De la mitosis a la meiosis
Objetivo. Comparar la mitosis y la meiosis explicando cómo la meiosis I y el entrecruzamiento generan variabilidad genética, interpretando esquemas de división celular, valorando la rigurosidad al argumentar con evidencia.
para partir
El cariotipo humano tiene 23 pares de cromosomas. Solo por la orientación al azar de esos pares en la metafase I, una misma persona puede producir 2²³ gametos distintos, más de ocho millones, sin contar el entrecruzamiento. Esta clase explica cómo la meiosis reduce la dotación cromosómica a la mitad y genera combinaciones nuevas.
Ya conoces la mitosis: una célula madre produce dos células hijas idénticas entre sí y a la madre. Eso sirve para cicatrizar, crecer y renovar la piel. Si un óvulo y un espermatozoide tuvieran cada uno 46 cromosomas, el cigoto tendría 92, y la generación siguiente 184.
La meiosis reduce el número a la mitad, de modo que al unirse dos gametos el cigoto vuelve a 2n, y en el mismo proceso genera combinaciones nuevas. Antes conviene ordenar las fases de la mitosis, porque la meiosis II reutiliza esa secuencia de condensación, alineación y separación.
Antes de partir, decide para ti si estas frases son verdaderas o falsas. Volveremos a ellas al final:
- El entrecruzamiento (intercambio de trozos de ADN) ocurre tanto en la mitosis como en la meiosis.
- La meiosis produce dos células hijas, igual que la mitosis.
- Cromátidas hermanas y cromosomas homólogos son dos nombres para lo mismo.
Las fases de la mitosis
Tras la interfase (G1 → S → G2), el ADN ya está duplicado: cada cromosoma quedó con dos cromátidas hermanas idénticas unidas por el centrómero. La mitosis reparte esas copias. Estas son sus fases y el evento que define a cada una:
- Profase: la cromatina se condensa en cromosomas visibles (ya con sus dos cromátidas). Aparece el huso mitótico y se desarma la membrana nuclear.
- Metafase: los cromosomas se alinean en el centro de la célula, en una sola fila: la placa metafásica.
- Anafase: las cromátidas hermanas se separan y cada una migra a un polo opuesto. Cada polo recibe una copia completa.
- Telofase: en cada polo se forma una nueva membrana nuclear y los cromosomas se descondensan.
- Citocinesis: se divide el citoplasma y quedan dos células hijas separadas.
El resultado: una célula 2n da dos células 2n idénticas. El número de cromosomas se conserva.
Empareja cada fase de la mitosis con el evento que la define (Fig. 1).
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Cromátidas hermanas y cromosomas homólogos
Antes de entrar a la meiosis hay que distinguir dos estructuras que se confunden en los ejercicios.
- Cromátidas hermanas: las dos copias idénticas de un mismo cromosoma, generadas en la fase S y unidas por el centrómero. Tienen la misma información.
- Cromosomas homólogos: el par, uno materno y uno paterno, del mismo tamaño y forma, con los mismos loci (los mismos genes en el mismo orden). Pueden llevar alelos distintos.
Ejemplo: en el par de cromosomas 9 hay un gen del grupo sanguíneo. El homólogo materno puede traer el alelo A y el paterno el alelo O. Son homólogos, con los mismos loci y alelos distintos.
De aquí sale el vocabulario del resto de la unidad:
- Célula diploide (2n): tiene los cromosomas en pares homólogos. En humanos, 2n = 46 (23 pares). Son todas tus células del cuerpo (somáticas).
- Célula haploide (n): tiene un solo cromosoma de cada par. En humanos, n = 23. Son los gametos: óvulo y espermatozoide.
Las cromátidas hermanas son copias idénticas del mismo cromosoma, unidas por el centrómero. Los cromosomas homólogos son el par, uno materno y uno paterno, con los mismos loci y alelos que pueden ser distintos.
Las cromátidas hermanas y los cromosomas homólogos son lo mismo: ambos son dos cromosomas idénticos unidos por el centrómero.
Meiosis I: la división reduccional
La meiosis parte con una interfase que incluye fase S, así que el ADN se duplica una sola vez. Después vienen dos divisiones seguidas, sin una nueva copia entre medio. El resultado final son cuatro células con la mitad de los cromosomas.
