La Meiosis és un procés de duplicació cel·lular imprescindible per a la reproducció sexual. Succeeix en les cèl·lules germinals i la seva funció és produir els gàmetes tant masculins com a femenins que desprès s'uniran per obtenir un nou individu.
En aquest sentit ens trobem que les cèl·lules somàtiques del nostre cos tenen una dotació genètica de 2n cromosomes, és a dir, tenim sempre dos cromosomes homòlegs, un del pare i un altre de la mare que codifiquen la mateixa informació genètica. Si fessim servir la mitosis per elaborar els gàmetes ens trobaríem amb el problema que els gàmetes tindrien 2n cromosomes i per tant en unir-se duplicaríem la dotació cromosòmica de l'individu. Així, en tenir un cariotip diferent, per cada nova generació, obtindríem una espècie diferent. Sabem que això no és així doncs el cariotip, la dotació cromosòmica pròpia de cada espècie és manté constant. Així doncs, la meiosis soluciona aquest problema, doncs mitjançant aquest procés aconseguim dividir entre dos la dotació cromosòmica de manera que quan ambdós gàmetes s'uneixen obtenim el cariotip propi de les cèl·lules somàtiques.
Però la meiosis no sols aporta aquesta avantatge en front la mitosis. Mentre que la mitosis aporta cèl·lules filles idèntiques a les cèl·lules mares (tret que hi hagi hagut alguna mutació durant el procés de replicació genètica) en la meiosis les cèl·lules filles són sempre diferents, genèticament parlant, a les cèl·lules mares. La recombinació genètica que es produeix durant la primera fase de la meiosis permet aquesta variabilitat genètica clau que suposa la gran variabilitat genètica que trobem a la natura.
Veiem les fases de la Meiosis: Meiosis I o fase reductora: Profase I
La fase més llarga i complexa. Apareixen els cromosomes, desapareix la membrana cel·lular, el centrosoma migra als pols de la cèl·lula.
Els cromosomes homòlegs s'uneixen mitjançant el centròmer en les anomenades tètrades. Es dóna el procés de recombinació genètica entre cromosomes homòlegs. En aquesta fase, com podeu veure en les imatges, els cromosomes es barregen entre sí donant lloc a cromosomes amb dotació genètica diferent de la original.
Metafase I
Les tètrades se situen en el pla equatorial de la cèl·lula. El fus meiòtic creix des de els centrosomes i s'uneix amb els centròmers de les tètrades.
Anafase I
El fus meiòtic es contrau. Les tètrades se separen, cada cromosoma homòleg migra a un dels pols de la cèl·lula. En aquest punt, la dotació cromosòmica es divideix per la meitat.
Telofase I
Apareix una nova membrana nuclear envoltant els cromosomes, es dóna el procés de citocinesi.
Immediatament després de la telofase I comença una nova divisió cel·lular de manera que el DNA no pot replicar-se. Aquest nou procés conegut amb el nom de Meiosis II és molt similar a la mitosis:
Profase II
Desapareix la membrana nuclear, els centrosomes migren als pols de la cèl·lula.
Metafase II
Els cromosomes es situen al pla equatorial de la cèl·lula. El fus meiòtic creix des de els centrosomes i s'uneix al centròmer de cada cromosoma.
Anafase II
El fus meiòtic es contrau, les cromàtides germanes se separen i migren als pols de la cèl·lula.
Telofase II
Apareix la membrana nuclear, es dupliquen els orgànuls i es produeix la citocinesi.
Si us fixeu en les imatges, com a resultat hem obtingut 4 cèl·lules filles, haploides (amb la meitat de cromosomes) i amb una dotació genètica diferent de la cèl·lula mare.
La última funció vital de la que parlarem i amb la que finalitzarem la biologia d'aquest curs és la reproducció. Cap ésser viu no tindria sentit si no pogués reproduir-se, és a dir, si no pogués crear còpies de sí mateix per tal de perpetuar o continuar l'espècie.
Així doncs, amb la finalitat de sobreviure la natura ha ideat una sèrie de mecanismes que permeten als éssers vius obtenir descendents.
