lunes, 18 de marzo de 2019

La revolución sexual (no, esa no) #Indignación científica #noticias


A pesar de lo que pueda parecer por el título, no voy a hablar de sexo ni de reivindicaciones ni nada por el estilo. La verdad es que la culpa de que escriba este artículo la tiene Javier Fernández Panadero y su post ¿Evidente? ¿Para quién? Y es que, como estuvimos comentando en Twitter, existen muchos términos que usamos como obvios porque los manejamos con mucha frecuencia, sobre todo en nuestro ámbito profesional (o no) y que damos por sabidos.

Pues hoy vengo a hablaros de un término que los biólogos usamos muy alegremente y que me he dado cuenta de que ni siquiera los propios biólogos usamos, a veces, de forma correcta. E incluso hay biólogos que no saben en qué consiste. Y no, tampoco es sexo.

Es meiosis.

Emosido engañado

¿Por qué? Yo no os he prometido hablar de sexo. Sino de revolución sexual. En concreto de una revolución sexual, quizá la más importante en la historia de los seres vivos.

Y es que la meiosis no es asunto baladí. Sin la meiosis, la reproducción sexual no existiría. La importancia de esto la aprenderéis cuando hayamos terminado de ver qué es la meiosis, en qué consiste y cuáles son sus consecuencias. También es un proceso complicado, así que vamos despacito y de la manita, no os perdáis.

Meiosis: ¿dos mitosis encadenadas?

A menudo habréis leído que la meiosis se puede resumir como dos mitosis encadenadas, pero esto no es exactamente así. Sí es cierto que tiene dos partes que se asemejan mucho a la mitosis, pero tienen diferencias muy claras. Quizá habría sido mejor empezar por la mitosis, pero dadas estas similitudes, podremos utilizar la segunda parte de la meiosis para explicar la mitosis.

Para explicar la meiosis, vamos a partir de células madre animales, las "gonias": ovogonias y espermatogonias. Estos dos tipos celulares son las células primordiales que originarán óvulos y espermatozoides, respectivamente, tras el proceso meiótico. Dado que óvulos y espermatozoides son las células que se fusionarán para dar origen a lo que será un ser vivo nuevo, os daréis cuenta de la relevancia que tiene que la meiosis funcione correctamente. En vegetales, el proceso meiótico es similar, pero los progenitores y las células resultantes son especiales, así que vamos a centrarnos en el caso animal, que es más cercano. Si queréis saber más del proceso en plantas, echad un ojo (y una mano) a este hilo de Vary Ingweion.

Pero la meiosis no es sólo división. La meiosis adquiere una importancia mucho mayor teniendo en cuenta que es el momento en que cromosomas que son exactamente iguales se ponen en contacto y pueden intercambiar material entre ellos. Esto os puede parecer algo sin relevancia, pero si pensamos en el proceso evolutivo, los eventos que ocurren durante la meiosis son primordiales.

Primera división meiótica

Dejemos clara una cosa: veréis en muchas ocasiones que a esta primera fase de la meiosis se la denomina meiosis I, y si bien en algunos libros de texto la denominan "mitosis I", no es realmente una mitosis. Entenderéis esto enseguida.

La primera división meiótica se divide en cuatro fases, a saber: profase I, metafase I, anafase I y telofase I. Sí, los científicos tenemos mucha imaginación para algunas cosas, pero para otras no. Así que adoptamos los mismos nombres de la mitosis, para liaros un poquito más.

La profase I es quizá la parte más importante de la meiosis. Es donde ocurren los eventos más diferenciadores entre la meiosis y la mitosis y quizá también la fase más importante a nivel evolutivo. Suceden en ella cinco subfases, que no vamos a pormenorizar por no complicar en exceso la explicación. Es la fase en la que se produce la recombinación. Y como vale más una imagen que mil palabras, os traigo esta figurita tan estupenda:

Entrecruzamiento.png
Los cromosomas, en las especies que tenemos reproducción sexual van habitualmente en parejas. En el ser humano existen 23 pares de cromosomas. Durante la profase I, los cromosomas del mismo par, que se denominan homólogos, se colocan juntos, es decir, apareados.

Aquí a la izquierda, tenéis una representación esquemática de lo que os acabo de contar. Arriba, tenéis una célula de una especie con un número de cromosomas de 2n = 8. Esto es, 4 pares. Y se disponen de la manera que tenéis ahí: con los centrómeros alineados. Los centrómeros son las regiones que permiten a los cromosomas unirse al huso acromático, una estructura celular formada por microtúbulos (he hablado de ellos antes) y que servirá en la división del material genético entre las células hijas. De esta forma, los brazos de los dos cromosomas homólogos quedan alineados entre sí. Y al colocarse así, es cuando puede darse un entrecruzamiento.

