A lo largo de la evolución, los organismos han conseguido desarrollarse y ser cada vez más complejos gracias a los procesos de división celular. Pero qué importancia tienen estos procesos en la reproducción de los organismos, y en especial en la reproducción humana.
Podemos diferenciar dos tipos de división celular, la mitosis y la meiosis. En nuestra especie, ambos mecanismos se integran en la vida del individuo para crecer y reproducirse. De esta forma, se originan los ciclos de vida, que pueden ser diferentes de unas especies a otras. En los humanos, la mitosis se encarga del crecimiento del individuo y en la meiosis, se reduce la carga genética para formar los gametos.
Es interesante conocer cual es la carga genética de los humanos. Nuestras células eucariotas (tienen un núcleo verdadero, que encierra el ADN) presentan un total de 46 cromosomas. Estos cromosomas, están duplicados, por lo que en el cariotipo se pueden observar 23 parejas de cromosomas. De estos, 22 pares se denominan autosomas y el otro par, son los denominados cromosomas sexuales, que dan origen al sexo genético del individuo. En caso de la mujer, el sexo genético vendrá determinado por los cromosomas XX, y el del hombre por XY.
Antes de comenzar a explicar los procesos de división celular, conviene explicar el ciclo celular, y las fases que lo componen de forma rápida:
El periodo que se da entre dos mitosis se denomina interfase, y se diferencian 3 etapas:
a) Fase G1:
Es la fase genéticamente activa. Se produce traducción y transcripción del ADN, para originar proteínas que regulan el organismo.
b) Fase S:
En esta fase se duplica el material genético, se comienza a preparar la mitosis. Cada cromosoma, pasa de tener una cromátida a tener dos.
c) Fase G2:
En este periodo se ultiman todos los procesos necesarios para que la célula entre en la división celular.
Existe otro estado celular en este ciclo, el estado G0, que se da cuando las célula no va a dividirse de nuevo, desempeñando sus funciones en el organismo. Este cambio, puede ser reversible, volviendo al estado de G1.
Una vez descrito el ciclo celular, comencemos a desgranar las diferentes fases que componen la mitosis y meiosis:
1-Mitosis:
La mitosis es un proceso de división celular en el que se obtienen dos células hijas, idénticas genéticamente, a la célula madre, que es la que se dividió. En nuestra especie, la mitosis se encarga de hacer crecer el organismo, aumentando su número de células, y de renovar los tejidos, sustituyendo células viejas por otras más jóvenes.
La mitosis se divide en 5 etapas, que ocurren de forma secuencial, las explicamos a continuación:
a) Profase temprana:
Se produce la reestructuración de algunos componentes celulares: los cromosomas se condensan, el nucleolo desaparece y se forma el huso mitótico (estructuras filamentosas que se encargaran del movimiento de los cromosomas durante la división).
b) Profase tardía (prometafase):
Ya se ha roto la envoltura nuclear y los cromosomas se han condensado más. El huso mitótico crece más y comienza a capturar y organizar a los cromosomas.
c) Metafase:
El huso ha capturado a todos los cromosomas y los alinea formando la placa metafásica. Cada cromátida de cada cromosoma, debe estar unido a los microtúbulos que forman el huso mitótico de cada polo (lado) de la célula.
d) Anafase:
Las cromátidas que forman cada cromosoma se separan, y son llevadas a cada lado de la célula por la acción de huso mitótico. De esta forma, quedan 46 cromátidas en cada lado de la célula.
e) Telofase:
La división casi ha concluido y comienzan a reorganizarse las estructuras celulares. Desaparece el huso mitótico, se forman los dos nuevos núcleos y los cromosomas comienzan a descondensar.
Cabe destacar, que en la mitosis, se produce la división del núcleo, cariocinesis, y la división del citoplasma celular, citocinesis.
La citocinesis comienza a producirse desde la anafase, concluyendo poco después de la telofase. Normalmente, esta división del citoplasma suele ser equitativa, quedando en cada célula hija la mitad del líquido citoplásmico y resto de estructuras que componen la célula.
El producto final de la mitosis, es dos células hijas iguales a la célula madre, cada una con 46 cromátidas, una correspondiente a cada cromosoma.
2-Meiosis:
La meiosis en la especie humana está restringida solo a las glándulas sexuales (ovarios y testículos), propiciando la formación de los gametos, ovocitos y espermatozoides, ambos con una sola copia de cromosomas, denominándose células haploides (n) que al fusionarse forman un embrión diploide (2n), con dos copias de cada cromosoma.
Al igual que en la mitosis, la meiosis también comienza por la duplicación del material genético en la fase S del ciclo celular. Posteriormente, comienza la división meiótica, que se puede dividir en dos divisiones diferentes, cada una de ellas con sus etapas.
