MEIOSIS
La meiosis en los humanos es un proceso de división celular que nos lleva de una célula diploide, una con dos juegos de cromosomas, a células haploides, que tienen un solo juego de cromosomas. En los seres humanos, las células haploides producidas por meiosis son los espermatozoides y los óvulos. Cuando un espermatozoide y un óvulo se unen en la fecundación, sus dos juegos haploides de cromosomas se combinan para formar un conjunto diploide completo: un genoma nuevo.
Fases de la Meiosis
La célula experimenta etapas similares y utiliza estrategias similares para organizar y separar los cromosomas. En la meiosis, sin embargo, la célula tiene una tarea más compleja. Al igual que en la mitosis, necesita separar las cromátidas hermanas (las dos mitades de un cromosoma duplicado). Pero también debe separar los cromosomas homólogos, los pares de cromosomas similares pero no idénticos que un organismo recibe de sus dos padres.
Meiosis I
Antes de entrar en la meiosis I, una célula primero debe pasar por la interfase. Al igual que en la mitosis, la célula crece durante la fase G1, copia todos sus cromosomas durante la fase S y se prepara para la división durante la fase G2.
Durante la profase I, comienzan a aparecer las diferencias con la mitosis. Como en la mitosis, los cromosomas comienzan a condensarse, pero en la meiosis I, también forman pares. Cada cromosoma se alinea cuidadosamente con su pareja homóloga de modo que los dos se emparejan en posiciones correspondientes a todo su largo.
Este proceso, donde los cromosomas homólogos intercambian partes, se llama entrecruzamiento. Es ayudado por una estructura de proteína llamada complejo sinaptonémico que mantiene juntos a los homólogos. Los cromosomas en realidad estarían colocados uno encima de otro, como en la imagen siguiente, a lo largo del entrecruzamiento; solamente se muestran uno junto al otro en la imagen anterior para que sea más fácil ver el intercambio de material genético.
Puedes ver los entrecruzamientos en un microscopio como quiasmas, estructuras en forma de cruz donde los homólogos están ligados. Los quiasmas mantienen los homólogos conectados el uno con el otro después de que el complejo sinaptonémico se descompone, así que cada par homólogo necesita por lo menos uno. Es común que ocurran entrecruzamientos múltiples hasta 25 para cada par homólogo 1
Los puntos donde suceden los entrecruzamientos son más o menos al azar, lo que conduce a la formación de cromosomas nuevos “remezclados” con combinaciones únicas de alelos.
Después del entrecruzamiento, el huso comienza a capturar los cromosomas y moverlos hacia el centro de la célula (placa metafásica). Esto se puede parecer a la mitosis, pero hay una diferencia. Cada cromosoma se une a los microtúbulos de solo uno de los polos del huso, y los dos homólogos de un par se unen a los microtúbulos de polos opuestos. Por lo tanto, durante la metafase I, son los pares homólogos —no los cromosomas individuales— los que se alinean en la placa metafásica para la separación.
Meiosis II
Las células se mueven de la meiosis I a la meiosis II sin copiar su ADN.
La meiosis II es un proceso más corto y simple que la meiosis I, y podría resultarte útil pensar en la meiosis II como “mitosis para células haploides.”
Las células que entran en meiosis II son aquellas creadas en la meiosis I. Estas células son haploides, tienen un cromosoma de cada par homólogo, pero sus cromosomas todavía están formados por dos cromátidas hermanas. En la meiosis II, las cromátidas hermanas se separan y producen cuatro células haploides con cromosomas no duplicados.
Durante la profase II, los cromosomas se condensan y la envoltura nuclear se rompe, si es necesario. Los centrosomas se separan, el huso se forma entre ellos y los microtúbulos del huso comienzan a capturar los cromosomas.
Cuando se duplicaron los centrosomas?
