Meiosis y teoría cromosómica


La meiosis, es el tipo de división celular, mediante el cual se forman los gametos (óvulos y espermatozoides) en todos los organismos con reproducción sexual. De la misma forma que ocurre en la mitosis, la meiosis se describe atendiendo a los cambios y movimientos de los cromosomas.

Número de cromosomas

Los organismos multicelulares están compuestos por dos tipos de células: células reproductivas y células somáticas. Las células reproductivas (gametos) contienen un conjunto único, o el número haploide de cromosomas. El número haploide de cromosomas está simbolizado por la letra n. Las células somáticas, o células del cuerpo, de la mayoría de los organismos contienen dos conjuntos, o el número diploide de cromosomas. El número diploide se escribe como 2n.

En el hombre, los 46 cromosomas en las células somáticas, en realidad son 23 pares de cromosomas emparejados (23 x 2 = 46). Los pares de cromosomas emparejados se denominan cromosomas homólogos. Se podría pensar en los cromosomas homólogos como un par de medias. Como los calcetines, los cromosomas homólogos son del mismo tamaño y forma. Sin embargo, a diferencia de un par de medias, los cromosomas homólogos no son idénticos, debido a que cada miembro del par se originó de un padre diferente, no llevan exactamente la misma información.

Reproducción asexual y sexual

Tabla 1
Reproducción asexual
La reproducción asexual, se lleva a cabo sin intercambio de material genético y a partir de un progenitor único. Los organismos emplean una amplia variedad de métodos de reproducción asexual. Sin embargo, en todos los casos, los nuevos individuos son producto de la mitosis y, por lo tanto, son genéticamente idénticos al progenitor.
Reproducción sexual
En la reproducción sexual, se forma un nuevo individuo después de que un gameto femenino es fertilizado por un gameto masculino. Los gametos haploides se combinan para formar una célula diploide llamada cigoto. Un cigoto lleva el material genético combinado de ambos gametos: dos juegos completos de cromosomas, un juego de cada padre. El cigoto se divide por mitosis y se convierte en un nuevo organismo. Dado que el cigoto es una célula diploide, cada célula somática producida por la mitosis, también será una célula diploide. La mayoría de las células del cuerpo, excepto los óvulos y los espermatozoides, son diploides.

Meiosis

La meiosis presenta las siguientes características:

  • Ocurre en todos los organismos que se reproducen sexualmente, en órganos sexuales especializados, de muchas plantas y animales.
  • Durante la meiosis, los cromosomas de una célula diploide también se replican. Sin embargo, a diferencia de la mitosis, la meiosis incluye dos divisiones celulares consecutivas que producen cuatro células haploides.

Estas dos divisiones se distinguen por los números romanos I y II. Las etapas de la meiosis se muestran en las figuras 1 y 2.

Meiosis I

Interfase: Antes de que comience la meiosis, los cromosomas se replican tanto como lo hicieron al comienzo de la mitosis. Como resultado, el núcleo ahora contiene el doble del número normal de cromosomas. Los cromosomas en este momento todavía están en una forma sin enrollar, al igual que los espaguetis en un plato.

Profase I: Los cromosomas se condensan en barras cortas y gruesas que se pueden ver a través de un microscopio óptico. Cada cromosoma ahora es doble y consta de dos cromátidas. Pares homólogos de cromosomas se unen en las fibras del huso. Este emparejamiento de cromosomas homólogos se llama sinapsis. En cada grupo de sinapsis hay cuatro cromátidas: dos cromátidas que componen cada uno de los cromosomas homólogos. Cada grupo de cuatro cromátidas se llama tétrada. Una característica importante de esta fase, es que los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de material genético, en un proceso conocido como entrecruzamiento (crossing over).

Metafase I: Las tétradas se mueven a lo largo de las fibras del huso hasta que alcanzan el ecuador de la célula.

Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan para que los pares de cromátidas de cada tétrada se muevan hacia los polos opuestos de la célula. El patrón de distribución de cromátidas es aleatorio. Sin embargo, lo importante es que los cromosomas homólogos se segregan y se mueven en direcciones opuestas.

Telofase I: La célula se divide en dos células más pequeñas. Cada nueva célula contiene un cromosoma homólogo de cada par original. Las nuevas células no son idénticas ya que los cromosomas homólogos no contienen información genética idéntica.

Meiosis II

Interfase: Las cromátides no se replican en este punto. Se desenrollan y se vuelven invisibles. Pronto las dos células recién creadas entran en la segunda etapa de la meiosis.

La segunda división celular de la meiosis es diferente de la mitosis porque el número de cromosomas se reduce a la mitad. Por lo tanto, la meiosis a veces se denomina división de reducción. Las fases en la segunda división meiótica son similares a las fases de la mitosis. Profase II: Los pares de cromátidas se condensan y se hacen visibles.

Metafase II: Cada par de cromátidas se mueve a lo largo de una fibra del huso hasta llegar al ecuador.

Anafase II: Las cromátidas de cada par se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula. Cada cromátide individual ahora se llama cromosoma.