Meiosis I (meiosis reduccional):
En esta fase, se produce una reducción en el número cromosómico a la mitad. En esta meiosis I no se reparten cromátidas, se reparten cromosomas homólogos y además, se dan varios acontecimientos de marcada importancia biológica, que veremos en las diferentes fases que la componen:
a) Profase I:
Esta es la fase más larga de la meiosis y se divide en varias etapas:
1-Leptoteno:
Se condensan las cadenas de ADN formando los cromosomas, formados por dos cromátidas y se aproximan a sus parejas, originando los cromosomas homólogos, formados por 4 cromátidas iguales 2 a 2.
2-Zigoteno:
Los cromosomas se unen, estableciéndose una sinapsis entre ellos, originando cromosomas bivalentes.
3-Paquiteno:
Los cromosomas se terminan de aparear y se produce un intercambio de trozos de ADN (genes) entre los cromosomas homólogos, produciéndose una recombinación genética del material hereditario, formando cromosomas con material genético mezclado de cada pareja de homólogos.
4-Diploteno:
Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, quedando unidos por los quiasmas (zonas de intercambio de ADN). Esta etapa puede postergarse durante años, como por ejemplo en los ovocitos de la mujer, que quedan en este estadio desde los primeros meses de desarrollo del embrión hasta que finalmente son seleccionados para entrar en un ciclo ovulatorio.
5-Diacinesis:
En esta fase, se pueden distinguir las dos cromátidas de cada homólogo, formando las tétradas. En ellas, las cromátidas hermanas están unidas por los centrómeros, y las no hermanas por los quiasmas.
b) Metafase I:
Los cromosomas homólogos se colocan en el centro del huso meiótico. De esta forma se origina la estrella madre. La principal diferencia con la mitosis, es que en este caso, se colocan los cromosomas apareados, mientras que en la mitosis, los cromosomas se colocan de forma individual.
c) Anafase I:
Se acorta el huso, ayudando a que se separen los cromosomas homólogos, por tanto, a cada polo de la célula, se dirige un cromosoma, reduciendo así su número. Por tanto, no se separan cromátidas, se separan cromosomas homólogos.
d) Telofase I:
Se forma una membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas y desaparece el huso. Además, se produce la citocinesis, división del citoplasma y sus orgánulos. El núcleo entra en una pequeña interfase, sin duplicación del ADN, para volver a continuar con la segunda fase de la meiosis.
El resultado de esta primera división meiótica son dos células hijas haploides (formada por 23 cromosomas), cada una con un cromosoma formado por dos cromátidas no hermanas repartidas al azar.
Meiosis II (meiosis ecuacional):
Esta fase arranca con células hijas que disponen de uno de los cromosomas homólogos con las dos cromátidas, es decir, solo tiene 23 cromosomas.
Esta meiosis II, es muy semejante a la mitosis, ya que lo que se dividen son las cromátidas. A continuación, describimos las fases que la componen:
a) Profase II:
En esta fase, se desintegra la membrana nuclear, se condensan los cromosomas y se comienza a formar el huso.
b) Metafase II:
Los cromosomas se disponen en el centro, y se unen al huso por el centrómero.
c) Anafase II:
El huso comienza a tirar de las cromátidas, dirigiendo cada una de la pareja a polos diferentes.
d) Telofase II:
Se produce la citocinesis, obteniendo dos células de cada una de las células hijas y se forma la membrana nuclear.
El producto final de la meiosis son 4 células, cada una de ellas con 23 cromátidas (cada una corresponde a un cromosoma homólogo), que presentan una mezcla genética entre ellas, por tanto, cada una es diferente al resto.
Normalmente, se obtienen 4 células iguales, pero en el caso de la formación de los ovocitos, el reparto del citoplasma no se hace de forma equitativa, por lo que solo una de las células llega a desarrollarse totalmente. Las 3 restantes, quedan reducidas al ADN envuelto por una membrana.
Estos son los dos mecanismos de división celular, pero cabe resaltar la utilidad de la meiosis en la especie humana:
-Origina los gametos haploides, que al fecundar, originan un nuevo individuo diploide, con la carga genética que necesita para funcionar.
-Aumenta la variabilidad genética de la especie al producirse la recombinación genética en la profase I.
Descubre como funciona la meiosis en la formación del gameto femenino:
Bibliografía:
- Cooper, GM. Hausmen, RE. La célula, 7ª ed. ISBN: 9788417184544
- Langman. Embriología Médica, 13ª ed. Barcelona, España: Ed.Lippincott/Williams & Wilkins, 2016.
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