Meiosis: ¿Cómo se hacen las células sexuales?: Crash Course Biología #30

No hay nadie en este mundo exactamente como tú. Ni tu hermano, ni tu compañero de clases  de tercer grado que te copiaba en todo. Ni tu gemela malvada que existe en  un universo paralelo hipotético.

Pero, ¿cómo es posible? Quiero decir, si tú, yo y las bacterias E. Coli  estamos hechos de las mismas cosas biológicas… ¿Cómo es que acabamos siendo genéticamente únicos?

Pues, no planeaba decírtelo de esta  manera, pero no te trajo la cigüeña, viniste al mundo gracias a la reproducción sexual. Y la reproducción sexual no  genera clones - no importa cuánto te digan que tienes la nariz de tu madre. Incluso los gemelos idénticos tienen un  montón de pequeñas variaciones genéticas.

En vez de hacer clones, la reproducción sexual  combina información genética de dos organismos. Cada uno aporta la mitad de su genoma, lo cual resulta en progenie  con una mezcla de ADN de ambos. Este remix está hecho por algunas  células DJ llamadas gametos, las cuales tienen genes que transmiten  de una generación a la siguiente.

Y para producir gametos necesitamos un tipo  de división celular especial: la meiosis. Hola, soy Mini Contreras y  esto es Crash Course Biología. [MÚSICA TEMA] Cuando una célula llega al momento en su ciclo  de vida donde necesita crear más células, la mayoría de las veces se avienta una  coreografía de división llamada mitosis.

El baile tiene varios pasos, pero esencialmente, el ADN copiado se divide y finalmente  se separa en dos células gemelas. Este proceso implica que la mayoría de  nuestras células contiene copias idénticas de todos nuestros genes, cuidadosamente  guardados en paquetes llamados cromosomas. Pero los gametos son diferentes.

Para empezar, se forman solo  en una parte del cuerpo: las fábricas generadoras de  gametos conocidas como gónadas. En los humanos, los gametos femeninos - llamados óvulos o huevos - se generan en  la gónada conocida como ovario. Los gametos masculinos, llamados espermatozoides,  se forman en las gónadas llamadas testículos.

Pero hay otra razón por la cual los gametos  no se parecen a otras células en tu cuerpo. Mira, la mayoría de tus células son  diploides, lo que significa "doble". Las células diploides contienen dos pares de cada  cromosoma, y ​​cada uno de esos pares es homólogo, lo que significa que, aunque tienen  los mismos genes, no son idénticos.

Los humanos tienen 23 pares de  cromosomas, o sea 46 cromosomas en total. Los cromosomas homólogos son como los zapatos. Cuando tienes un par de tenis, tienes un izquierdo  y un derecho - complementarios, pero no idénticos.

O sea, son homólogos. Si tuvieras dos tenis izquierdos, serían  idénticos pero no complementarios. O sea, no homólogos, y además, incómodos.

Y así como necesitas más que un par de tenis  para tener un clóset funcional, necesitas dos versiones iguales, pero no idénticas, de cada  tipo de cromosoma para tener células funcionales. ¡Pero los gametos son diferentes! Los espermatozoides y los óvulos deben estar solteros y listos para la  acción y la arrejuntación.

Un gameto necesita fusionarse con otro  gameto durante la reproducción sexual. Y es que estas células son haploides, o sea, tienen un solo juego de cromosomas homólogos  y mantienen un juego completo de genes. Es decir, tienen una sola  versión (o alelo) de cada gen.

De esa manera, cuando un  gameto se encuentra con otro, pueden unir fuerzas para formar un bebé  con la cantidad correcta de cromosomas. Como se necesitan dos gametos diferentes, un espermatozoide y un óvulo, para  formar un bebé, tienen que ser haploides. Si fueran diploides y tuviesen el  conjunto completo de cromosomas cada uno, el óvulo fertilizado terminaría con el  doble de cromosomas de los que necesita.

Y como las diferentes especies tienen  diferentes números de cromosomas, la mayoría no puede reproducirse  fuera de su propia especie. Por ejemplo, los patos tienden a  tener 80 cromosomas y las tortugas, dependiendo de la especie, tienen entre 28 y 66. Por lo tanto, patos y tortugas nunca  podrían producir descendencia viable.

Solo una de las muchas razones por las que  nunca tendremos patortugas en la vida real. Pero, ¿cómo hacen nuestros cuerpos, y bueno,  los patos, las tortugas y todo lo demás que se reproduce sexualmente, para producir células  con la mitad del número normal de cromosomas? Bueno, para hacer nuestros gametos, tenemos que separar esos pares homólogos  en un proceso llamado meiosis.

