Las células de un organismo no permanecen fijas en un estado determinado. Al menos una vez durante su desarrollo pasan por una serie de etapas que constituyen el denominado ciclo celular. La finalidad de este ciclo es llevar a la célula a un estado de división celular para generar células hijas, y a continuación, devolverle al estado inicial de reposo. Hay, por tanto, dos etapas importantes; la división y el reposo o interfase. Dado que este ciclo persigue generar células hijas, el contenido de la célula madre que se encuentra en el ciclo tendrá que duplicarse. Una vez que tenga lugar la división se producirá el reparto.
Existen cuatro etapas dentro del ciclo: G1, S, G2 y M; las tres primeras constituyen la interfase, la última la división. Cuando una célula no se va a dividir, sale del ciclo y se estaciona o se sitúa en un estado G0. Esto explica porqué la duración de los ciclos celulares son tan cambiantes. Así, una neurona no se divide y, por tanto, se queda de por vida en G0, mientras que una bacteria se divide cada 20 minutos en condiciones óptimas al encontrarse dentro del ciclo.
Tanto la mitosis como la meiosis son dos tipos de división celular; sin embargo, tienen diferente función: la mitosis interviene en el crecimiento de los organismos pluricelulares y en la reproducción asexual, la meiosis es imprescindible en la reproducción sexual.
La reproducción es la capacidad que poseen todos los seres vivos para producir individuos iguales o semejantes a ellos. Existen dos modos básicos de reproducción de los organismos vivos, la reproducción asexual y la reproducción sexual.
- Reproducción asexual
Se caracteriza porque interviene un solo organismo que produce copias idénticas de sí mismo. Se da, prácticamente, en todos los seres unicelulares. También es frecuente en plantas y hongos, y ocurre en algunos animales como la hidra de agua dulce.
En los seres unicelulares, la reproducción asexual se produce por medio de una mitosis. A partir de la célula madre se obtienen dos células hijas. En los seres pluricelulares, se produce también mediante sucesivas mitosis, generándose un grupo de células que van a producir un organismo completo.
Mediante la reproducción asexual no se genera variabilidad genética. Como es un proceso muy sencillo y rápido, un organismo que esté bien adaptado a un medio puede dar lugar a un gran número de descendientes en poco tiempo y colonizarlo. Sin embargo, si las condiciones del medio cambian, toda la población que es genéticamente homogénea puede sucumbir por no estar preparada para las nuevas condiciones.
- Reproducción sexual
Intervienen dos individuos que combinan su información genética para formar un nuevo individuo, que tendrá una mezcla de los caracteres de los progenitores. Se da en los seres pluricelulares y en algunos unicelulares.
Dos progenitores aportan cada uno una célula reproductora haploide o gameto (n), que se ha producido mediante un proceso de meiosis a partir de los meiocitos (células madre de los gametos). En la fecundación, se fusionan los dos gametos y forman una sola célula, el cigoto, en la que se restituye el número de cromosomas (2n) de la especie. El cigoto es la primera célula del nuevo individuo. Su desarrollo dará origen al organismo adulto.
La reproducción sexual es más compleja que la asexual, debido a que se produce la meiosis y también a que es necesario que se produzca la fecundación, lo que implica que se encuentren dos gametos de sexo opuesto. Si, pese a estos "inconvenientes", la reproducción sexual se mantiene, es porque aporta un incremento de la variabilidad genética en la descendencia, lo cual puede ser ventajoso para los organismos. Esta variabilidad es consecuencia de:
1. La recombinación genética ocurrida en la meiosis. Este proceso provoca que cada cromosoma intercambie fragmentos con su homólogo.
2. La distribución al azar de cromosomas paternos y maternos. Durante la meiosis, los cromosomas de los progenitores se distribuyen al azar, lo que provoca que un solo miembro de cada pareja de homólogos vaya a cada uno de los gametos.
3. Las diferencias entre los genes. En la fecundación, cada gameto se une con otro que aporta un conjunto de genes diferentes.
El incremento de variabilidad genética puede contribuir a que en un individuo se produzca una mezcla de caracteres más favorable que la tenía cualquiera de sus progenitores. Así, en situaciones adversas, la reproducción sexual puede favorecer la adaptación al medio. Algunos organismos, cuando las condiciones del medio son favorables, se reproducen muy rápidamente por reproducción asexual; sin embargo, cuando las condiciones del medio son adversas emplean la reproducción sexual. Los pólipos o los helechos presentan lo que se denomina reproducción alternante, en la que se alterna una fase con reproducción sexual y otra con reproducción asexual.
