- Funció de la meiosi
- avantatge competitiu
- Eliminació de lels "nocius"
- Fases de la meiosi
- - Primera divisió meiòtica
- interfase
- profase I
- metafase I
- anafase I
- telofase I
- - Segona divisió meiòtica
- profase II
- metafase II
- anafase II
- telofase II
- referències
La meiosi és el tipus de divisió cel·lular que caracteritza els organismes eucariotes en el cicle de vida hi ha una fase de reproducció sexual. A través d'aquest procés es redueix a la meitat el nombre de cromosomes de les cèl·lules que es divideixen, per la qual cosa també es coneix com "divisió reduccional".
D'acord amb els fonaments de la teoria cel·lular "tota cèl·lula prové d'una altra cèl·lula" i se sap que una cèl·lula dóna origen a una altra a través d'un procés de divisió que consisteix en la duplicació dels seus components interns (ADN, proteïnes, etc.) i la seva separació en dues cèl·lules "filles", que són virtualment idèntiques entre si.
Esquema resumit de la meiosi: 1) Duplicació dels cromosomes 2) Aparellament dels cromosomes homòlegs 3) Entrecreuament 4) Primera divisió meiòtica (un de cada un dels cromosomes duplicats per cèl·lula filla) 5) Segona divisió meiòtica (un cromosoma de cada un per cèl·lula filla) (Font: Peter coxhead via Wikimedia Commons)
Aquest procés permet la continuïtat de la vida i la transmissió "inalterada" de l'material genètic cap a les següents generacions. La meiosi es dóna tant en les cèl·lules dels organismes multicel·lulars com en els organismes unicel·lulars (protozoaris, llevats i bacteris, entre molts altres).
Per a alguns organismes aquesta és la principal forma de reproducció i es coneix com a reproducció asexual. No obstant això, la reproducció dels éssers vius multicel·lulars, els quals posseeixen diferents cicles de desenvolupament, és una mica més complexa i implica que totes les cèl·lules del mateix organisme es formin a partir d'una cèl·lula molt especial anomenada zigot.
El zigot és el fruit d'un procés anomenat reproducció sexual, el qual implica la fusió de dues cèl·lules gamètiques o sexuals, produïdes per dos individus diferents (generalment un "mascle" i una "femella") i que posseeixen la meitat de la informació genètica de cada un.
El procés de producció d'aquestes cèl·lules sexuals és el que es coneix en els organismes multicel·lulars com meiosi i té la principal funció de produir cèl·lules amb la meitat de la càrrega cromosòmica, és a dir, cèl·lules haploides.
Funció de la meiosi
La meiosi és la part central o el "cor" de la reproducció sexual, que sembla ser una "adquisició" evolutivament avantatjosa, ja que ha estat adoptada per la major part de les espècies animals i vegetals.
Aquest procés implica la combinació de dos genomes diferents, el que acaba amb la formació de descendència amb un dot genètica "nova", el que implica al seu torn un augment de la variabilitat.
Per mitjà d'aquesta divisió cel·lular reduccional, unes cèl·lules especialitzades en el cos dels animals i les plantes multicel·lulars que es coneixen com les cèl·lules de la línia germinal, produeixen les cèl·lules sexuals o gàmetes que, a l'fusionar-se, donaran lloc a una cèl·lula anomenada zigot.
La reducció de l'nombre cromosòmic per meiosi és un pas essencial perquè la unió de les dues cèl·lules sexuals que són produïdes "regeneri" el complement cromosòmic diploide en la generació següent, assegurant la continuïtat de l'espècie.
La reducció de l'nombre de cromosomes és possible, ja que durant la meiosi una sola ronda de replicació d'ADN és seguida de dues rondes successives de segregació cromosòmica.
avantatge competitiu
El fet que dos individus es reprodueixin sexualment i passi la fusió de dos gàmetes genèticament diferents, els cromosomes més han estat "barrejats" prèviament mitjançant processos aleatoris ", pot significar un avantatge evolutiu des del punt de vista de la competència.
La meiosi, que dóna lloc a cèl·lules amb una nova combinació genètica que es fusionen durant la reproducció sexual, els permet als individus que són producte d'aquesta reproducció adaptar-se per sobreviure en ambients que varien de manera imprescindible.
Eliminació de lels "nocius"
Com que una població és susceptible a l'aparició de nous al·lels per mutacions (moltes de les quals poden ser nocives o perjudicials), la meiosi i la reproducció sexual poden afavorir la ràpida eliminació d'aquests al·lels, impedint la seva acumulació i propagació posterior.
Fases de la meiosi
El procés meiòtic pot ser explicat com la "separació" o "distribució" dels cromosomes d'una cèl·lula en la divisió es redueix la seva càrrega cromosòmica, el que passa mitjançant dues divisions conegudes com la primera divisió meiòtica i la segona divisió meiòtica, sent aquesta última bastant similar a la divisió mitòtica.
Com es veurà a continuació, cadascuna de les dues meiosi està composta per una profase, un metafase, un anafase i una telofase.