La primera división, meiosis I, es la reduccional: separa homólogos.
- Profase I: los cromosomas se condensan y cada uno se aparea con su homólogo (sinapsis), formando una estructura de cuatro cromátidas llamada tétrada. Mientras están apareados, ocurre el entrecruzamiento (crossing-over): las cromátidas homólogas intercambian trozos equivalentes de ADN en puntos llamados quiasmas. Es una fase larga, y es donde se generan cromátidas recombinadas.
- Metafase I: las tétradas (los pares de homólogos completos) se alinean en el centro en dos filas. Qué homólogo queda orientado a cada polo se decide al azar, par por par. Esa orientación al azar es la segregación independiente.
- Anafase I: se separan los cromosomas homólogos completos, cada uno con sus dos cromátidas todavía unidas. En este momento el número de cromosomas se reduce a la mitad.
- Telofase I y citocinesis: quedan dos células haploides (n), con cada cromosoma aún duplicado.
El entrecruzamiento ocurre solo en la meiosis, en la profase I. En la mitosis los homólogos no se aparean: cada cromosoma se alinea por su cuenta y se reparte sin intercambiar segmentos. Es común pensar que el entrecruzamiento también ocurre en la mitosis, porque en ambas divisiones los cromosomas se condensan y se alinean. Eso es incorrecto, porque el entrecruzamiento exige sinapsis de homólogos, y esa sinapsis ocurre solo en la profase I.
El entrecruzamiento ocurre tanto en la mitosis como en la meiosis, porque en ambas los cromosomas se condensan y se alinean en el centro de la célula.
Meiosis II: separación de cromátidas hermanas
La segunda división no tiene fase S antes: el ADN no se vuelve a copiar.
- Profase II: los cromosomas (que siguen duplicados) se condensan de nuevo en cada una de las dos células.
- Metafase II: se alinean en el centro en una sola fila.
- Anafase II: se separan las cromátidas hermanas hacia polos opuestos, el mismo tipo de separación que en la anafase de la mitosis, sobre células que ya son haploides.
- Telofase II y citocinesis: el resultado final son cuatro células haploides (n), cada una con cromosomas de una sola cromátida, y distintas entre sí por el entrecruzamiento y la segregación independiente de la meiosis I.
1 célula 2n → (meiosis I) → 2 células n → (meiosis II) → 4 células n distintas
En el ser humano esas cuatro células son los gametos. En el hombre, las cuatro se transforman en espermatozoides; en la mujer, el reparto de citoplasma es desigual y solo una llega a óvulo (las otras tres degeneran como cuerpos polares), pero el mecanismo de división es el mismo.
Porque la reducción ya ocurrió en la anafase I, al separar los homólogos. Al entrar a meiosis II cada célula tiene n cromosomas duplicados (23 en humanos, cada uno con dos cromátidas). Separar esas cromátidas no cambia el número de cromosomas: sigue habiendo 23, ahora simples. Reducción = meiosis I.
Completa el recorrido de la meiosis:
La meiosis duplica el ADN una sola vez, en la fase de la interfase, pero realiza divisiones seguidas. En la profase los cromosomas homólogos se aparean formando una y ocurre el , que intercambia segmentos de ADN. En la anafase I se separan los cromosomas , y ahí el número de cromosomas se reduce a la . En la anafase II se separan las cromátidas . El resultado final son células y genéticamente distintas entre sí.
Las fuentes de variabilidad genética
La meiosis reduce el número de cromosomas y genera combinaciones nuevas. Tiene tres fuentes de variabilidad:
- Entrecruzamiento (profase I): los homólogos intercambian segmentos. Un cromosoma que pasa a un gameto puede quedar recombinado: lleva información de ambos progenitores.
- Segregación independiente (metafase I): cada par de homólogos se orienta al azar, sin importar cómo se orienten los demás. Con 23 pares, las combinaciones posibles son 2²³, más de 8 millones de gametos distintos, antes de contar el entrecruzamiento.
- Fecundación al azar: cualquiera de esos ~8 millones de óvulos posibles se puede encontrar con cualquiera de esos ~8 millones de espermatozoides posibles: más de 70 billones de combinaciones para un hijo de una pareja.
