similar a la profase en la mitosis en que los cromosomas se condensan y se mueven hacia el centro de la célula. La envoltura nuclear se degrada, lo que permite que los microtúbulos que se originan en los centríolos a ambos lados de la célula se adhieran a los cinetocoros en los centrómeros de cada cromosoma. A diferencia de la mitosis, los cromosomas se emparejan con su pareja homóloga. Esto se puede ver en los cromosomas rojo y azul que se emparejan en el diagrama. Este paso no tiene lugar en la mitosis. Al final de la profase I y al comienzo de la metafase I , los cromosomas homólogos están preparados para el cruzamiento.

Entre la profase I y la metafase I, los cromosomas homólogos pueden intercambiar partes de sí mismos que albergan los mismos genes. Esto se llama cruce y es responsable de la otra ley de la genética, la ley del reparto independiente. Esta ley establece que los rasgos se heredan independientemente unos de otros. Para rasgos en diferentes cromosomas, esto es cierto todo el tiempo. En el caso de los rasgos del mismo cromosoma, el cruce hace posible que el ADN materno y paterno se recombinen, lo que permite que los rasgos se hereden de un número casi infinito de formas.

Metafase I

En la metafase I de la meiosis I, los pares de cromosomas homólogos se alinean en la placa de metafase, cerca del centro de la célula. Este paso se conoce como división reduccional . Los cromosomas homólogos que contienen los dos alelos diferentes para cada gen se alinean para separarse. Como se ve en el diagrama anterior, mientras que los cromosomas se alinean en la placa de metafase con su par homólogo, no hay orden en qué lado se alinean los cromosomas maternos o paternos. Este proceso es la razón molecular detrás de la ley de segregación.

La ley de la segregación nos dice que cada alelo tiene la misma probabilidad de transmitirse a la descendencia. En la metafase I de la meiosis, los alelos se separan, lo que permite que suceda este fenómeno. En la meiosis II, se separarán en gametos individuales. En la mitosis, todos los cromosomas se alinean en sus centrómeros y las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan en nuevas células. Los pares homólogos no se emparejan en la mitosis y cada uno se divide por la mitad para dejar las nuevas células con 2 alelos diferentes para cada gen. Incluso si estos alelos son el mismo alelo, provienen de una fuente materna y paterna. En la meiosis, la alineación de los cromosomas homólogos deja 2 alelos en las células finales, pero están en cromátidas hermanas y son clones de la misma fuente de ADN.

Anafase I

Al igual que la anafase de la mitosis, los cromosomas ahora son empujados hacia los centriolos a cada lado de la célula. Sin embargo, los centrosomas que mantienen unidas las cromátidas hermanas no se disuelven en la anafase I de la meiosis, lo que significa que solo se separan los cromosomas homólogos, no las cromátidas hermanas.

Telofase I

En la telofase I, los cromosomas se separan completamente y se forman nuevas envolturas nucleares. La membrana plasmática se separa por citocinesis y se forman efectivamente dos nuevas células.

Resultados de la meiosis I

Dos nuevas células, cada una haploide en su ADN, pero con 2 copias, son el resultado de la meiosis I. Nuevamente, aunque hay 2 alelos para cada gen, están en copias de cromátidas hermanas entre sí. Por lo tanto, se consideran células haploides. Estas células descansan un poco antes de entrar en la segunda división de la meiosis, la meiosis II.

Fases de la meiosis II

Profase II

La profase II se asemeja a la profase I. Las envolturas nucleares desaparecen y se forman centriolos. Los microtúbulos se extienden a través de la célula para conectarse a los cinetocoros de cromátidas individuales, conectados por centrómeros. Los cromosomas comienzan a ser empujados hacia la placa de metafase.

Metafase II

Ahora pareciendo mitosis, los cromosomas se alinean con sus centrómeros en la placa de metafase. Una cromátida hermana está a cada lado de la placa de metafase. En esta etapa, los centrómeros todavía están unidos por la proteína cohesina .

Anafase II

Las cromátidas hermanas se separan. Ahora se denominan cromosomas hermanos y son empujados hacia los centríolos. Esta separación marca la división final del ADN. A diferencia de la primera división, esta división se conoce como división ecuacional , porque cada célula termina con la misma cantidad de cromosomas que cuando comenzó la división, pero sin copias.

Telofase II

Como en la telofase I anterior, la célula ahora se divide en dos y los cromosomas están en los extremos opuestos de la célula. Se produce citocinesis o división del plasma y se forman nuevas envolturas nucleares alrededor de los cromosomas.

Resultados de la meiosis II

Al final de la meiosis II, hay 4 células, cada una haploide y cada una con solo una copia del genoma. Estas células ahora pueden convertirse en gametos, huevos en las hembras y espermatozoides en los machos.

Ejemplos de meiosis

Meiosis humana

La meiosis humana ocurre en los órganos sexuales. Los testículos masculinos producen esperma y los ovarios femeninos producen óvulos. Sin embargo, antes de que se produzcan estos gametos, el ADN debe reducirse. Los seres humanos tienen 23 cromosomas distintos, que existen en pares homólogos entre el ADN materno y paterno, es decir, 46 cromosomas. Antes de la meiosis, el ADN de la célula se replica y produce 46 cromosomas en 92 cromátidas hermanas. Cada par de cromátidas hermanas tiene un conjunto correspondiente (ya sea materno o paterno) de cromosomas hermanos. Estos pares se conocen como cromosomas homólogos.

Durante la meiosis I, estos cromosomas homólogos se alinean y se dividen. Esto deja 23 cromosomas en cada célula, y cada cromosoma consta de cromátidas hermanas. Es posible que estas cromátidas ya no sean idénticas, ya que el cruzamiento puede haber ocurrido durante la metafase I de la meiosis I. Finalmente, tiene lugar la meiosis II, y las cromátidas hermanas se separan en células individuales. Esto deja 4 células, cada una con 23 cromosomas o 4 células haploides.

Moscas de la fruta

Las moscas de la fruta tienen 4 pares de cromosomas u 8 cromosomas en células regulares. Antes de que ocurra la meiosis, cada cromosoma se replica, dejando 8 cromosomas y 16 cromátidas hermanas. Tiene lugar la meiosis I y hay 2 células, cada una con solo 4 cromosomas. Cada cromosoma todavía está hecho de cromátidas hermanas y es posible que se haya producido algún cruce durante la metafase I. La meiosis II ahora tiene lugar en esas dos células. En total, se crean 4 celdas, nuevamente. Sin embargo, estas células tienen 4 cromosomas. Cuando dos gametos se encuentran para crear una nueva mosca de la fruta, el cigoto resultante tendrá 8 cromosomas de 4 pares de cromosomas hermanos, 4 de cada padre.

Haploide : organismo con solo una copia de cada gen en cada célula, o gametos con tal.
Diploide : dos copias de cada gen, por célula.
PolyploidDominance : múltiples (más de dos) copias de cada gen por célula.
Cromátidas hermanas : el ADN replicado que existe como un solo cromosoma hasta que se separa en la anafase.

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