Les fases de la meiosi (Font: Boumphreyfr via Wikimedia Commons)
- Primera divisió meiòtica
La meiosi I o primera divisió meiòtica comença amb la unió dels membres de cada parell homòleg de cromosomes (els cromosomes materns i paterns que hereten els organismes diploides dels seus progenitors).
interfase
A l'igual que a la mitosi, la fase d'el cicle de les cèl·lules de la línia germinal que precedeix la meiosi és la interfase. Durant aquesta etapa ocorre l'únic esdeveniment de replicació de l'ADN cel·lular, la qual cosa genera un cromosoma matern i un altre patern (són cèl·lules diploides) que consisteixen, cada un, en dos cromàtides germanes.
profase I
Durant la profase I de la meiosi I ocorre la unió o el contacte físic entre els cromosomes homòlegs (cromosomes equivalents provinents de dos progenitors diferents, el pare i la mare) al llarg de tota la seva longitud.
A aquest esdeveniment se li coneix com sinapsis i és el procés pel qual s'associen 4 cromàtides, dos de cada cromosoma homòleg, de manera que l'estructura resultant es denomina tètrada o complex bivalent (el nombre de tètrades d'una cèl·lula durant la profase és equivalent a el nombre haploide de cromosomes).
A cada tètrada, les cromàtides no germanes, és a dir, les que pertanyen a cromosomes homòlegs, es recombinen a través d'un procés anomenat entrecreuament, que resulta en l'intercanvi genètic entre cromosomes per "tallat i pegat" de fragments aleatoris en posicions aleatòries, generant noves combinacions gèniques.
Després que ocorre la recombinació, els centròmers dels cromosomes homòlegs se separen, quedant units únicament per regions conegudes com quiasmes, que corresponen als llocs d'entrecreuament. Les cromàtides germanes, però, romanen unides per mitjà de l'centròmer.
Durant aquesta fase de la meiosi I les cèl·lules creixen i sintetitzen molècules de reserva. A més, s'aprecia la formació de l'fus de microtúbuls i, a la profase I tardana, l'embolcall nuclear desapareix i les tètrades de cromàtides s'aprecien nítidament sota el microscopi òptic.
Aquesta fase acaba quan les tètrades s'alineen en el pla equatorial de la cèl·lula que es divideix.
metafase I
Durant la metafase, les fibres de l'fus de microtúbuls s'uneixen als centròmers dels cromosomes homòlegs i als pols oposats de la cèl·lula; cas contrari al que passa durant la mitosi, en la qual els centròmers de les cromàtides germanes estan units a microtúbuls en pols oposats.
anafase I
En aquesta fase els cromosomes homòlegs duplicats es separen, ja que són "halados" cap a pols oposats de la cèl·lula gràcies als microtúbuls de l'fus. A cada pol, llavors, es troba una combinació atzarosa de cromosomes, però només un membre de cada parell homòleg.
Durant l'anafase I les cromàtides germanes romanen unides entre si a través dels seus centròmers, el que difereix de la mitosi, ja que durant l'anafase mitòtica les cromàtides germanes estan separades en pols oposats de la cèl·lula.
telofase I
En aquest punt les cromàtides es "descondensan", és a dir, es fan menys visibles a l'microscopi, perdent la seva forma característica. Es reorganitza l'embolicada nuclear i es produeix la citocinesi o separació de les cèl·lules filles, les quals posseeixen un nombre haploide de cromosomes, però que consisteix en cromosomes duplicats (amb els seus dos cromàtides).
Entre la telofase I i la propera divisió meiòtica hi ha un curt període de temps conegut com intercinesis, encara que no ocorre en tots els organismes.
- Segona divisió meiòtica
Durant la segona divisió, les cromàtides germanes són separades, tal com ocorre durant la mitosi, però sense que es repliqui l'ADN prèviament.
profase II
La profase II és molt similar a la profase mitòtica. En aquesta etapa no passa unió de cromosomes homòlegs i tampoc entrecreuament.
En la profase II es fan visibles les cromàtides novament, és a dir, la cromatina es condensa. Les fibres de l'fus radien des de cada pol, allargant cap als centròmers que uneixen les cromàtides germanes.
Finalment, l'embolicada nuclear desapareix i els microtúbuls de pols oposats arriben al centròmer de cada cromátide i aquestes s'alineen en el pla equatorial de la cèl·lula.
metafase II
La metafase II es diferencia de la metafase I respecte a el nombre de cromàtides que s'alineen en el pla equatorial. A la metafase I s'aprecien les tètrades, mentre que a la II s'observen només les cromàtides germanes d'un mateix cromosoma, tal com en la metafase mitòtica.
anafase II
En aquesta etapa se separen les cromàtides germanes a mesura que són desplaçades cap a pols oposats de la cèl·lula. A partir d'aquest moment, cada cromátide és considerada un cromosoma independent.
telofase II
A l'inici de la telofase, llavors, la embolicada nuclear es regenera sobre el conjunt de cromosomes homòlegs no duplicats que es va distribuir en cada pol de la cèl·lula, després de la qual cosa ocorre la citocinesi o separació de les cèl·lules filles.
La divisió meiòtica d'una cèl·lula diploide produeix quatre cèl·lules haploides, cadascuna de les quals té una combinació de gens diferent, ja que va tenir lloc la recombinació.
referències
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
- Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Evolutionary origin and adaptive function of meiosi. In Meiosi. IntechOpen.
- Hunt, PA, & Hassold, TJ (2002). Sex matters in meiosi. Science, 296 (5576), 2181-2183.
- Kleckner, N. (1996). Meiosi: how could it work? Proceedings of the National Academy of Sciences, 93 (16), 8167-8174.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
- Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). Whence meiosi? Cell, 106 (6), 647-650.