viernes, 9 de noviembre de 2012

Los Gametos



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La reproducción de los organismos pluricelulares no tiene lugar por la mera división celular; resultaría imposible que un animal se reprodujera simplemente por la duplicación de sus células.

Gametos

La reproducción de los organismos superiores es de tipo sexual: cada nuevo individuo nace de una única célula inicial, el cigoto, formada por la fusión de dos células, los gametos: uno femenino, el oocito, y otro masculino, el espermatozoo.

La unión de los dos gametos se llama fecundación: la célula huevo resulta fecundada por un espermatozoo. Por su particular función, los gametos poseen algunas características que los distinguen de las células somáticas. En primer lugar, los gametos poseen un genoma formado por la mitad de los cromosomas que integran el de las células somáticas; ello hace posible que el cigoto resultante de su fusión tenga un número de cromosomas igual al de todas las células somáticas. En los gametos, la división del genoma se produce sin pérdida de la información genética porque las células eucariotas son diploides. En efecto, ya se ha dicho que una célula es diploide cuando cada par de cromosomas homólogos está formado por un cromosoma de origen materno y uno de origen paterno. Cada gameto, en cambio, recibe sólo un ejemplar de cada cromosoma y por esta razón se dice que posee un genoma haploide. El número de los cromosomas de una célula somática es 2N, indicando así su condición diploide, mientras que el de los gametos es N e indica su condición haploide. La fusión de los dos gametos haploides (con N cromosomas) en el cigoto restablece el valor 2N para el número de cromosomas.

Los gametos poseen un número de cromosomas igual a la mitad a la mitad del que poseen las células somáticas porque resultan de un proceso de división celular distinto de la mitosis: la meiosis, consistente en dos divisiones celulares consecutivas (llamadas, respectivamente, primera y segunda división y que, a su vez, se subdividen en las cuatro fases ya citadas: profase, metafase, anafase y telofase), precedidas por una fase única de duplicación del ADN. El resultado final de la meiosis de las células germinales es la formación de cuatro células haploides, que son precisamente los gametos; éstos no pueden duplicarse a su vez porque la meiosis es un proceso terminal y los gametos, al ser haploides, pierden la capacidad de dividirse.

La etapa de profase de la primera división meiótica es mucho más larga que la mitótica; los cromosomas que se condensan y empiezan a separarse se presentan por partes, y no de uno en uno, como en la mitosis. Los dos cromosomas  homólogos (uno de origen materno y otro de origen paterno) se aparean longitudinalmente, formando un conjunto denominado sinapsis; este emparejamiento es muy importante desde el punto de vista genético, ya que la asociación de los dos cromosomas homólogos y, en consecuencia, de las cuatro cromátidas permite el cruce de informaciones cromosómicas homólogas, fenómeno que se denomina crossing over o "sobrecruzamiento".

Este conjunto de dos cromosomas asociados se llama bivalente porque cada cromosoma está formado por dos cromátidas como consecuencia de su duplicación (es decir, el conjunto constituye una tétrada, ya que cada uno de los dos cromosomas está compuesta de dos cromátidas). Como en la mitosis, también tiene la desaparición del nucleolo y de la membrana del núcleo, así como la formación del huso.

Durante la primera metafase los dos cromosomas homólogos se mantienen siempre apareados y se sitúan en el plano ecuatorial del huso, para separarse a continuación.

En la etapa de la primera anafase los dos cromosomas, formado cada uno de ellos por dos cromátidas, emigran hacia los polos opuestos del huso a través del centrómero. Finalmente, durante la primera telofase, los cromosomas se encuentran agrupados en los dos polos opuestos de la célula y vuelven a formar núcleos interfásicos. Con la división de la célula acaba la primera división meiótica, que da como resultado dos células hijas, cada una de las cuales contiene solamente una de los cromosomas del par inicial de cromosomas homólogos, aunque desdoblado en dos cromátidas idénticas. De aquí que las dos células resultantes de la primera división meiótica contengan tan sólo un cromosoma, de origen materno o de origen paterno, y que ambas células sean genéticamente haploides.

A la primera división meiótica sucede un breve período de interfase durante el que, sin embargo, a diferencia de la interfase mitótica, no se produce la duplicación del ADN, por lo que las dos células poseen siempre la mitad del genoma. Comienza luego la segunda división meiótica, proceso totalmente similar a la mitosis, en el curso del cual se forman, a partir de dos células, otras cuatro células iguales dos a dos; la única diferencia, aunque sustancial, consiste en el cruce de cromosomas y, en consecuencia, de material genético, que se produce mediante el mecanismo del crossing over.

En la segunda profase, tiene lugar la segregación de las dos cromátidas hermanas exactamente igual a como se produce en la mitosis; las cuatro células resultantes de la división meiótica son los gametos. En sustancia, mientras que la primera división meiótica es reductiva, la segunda es equitativa, del mismo modo que lo es la mitosis.

Se puede concluir entonces que la meiosis permite, para el caso de todos los organismos que se reproducen sexualmente, que el número de cromosomas se conserve, generación tras generación; y no sólo eso, sino que también garantiza un cierto grado de recombinación fortuita del material genético. En efecto, durante la primera metafase, tanto el cromosoma paterno como el materno, en cada pareja de cromosomas homólogos, tienen las mismas probabilidades de dirigirse a uno cualquiera de los dos polos de la placa metafásica; en consecuencia, pueden combinarse de diversas maneras en cada gameto. El número de las posibles combinaciones de cromosomas crece con la cantidad de éstos, y la probabilidad de que un gameto tenga todos los cromosomas de un único progenitor es muy baja.

De hecho, si la probabilidad de que un cromosoma paterno (en la especie humana, por ejemplo, que cuenta con 23 pares de cromosomas) se sitúe en uno de los dos polos de la placa vale 0,5, entonces la probabilidad de que todos los demás cromosomas se sitúen en ese mismo polo será de 0,5 elevado a 22, es decir, menos de una vez por cada cuatro millones.

Así pues, si se tiene en cuenta el fenómeno ya citado del crossing over, la posibilidad de que una hija obtenga el patrimonio genético solamente de una de sus dos progenitoras es nula. De este modo, la meiosis cumple una función esencial en los mecanismos de evolución y selección de la especie.