Aunque es similar al proceso de mitosis,  la meiosis es una doble división celular, que produce cuatro nuevas células  haploides después de cada ciclo. Comienza con una célula reproductora  especial, llamada célula germinal. La célula germinal se encuentra en las gónadas,  haciendo una copia de cada uno de sus cromosomas.

Una vez que se hacen todas esas copias,  la meiosis está lista para comenzar. La meiosis se divide en dos etapas, meiosis  I y II, y cada etapa contiene cinco fases de actividad: profase, metafase,  anafase, telofase y citocinesis. En el episodio de la mitosis,  usamos la frase “Ponle Mole a Tu Comida” para acordarnos de estas etapas.

Y también funciona para la meiosis. Todo comienza con la profase I,  cuando cada cromosoma copiado se empareja con su homólogo, - zapatos  izquierdos con zapatos derechos. Algunas veces en este momento, los  cromosomas intercambian secciones de ADN, canjeando alelos, que son como  distintos sabores de un gen.

Este proceso se llama entrecruzamiento. Y es muy importante, porque si estas  células se transmiten a la descendencia, ese intercambio de alelos ayuda a  garantizar la diversidad genética. Volveré a esto en un momento.

El siguiente paso es la Metafase I, cuando unas  fibras largas llamadas huso comienzan a acercarse a los cromosomas, y los alinean en una fila en el  centro de la célula, ordenando los pares al azar. Mira, parecen estar listos para una coreografía. Dale a tu cuerpo, alegría macarena… Después, en la Anafase I, el huso jala los pares  homólogos de cromosomas en direcciónes opuestas, separándolos, por lo que ahora están  en extremos opuestos de la célula, en dos grupos aleatorios y separados.

Luego, en la Telofase I, una membrana encierra  a cada grupo en un núcleo por separado. Todas las células de animales, plantas y hongos  tienen núcleos que contienen sus cromosomas. Entonces, este es el paso de la división donde las células hijas comienzan a  parecer realmente células.

La citocinesis toma el mando en ese  punto, separando a la célula en dos, cada nueva célula con solo la mitad de los  cromosomas con los que comenzó la célula original. En la Meiosis II, básicamente  se repiten las cinco fases. Los cromosomas se agrupan en la Profase II.

Pero como los pares homólogos ya se separaron,  ahora no hay nadie con quien emparejarse. En la Metafase II se alinean esos  cromosomas solitarios en el centro de ambas células una vez más, hasta que  la Anafase II los parte por la mitad. Sus mitades se desplazan hacia los  extremos opuestos de ambas células para que en la Telofase II se puedan  envolver en cuatro núcleos separados.

Luego, durante la citocinesis se pellizca la  materia gelatinosa alrededor de esos núcleos, hasta que terminamos con cuatro  células haploides individuales. Estas células tienen ADN en común con las demás, pero cada una tiene ADN único, y así  se termina el gambito de gametos. La mayoría de las veces, la  meiosis transcurre sin problemas.

Pero a veces, los cromosomas  no se separan como deben. Eso se llama no-disyunción. Cuando ocurre, los gametos terminan con  más, o menos, cromosomas de lo habitual.

Esos gametos aún podrían fusionarse con otro  gameto que tenga el número haploide habitual. A veces incluso, esa célula  fertilizada resulta en descendencia. Pero esa descendencia tendrá una cantidad diferente de cromosomas de lo  que es típico para su especie.

A menudo, tendrán rasgos asociados con  esos cromosomas adicionales o faltantes. Sin embargo, otras veces, las matemáticas simplemente no funcionan  y la célula fertilizada no se desarrolla. En los seres humanos, uno de  los ejemplos más conocidos de una condición cromosómica provocada por  la no disyunción es el síndrome de Down, que es causado por una copia  adicional del cromosoma 21.

En este caso, el síndrome de Down  tiene características visibles. Pero a veces, tener una copia extra de un  cromosoma no causa ningún cambio notable. Por ejemplo, las personas con trisomía X  tienen una copia adicional del cromosoma X, y muchas no presentan ningún síntoma.

Ahora podrías estar pensando: “Vaya,  hay muchos pasos en la meiosis”. Hacer un clon idéntico de ti mismo suena más  fácil que todo esto de la reproducción sexual. Después de todo, en algunos  rincones del reino de la vida, los organismos simplemente se clonan  a sí mismos cuando se reproducen.