Dos hermanos de la misma pareja tienen genotipos distintos. Los gemelos idénticos provienen de un mismo cigoto que se dividió por mitosis.
La selección natural elige entre variantes que ya existen. La meiosis, junto con las mutaciones, produce esas variantes. Sin variabilidad genética, un cambio ambiental brusco afectaría por igual a todos los individuos de una población.
Una célula humana diploide (2n = 46) completa una meiosis normal. ¿Cuántas células resultan, con cuántos cromosomas cada una y qué relación genética tienen entre sí?
Comparación entre mitosis y meiosis
La comparación cabe en una tabla.
| Criterio | Mitosis | Meiosis |
|---|---|---|
| Divisiones | Una | Dos (I y II), con una sola duplicación |
| Células hijas | 2 | 4 |
| Número de cromosomas | Se conserva (2n → 2n) | Se reduce (2n → n) |
| Apareamiento de homólogos | No ocurre | Sí, en profase I (tétrada) |
| Entrecruzamiento | No ocurre | Sí, en profase I |
| Qué se separa en la primera anafase | Cromátidas hermanas | Cromosomas homólogos |
| Resultado genético | Células idénticas a la madre | Células distintas entre sí y a la madre |
| Dónde ocurre | Células somáticas (todo el cuerpo) | Células germinales (gónadas) |
| Para qué sirve | Crecimiento, reparación, regeneración | Formación de gametos y variabilidad |
Empareja cada evento con la etapa exacta en que ocurre. Cuidado: dos de ellas son de meiosis I y una es de meiosis II.
Toca un término y luego su definición para emparejarlos.
Observa la Fig. 3. Un estudiante afirma: 'El entrecruzamiento pasa igual en la mitosis, solo que ahí no se nota porque las células son idénticas'. Explica por qué esa afirmación es incorrecta, indicando (a) qué condición estructural exige el entrecruzamiento y por qué no se cumple en la mitosis, y (b) qué consecuencia tendría para el organismo si sí ocurriera durante la mitosis.
Un análisis de laboratorio detecta un gameto humano con 24 cromosomas en lugar de 23: tiene los dos cromosomas 21 del par, en vez de uno solo. Usando la Fig. 4, determina en qué etapa de la meiosis pudo fallar el proceso y justifica por qué NO puede tratarse de un error de la mitosis.
síntesis
Para cerrar
Quedan ordenadas las fases de la mitosis (profase → metafase → anafase → telofase + citocinesis): 2n → dos células 2n idénticas, para crecer, cicatrizar y regenerar. La meiosis copia el ADN una sola vez y se divide dos veces: la meiosis I separa homólogos y reduce la dotación, y la meiosis II separa cromátidas hermanas. En la profase I ocurre el entrecruzamiento, que junto con la segregación independiente y la fecundación al azar produce gametos distintos. Esa variabilidad es la materia prima sobre la que actúa la selección natural.
Piensa sobre tu aprendizaje
- Vuelve a las tres frases del inicio. ¿Cuáles resultaron falsas y en qué te equivocaste?
- Si un compañero dice 'la meiosis es una mitosis que se hace dos veces', ¿qué le corregirías en una sola frase?
- De las tres fuentes de variabilidad (entrecruzamiento, segregación independiente, fecundación al azar), ¿cuál te costó más entender? Esa es la que debes reforzar.
referencias
Bibliografía
- 01Ministerio de Educación de Chile. Bases Curriculares y Programa de Estudio, Ciencias para la Salud (3° y 4° medio). https://www.curriculumnacional.cl
- 02DEMRE — Universidad de Chile. Temario PAES Ciencias, Unidad 3: Herencia y Evolución. https://demre.cl
- 03Alberts, B. et al. (2016). Biología Molecular de la Célula (6ª ed.). Garland Science.
- 04Campbell, N. y Reece, J. (2007). Biología (7ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- 05Khan Academy (en español). Meiosis. https://es.khanacademy.org
- 06National Human Genome Research Institute. Glosario hablado de términos genéticos (en español). https://www.genome.gov/es/genetics-glossary
- 07Wikipedia. Meiosis y Recombinación genética. https://es.wikipedia.org/wiki/Meiosis