Observem el cicle vital de les estrelles de mar:
Tal i com podeu veure al diagrama, els individus adults mascles i femelles expulsen òvuls i espermatozoides, és a dir gàmetes o cel·lules reproductores, per formar el que s'anomena un zigot a partir del qual i passant per diferents fases es formaria un individu adult. Si això ho comparem amb el que fan els éssers humans, ens adonem que no hi ha gaire diferència, no? Llavors perquè segurament ho veieu tant estrany?
Pot ser pot ser per això?
Sempre us han explicat que les estrelles de mar i molts altres organismes a la Terra es reproduïen mitjançant el que s'anomena reproducció asexual. Bé, recordem el que és:
La reproduccióasexual és aquella en la qual a partir d'un únic progenitor es generen un o diversos descendents exactament iguals a ell.
Així doncs, a partir de la reproducció asexual un únic individu en pot generar altres mitjançant diversos processos com la gemmació, l'escissió, la fragmentació i l'esporulació.
Gemmació: Els nous individus es formen a partir d'una gemma, és a dir, d'un engreixament que apareix en una de l'individu que a mida que es va desenvolupant dóna lloc a un altre d'igual. Es pròpia de l'hidra d'aigua:
Escissió: Els nous individus es formen quan el progenitor es divideix en dos donant lloc a dos descendents. Les estrelles de mar són el millor exemple.
Fragmentació: Igual que en l'escissió sols que en aquest cas dona lloc a més de dos descendents. Els platihelmints serien un bon exemple.
Esporulació: Un sol individu genera una sèrie d'espores que un cop dispersades poden desenvolupar-se per a formar cadascuna un individu. La fan principalment fongs i plantes:
Bé, si comparem quins són els grups d'espècies que realitzen aquest tipus de reproducció ens adonem que en tots els casos es tracta d'espècies marines invertebrades i molt poc desenvolupades. Si continuem amb la premisa que hem mantingut al llarg de les diferents sessions arribem a la mateixa conclusió de sempre: com més senzill sigui l'organisme més senzilla es la forma que té de fer els diferents processos vitals.
Però encara hi ha una altre pregunta pendent: Perquè les estrelles de mar són capaces de reproduir-se mitjançant gàmetes i a la vegada fer reproducció asexual mitjançant escissió? Es possible doncs que una mateixa espècie pugui realitzar la reproducció de dos formes diferents? I per últim, què és tot això de cèl·lules reproductores, gàmetes i zigots?
Comencem per la última pregunta: Què fan els humans?
Molt bé! Reproducció sexual, però en què consisteix?
La reproducció sexual és aquella on dos progenitors, un mascle i una femella, produeixen cèl·lules sexuals o gàmetes que s'uneixen per formar descendents. En aquest tipus de reproducció els descendents són diferents als progenitors.
I en què consisteix aquest tipus de reproducció? Doncs bé, els mascles produeixen uns gàmetes anomenats espermatozoides i les femelles produeixen òvuls. Quan un espermatozoide i un òvul s'uneixen es dóna la fecundació que donarà lloc a un ou o zigot que en desenvolupar-se donarà lloc a un embrió.
Què són els gàmetes?
Els gàmetes són les cèl·lules especialitzades en la reproducció, són evidentment, produïdes per uns òrgans específics que en el cas dels vertebrats s'anomenen testicles i ovaris.
En què consisteix la fecundació?
La fecundació és la unió de dos gàmetes un de masculí i un de femení. És a dir, és la manera en com els espermatozoides arriben als òvuls. Segurament pensareu que si aquest tipus de reproducció és pròpia dels vertebrats i hi ha molts tipus de vertebrats segurament hi haurà diferents formes de fer la fecundació, no?
Doncs sí:
Observeu aquesta imatge:
Això és el que s'anomena fecundació externa. En aquest tipus de fecundació, la femella allibera òvuls a l'aigua i el mascle allibera llavors l'esperma. D'aquesta manera, i sempre dins de l'aigua, els espermatozoides poden nedar fins a l'òvul on el fecundarien per acabar formant el zigot. Aquest tipus de fecundació és pròpia de la major part d'éssers vius aquàtics, invertebrats, peixos i amfibis.