Hablaremos más de eso en el episodio 47. Pero hay una razón evolutiva por la que no somos  solo copias al carbón de nuestros progenitores . Y todo vuelve a nuestra vieja  amiga, la diversidad genética, o la idea de que la evolución no pone  todos los huevos en la misma canasta.

A nivel de especie, tener bebés con un ADN diferente es como vender varios tipos  de papitas en la tienda de la esquina. Porque podrías vender solo los Takis fuego. Pero entonces realmente estás apostando  todas tus ganancias en los fanáticos de los Takis fuego, y te encontrarás en una situación desesperada si los gustos cambian o  si de repente hay una escasez masiva.

Pero si también tienes papitas de  crema agria y cebolla, queso cheddar, y unos de jalapeño por las dudas,  atraerás a gente con otros gustos. Y es más probable que tu  tienda no tenga que cerrar. Volviendo… Tener descendientes  genéticamente únicos es una estrategia evolutiva similar a lo de las papitas.

La meiosis parte y reparte el ADN, creando gametos que están listos para  combinar cromosomas con otros gametos. Eso mantiene las cosas interesantes - pero más  importante, mantiene la diversidad genética. Tener descendientes que no son exactamente como tú aumenta las probabilidades de que  algunos de ellos puedan sobrevivir, reproducirse y transmitir sus genes - incluso  si surgen sorpresas en el medio ambiente.

La meiosis en realidad tiene varios trucos  diferentes para garantizar la diversidad genética. Cómo, ¿recuerdas que a veces ocurre el  entrecruzamiento durante la profase I? Los pares homólogos intercambian  secciones de cromosomas, como yo intercambio ropa con mis amigas.

Excepto que los cromosomas en realidad  intercambian alelos de ambos progenitores. Entonces, cuando cada pareja se separa,  los cromosomas individuales tendrán una combinación totalmente nueva  del ADN de ambos progenitores. Esto se debe a que los gametos no solo  son diferentes a la célula inicial.

También son todos diferentes entre sí,  incluso si provienen de la misma célula. La variación genética también se ve  favorecida por el azar durante la Profase I. Cuando los pares de cromosomas se alinean en el  centro de la célula, preparándose para moverse hacia cualquiera de los dos extremos,  estos pares se alinean aleatoriamente.

Y, la dirección hacia la que va un par no  influye en la dirección a la que va ningún otro; a eso lo llamamos segregación  o distribución independiente. Entonces, el cromosoma 1 de cualquier  gameto que se produzca en tu cuerpo tiene la misma probabilidad de venir  del espermatozoide o del óvulo. Y lo mismo es cierto para  todos los demás cromosomas.

Incluso cuando termina la meiosis, la fertilización aleatoria sigue  aumentando ese potencial de variación. O sea, qué óvulo en particular termina  fusionándose con qué espermatozoide en particular es totalmente aleatorio. Esa historia de que el nadador "más rápido"  es el que fertiliza el óvulo no es cierta.

De hecho, el proceso de fertilización es básicamente una lotería  gigante - todo ocurre al azar. Y en los humanos, la combinación  particular de cromosomas en ese óvulo y ese espermatozoide representan solo uno  de los ocho millones de arreglos posibles. Eso ni siquiera cuenta las combinaciones únicas adicionales que podrían haber  ocurrido durante el entrecruzamiento.

Y cuando el óvulo y el espermatozoide  se unen, esas posibilidades se combinan. Así que no eres uno en un millón. Eres uno en 64 millones de  millones – por lo menos.

Sin la meiosis, tú no serías tú. Los gametos son las únicas células producidas  a través de la meiosis en nuestro cuerpo, y es debido a ese proceso que no eres un clon. Eres una persona única.

Así que, aunque termines teniendo la  nariz de tu mamá o los pómulos de tu papá, gracias a esa recombinación  aleatoria de material genético, ¡siempre serás 100 por ciento tú! Y si crees que la meiosis es algo muy loco,  solo espera hasta que profundicemos un poco más en la genética, y comencemos a aprender  cómo se expresan los alelos en los rasgos. Pero eso es en el próximo  episodio… ¡Nos vemos entonces!

Esta serie fue producida en  colaboración con HHMI BioInteractive. Si eres educador, visita  BioInteractive. org/es/CrashCourse para obtener recursos para el salón  de clases y desarrollo profesional relacionado con los temas tratados en este curso.

Gracias por ver este episodio  de Crash Course Biología, que se hizo con la ayuda de  todas estas personas únicas. Si quieres ayudar a que Crash  Course sea gratis para todos, por siempre, puedes unirte a  nuestra comunidad en Patreon.