Telofase II: Una vez que los cromosomas alcanzan sus destinos, se forma una envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas. En este punto, cada una de las dos células se divide para formar dos células más pequeñas.

Meiosis

Figura 1

Meiosis

Figura 2

Tabla 2
En conclusión
Como resultado de la meiosis, una célula diploide sufre dos divisiones para formar cuatro células haploides. Por lo tanto, cada célula tiene solo la mitad de cromosomas que el núcleo diploide original. Pero más importante, cada nueva célula contiene una nueva combinación de material genético. La nueva combinación hace que la descendencia sea diferente de sus padres. Esta es la razón por la cual los hermanos pueden parecerse entre sí, pero no son idénticos (a menos que sean gemelos idénticos).
Tabla 3
Meiosis y diversidad genética
El alcance de la diversidad genética debida a la meiosis es asombroso. Si un organismo tuviera solo dos pares de cromosomas, podrían alinearse en cuatro (22) formas diferentes durante la metafase I para producir cuatro células diferentes. Sin embargo, las células humanas tienen 23 pares de cromosomas. Pueden alinear más de ocho millones (223) formas diferentes. Sin embargo, incluso este número se supera debido al proceso de entrecruzamiento (crossing over).

Teoría cromosómica

La teoría cromosómica, da una base celular a las leyes de Mendel. Aunque el trabajo de Mendel fue apreciado por la inteligencia de sus experimentos e interpretaciones, sus teorías no tuvieron ningún efecto en la ciencia de su tiempo. Los pares de factores de Mendel tenían sentido, pero su existencia no podía demostrarse. Nadie había visto nunca un factor. Tampoco los científicos de la época de Mendel eran conscientes de la existencia de los cromosomas o del ADN.

En la primavera de 1900, tres botánicos que trabajan en tres países diferentes redescubrieron simultáneamente el trabajo de Mendel. Después de permanecer sin leer durante 34 años, el trabajo de Mendel fue repentinamente reconocido por contener los principios básicos de la herencia.

En 1902, dos científicos señalaron que los resultados de Mendel podrían estar relacionados con el movimiento de los cromosomas durante la meiosis. Estos dos hombres eran Walter Sutton, un estudiante de posgrado estadounidense, y Theodor Boveri, un zoólogo alemán. Tanto Sutton como Boveri propusieron que los “factores” de Mendel se ubicaran en los cromosomas. Un alelo de cada gen estaba en un cromosoma de cada par homólogo. Diferentes genes se encuentran en diferentes cromosomas. Esta explicación se llama teoría cromosómica.

Según la teoría de los cromosomas, los genes se presentan en pares porque están ubicados en los cromosomas, que también se presentan en pares. Un alelo se deriva de cada padre porque un cromosoma proviene de cada padre.

La teoría cromosómica explica las leyes de Mendel

La teoría cromosómica explica la ley de segregación. Los alelos se segregan independientemente porque están ubicados en cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos se segregan durante la meiosis.

La ley de independencia de caracteres también puede explicarse por la teoría de los cromosomas. Los genes en cromosomas separados se clasifican independientemente porque los cromosomas se segregan aleatoriamente durante la meiosis. Sin embargo, no todos los genes se clasifican independientemente. Los genes en el mismo cromosoma generalmente viajan juntos.

Con el anuncio de la teoría de los cromosomas, comenzó la ciencia de la genética. Los genetistas modernos estudian y trabajan con genes de formas que Mendel nunca podría haber imaginado. Sin embargo, ellos deben los fundamentos de su trabajo a los experimentos pioneros de este monje.

Taller de lectura

  1. ¿Qué es meiosis y cómo se describe el proceso?
  2. ¿Cuál es la diferencia entre células reproductivas y células somáticas?
  3. ¿Cómo se representan los números haploide y diploide?
  4. En el hombre, ¿Cuáles son los números haploide y diploide?
  5. ¿Qué son cromosomas homólogos y por qué no son idénticos?
  6. Copie la tabla 1, que define la reproducción asexual y sexual.
  7. Escriba las dos características de la meiosis.
  8. Copie las definiciones de cada una de las fases de meiosis I.
  9. Escriba las definiciones de cada una de las fases de meiosis II.
  10. Copie la tabla 2, titulada “En conclusión”.
  11. Copie la tabla 3, meiosis y diversidad genética.
  12. Dibuje las gráficas 1 y 2.
  13. ¿Por qué las teorías de Mendel no tuvieron ningún efecto en la ciencia de su tiempo?
  14. ¿Cuál fue la razón para que el trabajo de Mendel fuera repentinamente reconocido?
  15. ¿Qué propusieron Sutton y Boveri; y qué nombre recibe esta explicación?
  16. ¿Qué dice la teoría de los cromosomas con respecto a los genes y a los alelos?
  17. ¿Cómo explica la teoría cromosómica, la ley de segregación?
  18. ¿Cómo explica la teoría cromosómica, la ley de independencia de caracteres?