Cómo las divisiones nucleares facilitan las variaciones genéticas en organismos multicelulares
La división nuclear es una secuencia de eventos que tiene lugar en una célula. Hay 2 tipos de divisiones nucleares como mitosis y meiosis. La mitosis es la forma de división nuclear en la que el núcleo madre se divide en 2 núcleos hijos que son idénticos entre sí y al núcleo madre y puede ocurrir en células diploides, haploides y poliploides donde la meiosis es la forma de división nuclear en la que el número de cromosomas es reducido a la mitad de un número diploide a un número haploide (Harley, 2013) (Figura 1).
Figura 1: Diferencias clave entre meiosis y mitosis (PMG Biology, 2015)
En la meiosis, hay 2 divisiones consecutivas como la meiosis 1 en la que se produce la segregación de los cromosomas homólogos y la meiosis 2 en la que se produce la segregación de cada cromosoma en cromátidas. Hay varias fases (Figura 2). La fase más larga es la interfase y hay 3 subfases como la fase G1 en la que se produce el crecimiento celular mediante la síntesis de sustancias celulares que aumentan la tasa metabólica, la fase S en la que se duplica la cantidad de ADN por replicación y la fase G2 en la que se sintetizan los orgánulos celulares y El ATP se produce y almacena. En la meiosis 2, la interfase puede ocurrir o no. La segunda fase principal es la fase M, que tiene 2 etapas como división nuclear y división citoplasmática. La división nuclear consta de profase, metafase, anafase y telofase. Durante la profase, los hilos de cromatina se acortan y engrosan formando cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos están estrechamente emparejados formando complejos sinaptonémicos por Synapsis (Figura 3). Los 2 cromosomas homólogos emparejados aparecen como un solo hilo conocido como bivalente (tétrada). Estos cromosomas recombinantes luego se separan formando Chiasma / ta en el que tiene lugar el intercambio de genes. (Figura 4). Este proceso se conoce como Crossing Over (Figura 5). Nucléolo y envoltura nuclear se desintegran. Los centríolos migran a 2 polos opuestos y los microtúbulos se organizan en huso y aster. En la metafase, cada cromosoma homólogo se une al huso y se alinea en el ecuador. Debido a esta orientación, los cromosomas homólogos son aleatorios. Esto asegura el surtido independiente de cromosomas. La contracción de las fibras del huso provoca la ruptura del quiasma y los cromosomas se mueven hacia dos polos opuestos en la Anafase. Luego, los dos conjuntos de cromosomas se rodean de una envoltura nuclear y se forman dos núcleos respectivamente en Telofase. La división citoplasmática tiene lugar mediante la formación de surcos de clivaje (Hillers, 2015; PMG Biology, 2015; Alberts, 2002).
El cruce forma cromosomas con nuevas combinaciones de genes que permiten la reunión de genes maternos y paternos. Esto forma cromosomas recombinantes con nuevas composiciones génicas. El emparejamiento de cromosomas homólogos, la formación de cromosomas recombinantes, la interrupción de la segregación de cromátidas hermanas en la meiosis 1 y la ausencia de replicación de los cromosomas contribuyen a aumentar la diversidad de gametos pero manteniendo constante el número de cromosomas. Orientación aleatoria de los cromosomas homólogos en la metafase 1 completamente independientes, de modo que los cromosomas de un par homólogo pueden combinarse con otro cromosoma de otro par. Estos aumentan la diversidad de gametos que conducen a mutaciones (Hillers, 2015; Walen, 2010). La mitosis mantiene la estabilidad genética al duplicar las células parentales. Esto ayuda a la regeneración de reemplazo celular de partes del cuerpo. Durante la replicación del ADN de la mitosis pueden ocurrir mutaciones (Seattlepi, 2016).
Entonces, la mitosis ayuda a las variaciones genéticas a través de mutaciones causadas por la replicación del ADN, mientras que la meiosis facilita las variaciones genéticas en los organismos multicelulares al desempeñar un papel importante.
Figura 2: Etapas de la meiosis (The Student Room, 2015)
Figura 3: Variación genética en gametos (PMG Biology, 2015)
Figura 4: Synapsis y Crossing Over (PMG Biology, 2015)
Figura 5: Varias etapas de la meiosis (PMG Biology, 2015)
Referencias de Naut
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. (2002) Biología molecular de la célula. 4el ed. Nueva York: Garland Science.
Gillam, P. (2015) ‘Eton y Everdon’, PMG Biología. Disponible en: https://pmgbiology.com/tag/chromosome/
Harley, S. (2013) Botánica 2104. Disponible en: http://faculty,weber.edu/sharley/2104/2104.html
Hillers, JK, Jantsch, V., Pérez, EM y Yanowitz, JL (2015) ‘Meiosis’, Libro de gusanospágs. 1-54. PMC [Online] DOI: 10.1895/librogusano.1.178.1
PMG Biology (2015) ‘División celular’. Disponible en: https://pmgbiology.com/tag/cell-division/
Sheldon, E. (2016) ‘¿En qué fase de la división celular se produce la síntesis de ADN?’, Seattle pi. Disponible en: http://education.seattlepi.com/phase-cell-division-dna-synthesi-occur-5798.html
Walen, KH (2010) ‘La mitosis no es el único distribuidor de células mutadas: las células endopoliploides no meióticas producen células con genoma reproductivo reducido’, Biología Celular Internacional34(8), págs. 867-872. PMC [Online] DOI: 10.1042/CB120090502
