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.
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