La meiosis es un tipo de división celular que tiene la misma finalidad en todo tipo de células, producir células haploides, es decir, con la mitad del contenido de ADN. Estas células son los gametos de los organismos que se reproducen sexualmente.
- Características de la meiosis
Las características básicas de la meiosis son:
+ A partir de una célula diploide, denominada genéricamente meiocito, se obtienen cuatro células haploides genéticamente diferentes entre sí y diferentes de la célula madre. El número de cromosomas se reduce a la mitad (meiosis viene del griego meio, disminución).
+ Se produce un fenómeno de recombinación génica o intercambio de material hereditario entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.
La meiosis consta de dos divisiones sucesivas -meiosis I y meiosis II- que, al igual que la mitosis, están divididas en varias etapas. En la interfase previa a la meiosis I, como resultado de la replicación del ADN, se produce la duplicación de los cromosomas, que quedan formados por dos cromátidas unidas por el centrómero.
- Meiosis I o división reduccional
En esta primera división meiótica se aparean los cromosomas homólogos y se produce el intercambio de material hereditario; al finalizar, los cromosomas se han reducido a la mitad.
+ Fases de la profase I
1. Leptoteno. Los cromosomas se condensan hasta hacerse visibles al microscopio óptico. Cada uno está formado por dos cromátidas estrechamente unidas, que no se distinguen hasta el final de la profase. Cada cromosoma está unido por sus extremos a la envoltura nuclear mediante placas de unión.
2. Cigoteno. Los cromosomas homólogos se aparean hasta quedar completamente alineados, punto por punto, en toda su longitud. Este apareamiento se llama sinapsis, y se produce a través de una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico.
3. Paquiteno. Se produce el sobrecruzamiento o intercambio de material cromatídico entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La consecuencia de este sobrecruzamiento es el intercambio de genes o recombinación génica.
4. Diploteno. Los cromosomas homólogos inician su separación, permaneciendo unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento, denominados quiasmas.
5. Diacinesis. Los cromosomas se condensan al máximo y sus dos cromátidas ya son visibles. Cada par de cromátidas hermanas está unido por el centrómero, mientras que cada par de cromosomas permanece unido por los quiasmas que se producen entre cromátidas no hermanas. Desaparecen el nucléolo y la membrana nuclear, se forma el huso acromático y comienzan a formarse las fibras cinetocóricas.
+ Metafase I
Es similar a la metafase mitótica, pero con la diferencia de que en la placa ecuatorial se disponen las tétradas unidas por los quiasmas. Los centrómeros de cada par de homólogos se disponen en lados opuestos de la placa, pero los cinetocoros de las cromátidas que pertenecen al mismo cromosoma están fusionados y se orientan hacia el mismo polo.
+ Anafase I
Los pares de cromosomas homólogos comienzan a separarse hacia polos opuestos de la célula. Como los dos cinetocoros se han fusionado, no se separan cromátidas como en la anafase mitótica sino cromosomas completos. Cada cromosoma de un par, formado por dos cromátidas en las que ha habido recombinación genética, se dirige a un polo de la célula.
+ Telofase I
Reaparecen la membrana nuclear y el nucléolo, mientras que los cromosomas sufren una pequeña descondensación.
Se obtienen dos células hijas con la mitad de los cromosomas que tenía la célula madre, y con dos cromátidas cada cromosoma.
- Meiosis II o segunda división meiótica
También recibe el nombre de segunda división meiótica. Se desarrolla del mismo modo que la mitosis, y ocurre simultáneamente en las dos células hijas. Antes de comenzar, se produce una corta interfase en la que no hay síntesis de ADN.
+ Profase II
Desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático.
+ Metafase II
Los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial. Cada uno está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero, y cada una tiene asociado un cinetocoro.
+ Anafase II
Se separan los centrómeros, y cada cromátida emigra hacia polos opuestos.
+ Telofase II
Se forma la membrana nuclear alrededor de los cromosomas, que se descondensan. Se produce la citocinesis y se obtienen cuatro células hijas, cada una de las cuales tiene la mitad de los cromosomas de la célula madre. Son células haploides y genéticamente distintas, ya que tienen algunos de sus cromosomas recombinados.