I els éssers vius terrestres?
En aquest tipus de reproducció el mascle introdueix l'òrgan reproductor en el cos de la femella per tal d'alliberar els espermatozoides i així poder fecundar els òvuls per tal de generar el zigot.
Un cop s'ha donat la fecundació, l'ou o zigot s'ha de poder desenvolupar per tal de formar l'embrió. El desenvolupament de l'ou o zigot varia també en funció dels grups d'espècies, és el que s'anomena éssers vius ovípars, ovovivípars i vivípars:
Ovípars: La majoria dels rèptils, aus i insectes, posen ous amb closca mineralitzada. L'aparició de la possibilitat de posar ous, va permetre als animals terrestres protegir la seva descendència dels depredadors. Pensem que fins a llavors, els ous es desenvolupaven sota l'aigua a l'abast de qualsevol ésser que se'n volgués alimentar.
Ovovivípars: Aquest és un cas especial, ja que tot i que l'embrió es desenvolupa dins d'un ou amb closca, aquest és incubat dintre del cos de la femella i la descendència neix viva. És el cas de taurons, algunes serps, llangardaixos i un únic tipus de mamífer: l'ornitorinc.
Vivípars: L'últim avenç evolutiu és la possibilitat de desenvolupar l'embrió dintre del cos de la femella de manera que la descendència neix viva. Aquest tipus de desenvolupament té l'avantatge que els progenitors no han d'abandonar la descendència a l'abast de qualsevol depredador, si no que la porten sempre amb ells afavorint la perpetuació de l'espècie. És pròpia dels mamífers.
I què passa quan neix l'embrió?
Bé, un cop l'embrió s'ha format el desenvolupament de l'individu fins arribar a l'etapa adulta també pot variar:
En la imatge podem veure dos tipus de desenvolupament:
Directe: Quan la cria neix ja formada i només ha de créixer. Aquest desenvolupament és propi de rèptils, ocells, peixos, mamífers i molts invertebrats.
Indirecte: L'embrió que neix és molt diferent de l'individu adult de manera que passa per diverses fases de desenvolupament, anomenades metamorfosis, amb les quals arriba a convertir-se en adult. És el cas de molts insectes i dels amfibis.
Aquest tipus de reproducció té grans avantatges a nivell evolutiu ja que permet el que s'anomena variabilitat genètica, és a dir, dóna lloc a individus diferents als progenitors que aporten diferències a l'espècie, unes diferències que poden suposar un avantatge en determinades circumstàncies.
Per exemple:
Tenim un individu adaptat a viure a 15º de temperatura en un lloc determinat. Te descendència i entre els seus fills hi ha alguns més adaptat a viure a 15º i altres adaptats a 20º. Si les circumstàncies es mantenen igual, els adaptats a 20º moriran, però si resulta que les condicions ambientals canvien, com està passant ara amb el canvi climàtic, la temperatura de la zona podria pujar de manera que els que estan adaptats a viure a 15º moririen. Aquesta variabilitat en la descendència permet que l'espècie continuï encara que les condicions ambientals canviïn.
I quins organismes fan la reproducció sexual? Bé, la gran majoria. Tots els vertebrats ho fan i la major part dels invertebrats també. Es més, aquells éssers vius que tradicionalment coneixem com a exemples de reproducció asexual resulta que fan en algun moment del seu cicle vital la reproducció sexual, ja que com ja hem comentat, és la que permet la màxima variabilitat dintre de la pròpia espècie.
Quan una espècie presenta dintre del seu cicle vital tant reproducció sexual com reproducció asexual es parla d'alternança de generacions. És el cas de les meduses i molts altres invertebrats aquàtics:
Fins aquí la reproducció en els animals. Hem descobert que hi ha dos tipus de reproducció, que aquests poden conviure en el cicle vital d'un ésser viu. Hem après també que en la reproducció sexual hi intervenen els gàmetes i que aquest es poden unir en diferents situacions a més també hem descobert com es desenvolupen els embrions.
En el pròxim post treballarem la reproducció en les plantes i per tant finalitzarem la biologia d'aquest curs.
