Meiosis para niños
La meiosis (que viene de una palabra griega que significa 'disminución') es un tipo especial de división celular. Ocurre en las gónadas, que son los órganos encargados de producir las gametos, o células sexuales.
En este proceso, una célula diploide (que tiene un número completo de cromosomas, como 2n) se divide dos veces seguidas. El resultado son cuatro células haploides (que tienen la mitad de cromosomas, como n). Esto es muy importante para los seres vivos que se reproducen de forma sexual, ya que así se forman los gametos, como los espermatozoides y los ovocitos.
La meiosis se divide en dos etapas principales: la meiosis I y la meiosis II. Cada una de estas etapas tiene sus propias fases: profase, metafase, anafase y telofase.
Durante la meiosis I, los cromosomas que son parecidos (llamados homólogos) se unen en la profase. En esta fase, se forma una estructura especial que permite que los cromosomas intercambien partes de su material genético. Luego, los cromosomas se organizan en el centro de la célula y se separan, yendo la mitad de ellos a cada lado. Esta primera división reduce a la mitad el número de cromosomas, lo que es clave para mantener el número de cromosomas de cada especie.
En la meiosis II, las partes de cada cromosoma (llamadas cromátidas hermanas) se separan y se distribuyen entre las nuevas células. Entre la meiosis I y la meiosis II, no hay una fase de duplicación del ADN. Al final, las células resultantes se convierten en gametos.
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¿Quién descubrió la meiosis?
La meiosis fue observada por primera vez en 1876 por el biólogo alemán Oscar Hertwig. Él la estudió en los huevos del erizo de mar.
Más tarde, en 1883, el zoólogo belga Edouard Van Beneden la describió con más detalle, observando los cromosomas en los huevos de unos gusanos parásitos llamados Ascaris. Él notó que en la primera división celular para formar un huevo, los cromosomas no se dividían a lo largo como en otras divisiones, sino que cada par de cromosomas se separaba. Así, cada célula nueva tenía solo la mitad de cromosomas. Después, estas células se dividían de nuevo de forma normal. Van Beneden llamó a este proceso "meiosis".
El significado de la meiosis para la herencia y la reproducción se entendió mejor en 1890, gracias al biólogo alemán August Weismann. Él se dio cuenta de que se necesitaban dos divisiones celulares para que una célula con el número completo de cromosomas (diploide) se convirtiera en cuatro células con la mitad de cromosomas (haploides). Esto es fundamental para que el número de cromosomas se mantenga constante en una especie. En 1911, el genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan observó el intercambio de material genético en la meiosis de la mosca de la fruta, lo que ayudó a comprender mejor este proceso.
Meiosis y el ciclo de vida
La reproducción sexual implica que dos células sexuales haploides se unen para formar un cigoto. Este cigoto tiene el número completo de cromosomas (diploide). Por eso, la meiosis debe ocurrir antes de que se formen los gametos.
En los animales, la meiosis ocurre justo antes de que se formen los gametos. Las células del cuerpo de un animal se multiplican por mitosis y son diploides. Las únicas células haploides son los gametos. Estos se forman cuando algunas células especiales, llamadas células de la línea germinal, pasan por la meiosis. A este proceso de formación de gametos se le llama gametogénesis.
- La espermatogénesis es la formación de gametos masculinos. Por cada célula que entra en meiosis, se forman cuatro espermatozoides haploides.
- La ovogénesis es la formación de gametos femeninos. Por cada célula que entra en meiosis, se forma un solo óvulo. Esto ocurre porque casi todo el material de la célula original se concentra en un solo núcleo. Los otros núcleos se convierten en pequeños "cuerpos polares" que luego desaparecen. Así, el óvulo recibe la mayor parte del citoplasma y los nutrientes.
En algunos organismos sencillos, como ciertos hongos y algas, las células son haploides la mayor parte de su vida. En ellos, dos gametos haploides se unen para formar un cigoto diploide, que luego pasa por meiosis para volver al estado haploide.
