MundoBiología » Meiosis: La base del sexo

Tiempo estimado de lectura 4:42 min. rellotge

Meiosis: La base del sexo

Alguna vez, cuando nos enamoremos, experimentemos un orgasmo o miremos a nuestros hijos (afortunadamente no idénticos a nosotros), podríamos dedicar un pensamiento a los minúsculos seres que hace más de mil millones de años inventaron el sexo.

Poco se sabe de ellos, aunque se piensa que transcurrió poco tiempo desde la aparición de los eucariotas hasta la adquisición de las primitivas formas de reproducción sexual (los organismos anteriores, procariotas, han avanzado algo en esa dirección, pero aún no han conseguido una sexualidad propiamente dicha). Tampoco se conocen bien los factores que la hicieron posible, aunque la teoría más aceptada es la de John Maynard Smith, la teoría canibalística o fagocítica. Según ella, los primeros eucariotas tenían gran facilidad para englobar otras células para alimentarse de ellas, y también podía producirse el fenómeno de una fusión accidental entre células. Normalmente una de las células digería a la otra, o bien el funcionamiento simultáneo de dos sistemas genéticos diferentes dentro de la misma célula ocasionaba un caos mortal. Pero en algunos casos, si los genomas no eran muy distintos, los dos núcleos pudieron coexistir, y cada uno de ellos pudo actuar como copia de seguridad del otro. Si en un núcleo se inactivaba por mutación un gen (lo que era muy frecuente en aquella época, en la que se recibía más radiación ultravioleta del sol), aún quedaba el otro para ejercer su función. Ésta pudo ser la ventaja inicial que impulsó la reproducción sexual frente a la asexual (que es mucho más rápida y eficiente).

La reproducción sexual aporta también la ventaja de generar más fácilmente variabilidad genética para adaptarse a entornos cambiantes y hoy predomina ampliamente entre los eucariotas. Sin embargo, durante cierto tiempo, las células con dos genomas se reprodujeron de forma asexual, y no había problemas con el número de cromosomas de cada célula hija, que se mantenía diploide (con dos copias de cada cromosoma, una procedente de cada célula). Pero conforme se fueron produciendo fusiones de estas células con otras, surgió el problema de que con cada unión el número de cromosomas se duplicaba: las células podrían acabar estando formadas casi exclusivamente por cromosomas. Para solucionar este problema se inventó la meiosis.

La meiosis es el proceso por el que la dotación genética de las células resultantes se hace de nuevo haploide (con sólo una copia de cada cromosoma). Para ello se llevan a cabo dos divisiones celulares, en una de las cuales se duplica el material genético y en la otra no. De este modo, a partir de una célula diploide, se originan cuatro células haploides (que en nuestro caso, al final son los gametos). Este proceso genera mucha diversidad genética, ya que cada uno de los cromosomas de cada par se distribuye al azar en las células haploides. De este modo, un gameto puede tener el cromosoma 1 procedente del padre, el 2 de la madre, el 3 de la madre, etc.; en otro, la distribución puede ser 1(madre), 2(padre), 3(padre), etc. El número de combinaciones posibles es elevadísimo (en el ser humano, con 23 pares de cromosomas, es de más de 2.000 millones).

Pero este mecanismo es insuficiente para explicar la mareante variabilidad de los individuos sexuales. Para adaptarse a condiciones cada vez menos uniformes, los organismos recurrieron luego a otro proceso, el entrecruzamiento, que se desarrolla durante la meiosis, para generar más diversidad: los cromosomas homólogos (los miembros de cada par, uno procedente del padre y otro de la madre) se emparejan e intercambian segmentos para desarrollar nuevas barajaduras a nivel de paquetes de genes. La meiosis se convirtió en un proceso muy complicado, que requiere unos mecanismos de regulación y control exquisitos. La esterilidad de algunos híbridos, como los mulos procedentes de caballos y asnos, se debe a alteraciones en la formación de los gametos. En el caso del híbrido entre la col y el rábano, los cromosomas son tan distintos que no pueden emparejarse para intercambiar segmentos.

Esta complicación se traduce en la terminología usada para describir las fases de la meiosis, que supone una tortura para la mayoría de los estudiantes de biológicas. Trataremos de describir brevemente el proceso sin introducir muchos nombres. Comienza con la duplicación del ADN en una etapa previa a la primera división meiótica, o meiosis I. Ésta se desarrolla como una mitosis, pero con la particularidad de que en ella tiene lugar el entrecruzamiento de los cromosomas y el intercambio de material genético entre ellos. Después de la migración de los cromosomas a los polos y la separación en dos células hijas (diploides), se entra en una fase de reposo en la que no hay replicación del ADN, con lo que la siguiente división (meiosis II) origina 4 células haploides.

Partimos de una célula con, digamos, cuatro cromosomas, formando dos pares de cromosomas homólogos. Estos se duplican y dan lugar a cuatro cromosomas dobles o tétradas. En realidad, son 8 cromosomas unidos en pares por el centrómero (cada uno de los cromosomas unido a otro se denomina cromátida). En la primera división meiótica, cada tétrada se empareja con su tétrada homóloga. Se forma un complejo de unión por lugares específicos y una cromátida de cada tétrada intercambia algunos segmentos con su vecina. Tras esto, las 2 tétradas de cada par de homólogas se separan y se produce una división mitótica, en la que cada célula hija recibe dos tétradas (4 cromosomas). En la nueva división celular, las cromátidas hermanas se separan y cada célula resultante posee dos cromosomas, la mitad de la dotación inicial.

La meiosis puede ocurrir en cualquier momento del ciclo vital. Nosotros (los animales) somos organismos diploides, en los que la mayoría de las células se divide por mitosis y la meiosis sólo ocurre en las células que van a dar lugar a los gametos. Otros organismos, como muchos hongos y algas, pasan la mayor parte de su vida en la fase haploide, y la fase diploide es sólo el cigoto, que experimenta inmediatamente meiosis para dar lugar de nuevo a organismos haploides. En las plantas y en otros organismos hay alternancia de generaciones, en la cual tanto la fase haploide como la diploide llevan una vida como organismos funcionales. En musgos la fase haploide es la dominante mientras que en helechos y plantas superiores domina la diploide (en las plantas con flores la planta haploide es microscópica y tiene una vida muy breve dentro de la planta madre).