En algunos organismos, los centrosomas se duplican entre la meiosis I y II, a pesar de que el ADN no se copia durante este periodo. Por ejemplo, en los seres humanos los centrosomas se replican entre la meiosis I y II de la espermatogénesis o producción de los espermatozoides3. El diagrama de arriba, que muestra dos centrosomas al inicio de la meiosis II, supone que los centrosomas se duplicaron entre la meiosis I y II.
En otros organismos, sin embargo, los centrosomas no se duplican en lo absoluto entre la meiosis I y II. En cambio, los dos centríolos que conforman un solo centrosoma se separan y cada uno actúa como un polo del huso distinto durante la meiosis II. Este patrón de separación del centríolo se ve en la espermatogénesis de los insectos5.
En la telofase II, las membranas nucleares se forman alrededor de cada juego de cromosomas y los cromosomas se descondensan. La citocinesis divide los juegos de cromosomas en células nuevas, y se forman los productos finales de la meiosis: cuatro células haploides en las que cada cromosoma tiene una sola cromátida. En los seres humanos, los productos de la meiosis son los espermatozoides y los óvulos.
La meiosis siempre produce cuatro gametos?
No. En algunos casos, la meiosis produce cuatro gametos funcionales: por ejemplo, la meiosis durante la espermatogénesis, o producción de espermatozoides, en los varones produce cuatro espermatozoides.
Sin embargo, cuando la meiosis tiene lugar durante la ovogénesis la producción de óvulos en mujeres, se hace solo un óvulo funcional. Al final de la meiosis I, solo una de las dos células hijas continúa por la vía de los óvulos, mientras que la otra se convierte en una célula llamada cuerpo polar. Del mismo modo, de los dos productos de la meiosis II, uno se convertirá en una óvulo funcional, mientras que el otro se convertirá en un segundo cuerpo polar. Los cuerpos polares normalmente no son fecundados por espermatozoides y por lo general experimentan muerte celular programada, o apoptosis, dentro de las 24 horas posteriores a haberse producido 2.
Cómo la meiosis “mezcla y empareja” genes
Los gametos producidos en la meiosis son todos haploides, pero no son genéticamente idénticos. Por ejemplo, observa el diagrama anterior de la meiosis II, que muestra los productos de la meiosis para una célula con 2n = 4 cromosomas. Cada gameto tiene una “muestra” única de material genético presente en la célula inicial.
Pues resulta que hay muchos más tipos de gametos potenciales que solo los cuatro mostrados en el diagrama, incluso para una célula con solo cuatro cromosomas. Las dos razones principales de que podamos obtener muchos gametos genéticamente diferentes son:
Entrecruzamiento.
Orientación al azar de los pares homólogos.
Los puntos donde los homólogos se entrecruzan e intercambian material genético se eligen más o menos al azar y serán diferentes en cada célula que experimente meiosis. Si la meiosis ocurre muchas veces, como en los humanos, los entrecruzamientos sucederán en muchos puntos diferentes.
La orientación al azar de los pares homólogos en la metafase I permite la producción de gametos con muchas mezclas diferentes de cromosomas homólogos.
En una célula humana, la orientación aleatoria de los pares homólogos por sí sola permite la posibilidad de más de 8 millones de gametos distintos 7.
Cómo se obtiene ese número
En tu propio cuerpo, cada uno de tus pares homólogos incluye un homólogo de tu padre y uno de tu madre. Tienes 23 pares de cromosomas homólogos en total, si contamos el X y el Y como homólogos.
Durante la meiosis I, estos pares homólogos se separarán en dos grupos iguales, pero generalmente no es el caso que todos los cromosomas de "papá" entren en un grupo y los cromosomas de "mamá" entren en otro.
En realidad, cada par de homólogos "decidirá" al azar qué cromosoma va en cada grupo. En una célula con dos pares de cromosomas homólogos, como la que se muestra abajo, la orientación aleatoria de la metafase permite 2^2 = 4 diferentes tipos de posibles gametos. Con los 23 pares homólogos de un humano, obtendremos 2^23=8,388,608 posibles gametos.