Las plantas y algunas algas tienen ciclos de vida más complejos. Alternan entre una etapa diploide multicelular (llamada esporofito) y una etapa haploide multicelular (llamada gametofito). Los esporofitos diploides hacen meiosis para formar esporas haploides. Estas esporas se dividen por mitosis para producir gametofitos haploides. Los gametofitos producen gametos por mitosis. Los gametos femeninos (óvulos) y masculinos (espermatozoides) se unen para formar un cigoto diploide, que se divide por mitosis para producir un esporofito diploide.
¿Cómo se prepara la célula para la meiosis?
Antes de que comience la meiosis, la célula pasa por una fase de preparación llamada interfase, que es similar a la interfase de la mitosis. La interfase tiene tres partes:
- Fase G1: La célula crece y produce más orgánulos, proteínas y otras sustancias.
- Fase S: El material genético, el ADN, se duplica. Cada cromosoma, que antes tenía una sola cromátida, ahora tiene dos cromátidas unidas por un punto llamado centrómero.
- Fase G2: La célula sigue creciendo y preparándose para la división.
Meiosis I: La primera división
En la meiosis I, los cromosomas de una célula diploide se dividen. También ocurre un proceso muy importante llamado recombinación homóloga, que es clave para la diversidad genética.
Profase I
La profase I es la primera y más larga fase de la meiosis. Aquí, el material genético (ADN) se condensa y forma los cromosomas. También se forma una estructura llamada huso acromático, que ayudará a mover los cromosomas. La profase I se divide en cinco subfases:
- Leptoteno
Los cromosomas empiezan a hacerse visibles como filamentos largos dentro del núcleo. Cada cromosoma tiene una estructura de proteínas que lo recorre y lo ancla a la envoltura nuclear. A lo largo de los cromosomas aparecen pequeños engrosamientos llamados cromómeros.
- Zigoteno
Los cromosomas que son parecidos (homólogos) se acercan y se unen a lo largo de toda su extensión. Esta unión se llama sinapsis, y la estructura que forman se conoce como bivalente o tétrada. En esta etapa, se forma una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico, que asegura que los cromosomas homólogos se unan perfectamente.
- Paquiteno
Una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente unidos, ocurre el entrecruzamiento cromosómico (crossing-over). En este proceso, las cromátidas de los cromosomas homólogos intercambian partes de su material genético. Esto aumenta mucho la variación genética en los descendientes de la reproducción sexual.
- Diploteno
Los cromosomas siguen condensándose, y se pueden ver las dos cromátidas de cada cromosoma. También se observan los puntos donde ocurrió el entrecruzamiento, que tienen forma de X y se llaman quiasmas. En esta fase, la meiosis puede detenerse temporalmente, como ocurre en la formación de los óvulos humanos, que pausan su meiosis hasta la madurez.
- Diacinesis
En esta etapa, los cromosomas están aún más condensados y los quiasmas son más visibles. Al final de la diacinesis, la envoltura nuclear se rompe y el nucléolo desaparece.
Metafase I
El huso acromático ya está completamente formado. Los cromosomas se alinean en el centro de la célula, en un plano llamado ecuatorial, y sus centrómeros se unen a las fibras del huso.
Anafase I
Los cromosomas homólogos se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula. Cada cromosoma homólogo, que aún tiene dos cromátidas, se dirige a un lado. Así, cada polo recibe un conjunto haploide (n) de cromosomas. La distribución de los cromosomas maternos y paternos a cada polo es al azar, lo que contribuye a la diversidad genética.
Telofase I
Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas, pero cada cromosoma todavía tiene dos cromátidas. El huso mitótico desaparece, y una nueva envoltura nuclear se forma alrededor de cada grupo de cromosomas. Los cromosomas se desenrollan. Luego ocurre la citocinesis, donde la célula se divide en dos células hijas. Después de la telofase I, a veces hay una fase corta llamada intercinesis, pero no hay duplicación de ADN.
Meiosis II: La segunda división
La meiosis II es muy parecida a la mitosis. En esta etapa, las cromátidas de cada cromosoma se separan. El resultado son dos células hijas, cada una con n cromosomas, y cada cromosoma tiene solo una cromátida.
Profase II
Los cromosomas se acortan y se hacen más gruesos. Se forma un nuevo huso entre los centriolos, que se mueven a los polos de la célula.
Metafase II
Las fibras del huso se unen a los centrómeros de los cromosomas. Los cromosomas se alinean en el centro de la célula, en el plano ecuatorial. En la metafase I, los cromosomas se alinean en grupos de cuatro (tétradas), mientras que en la metafase II, lo hacen en grupos de dos, como en la mitosis.
Anafase II
Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula. Ahora, cada cromátida se considera un cromosoma individual.
En los ovocitos de los mamíferos, las divisiones meióticas son muy desiguales. Esto produce un gameto grande (el óvulo) y dos cuerpos polares pequeños. Esto se debe a que el huso se coloca cerca del borde de la célula antes de la anafase II.
Telofase II
En la telofase II, hay un cromosoma no duplicado en cada polo. Las envolturas nucleares se vuelven a formar, el huso acromático desaparece, los cromosomas se desenrollan y ocurre la citocinesis.
¿Por qué es importante la meiosis?
La meiosis es muy importante para el ciclo de vida de los seres vivos por varias razones:
- Reduce el número de cromosomas a la mitad: De una célula diploide (por ejemplo, 46 cromosomas en humanos) se forman células haploides (23 cromosomas). Esta reducción asegura que, cuando el óvulo y el espermatozoide se unen en la fecundación, el nuevo ser tenga el número correcto de cromosomas de la especie.
- Recombina la información genética: Durante el entrecruzamiento en la profase I, se intercambia material genético entre los cromosomas del padre y de la madre. Esto significa que el nuevo individuo puede heredar una combinación única de genes, lo que aumenta la variación genética.
- Segregación al azar de cromosomas: La forma en que los cromosomas maternos y paternos se separan durante la anafase I y II es completamente al azar. Esto también contribuye a una mayor diversidad genética. En los humanos, que tienen 23 pares de cromosomas, hay más de 8 millones de combinaciones posibles solo por esta separación al azar, sin contar el entrecruzamiento.
Problemas con los cromosomas
En la meiosis, es fundamental que los cromosomas se separen correctamente hacia los polos. Si esto no sucede, o si hay un retraso en la primera o segunda división meiótica, pueden surgir problemas en el número de cromosomas. Esto se conoce como aneuploidía, donde el número de cromosomas no es el correcto. Algunos ejemplos de estos problemas son:
- Monosomía: Falta un cromosoma (2n-1 cromosomas).
- Trisomía: Hay un cromosoma extra (2n+1 cromosomas).
En los humanos, algunas de estas anomalías pueden causar síndromes:
Monosomías
- Monosomía autosómica: Generalmente causa la muerte antes del nacimiento.
- Síndrome de Turner: Ocurre en mujeres que tienen solo un cromosoma "X" en lugar de dos. Las personas con este síndrome suelen ser de baja estatura y pueden tener algunas características físicas particulares.
Trisomías
- Síndrome de Down: Es una trisomía del cromosoma 21, lo que significa que hay una copia extra de este cromosoma. Las personas con síndrome de Down pueden tener algunas características físicas distintivas y un desarrollo intelectual diferente.
- Síndrome de Patau: Es una trisomía del cromosoma 13. Es poco común y los bebés que nacen con este síndrome suelen tener problemas de salud graves y vivir poco tiempo.
- Síndrome de Edwards: Es una trisomía del cromosoma 18. Los bebés con este síndrome suelen nacer con bajo peso, estatura baja y pueden tener retrasos en el desarrollo y otras anomalías.
- Síndrome de Klinefelter: Ocurre en varones que tienen un cromosoma X adicional (XXY). Pueden ser más altos de lo normal y tener algunas características físicas que se parecen a las femeninas.
- Síndrome del supermacho: Ocurre en varones que tienen un cromosoma Y adicional (XYY). Generalmente, no presentan diferencias significativas con otros varones y no se considera un problema de salud grave.
- Síndrome de la superhembra: Ocurre en mujeres que tienen un cromosoma X adicional (XXX). Las mujeres con esta condición suelen ser altas y de bajo peso, y rara vez presentan problemas de salud importantes.
Ver también
- Mitosis
- Gametogénesis
- Espermatogénesis
- Ovogénesis
Véase también
En inglés: Meiosis Facts for Kids