El entrecruzamiento es lo que tenéis ampliado en el círculo de abajo a la derecha. Ese entrecruzamiento es el punto en que dos cromátidas homólogas de dos cromosomas distintos están intercambiando material. Eso quiere decir que parte del material del cromosoma azul del par pasará al cromosoma rojo. A este intercambio se le denomina recombinación. Y como un cromosoma del par es de la madre del individuo en cuestión y el otro es del padre, se originan dos cromosomas, llamémoslos mixtos, que serán distintos de los dos originales. Con esto conseguimos algo importantísimo para la evolución: variabilidad genética.

El número de recombinaciones en una meiosis puede variar. Puede incluso no darse. Puede darse tantas veces y en tantos puntos que, al final, los cromosomas se queden igual que al principio... Pero tomemos como ejemplo que se han producido cierto número de recombinaciones (el que sea).

Recombinados.png
Tenemos cromosomas que no han cambiado, otros que han sufrido un sólo entrecruzamiento y otros que han sufrido varios. Algunos, en algunas zonas, han sufrido tantas recombinaciones que han vuelto a tener fragmentos en el sitio en el que empezaron. De esta forma, los cromosomas iniciales ya no mantienen su misma identidad. Cada uno de los cromosomas tiene partes que eran suyas desde el principio, otras que eran del cromosoma homólogo y otras que han ido y han venido. En cualquier caso, tenemos 8 cromosomas otra vez. Y ahora están listos para que la célula se divida. Entramos en la metafase I.

Una vez están así juntitos, los cromosomas se colocan por parejas de homólogos en el huso acromático, unidos a los microtúbulos a través del centrómero. Estamos listos para terminar de dividir la célula. El huso acromático se va acortando desde los extremos y, con ello, los cromosomas homólogos se separan. Es lo que ocurre en la anafase I.

Final%2Bmeiosis%2BI.png
Finalmente, entramos en la telofase I. Es la última fase de la división meiótica y obtenemos dos células hijas tales que así:

Telofase%2BI.png
Como veis, hemos pasado de una célula que tenía ocho cromosomas, cuatro pares, a tener dos células que tienen cuatro cromosomas, sin aparear. Pero no cuatro cromosomas cualesquiera de los ocho iniciales, no. Cuatro cromosomas, uno de cada par. Esto es importante. Si una de las células hijas recibiera los dos cromosomas de los pares 1 y 4 y la otra los cromosomas de los pares 2 y 3, cada una de ellas tendría cuatro cromosomas, pero ninguna sería viable.

¿Qué hemos conseguido hasta aquí? Pues precisamente eso. Pasamos de una célula con 2n cromosomas, es decir, diploide, como la inmensísima mayoría de las células del organismo, a una célula con la mitad de cromosomas: n, es decir, haploide.

Segunda división meiótica

La segunda división meiótica sí se parece más a una mitosis, pero con una salvedad. En una mitosis, comenzamos con células con 2n cromosomas; aquí partimos de células con n cromosomas. En nuestro ejemplo, una mitosis partiría de ocho cromosomas. En la segunda división meiótica, partimos de células con cuatro cromosomas.

Si esos cromosomas se deshicieran, las células resultantes volverían a ser 2n. ¿Por qué? Pues porque cada cromosoma, en este punto, tiene dos cromátidas. Al deshacerse ese cromosoma doble, la célula quedaría, una vez más, con ocho cromosomas.

Pues para evitar esto, cada célula hija sufre una nueva división y pasa de nuevo por las cuatro fases de antes, pero en versión secuela: profase II, metafase II, anafase II y telofase II. Ahora voy a ser más rápido en explicarlo, porque el mecanismo es igual.

Meoisis%2BII.png

Como en el caso anterior, la profase II inicia el proceso. Esta profase es corta, no presenta las 5 subfases de la profase I. Como no hay cromosomas homólogos (recordemos que solo nos queda uno de cada par), tampoco habrá intercambio de material entre ellos. Y como  ya estaban condensados, no hay que volver a condensarlos.

En la metafase II, los cromosomas vuelven a disponerse en el huso acromático, usando el centrómero como punto de anclaje. Los cromosomas se dispondrán juntos, cerca del centro de la célula, formando una estructura que se conoce como placa metafásica. No forman realmente una placa, ojo. Es como se ve al microscopio, que forma una estructura densa dentro de la célula que se está dividiendo.

Pasando ya a la anafase II, el huso acromático vuelve a acortarse, tirando de cada cromátida. Una cromátida, usando la terminología que hemos usado aquí, es el conjunto de un brazo p y un brazo q que conforman un cromosoma. Los cromosomas en forma de X típicos que conocemos son cromosomas con dos cromátidas exactamente iguales, provenientes del proceso de duplicación.

Para finalizar, la telofase II acaba con cuatro células distintas, cada una con cuatro cromosomas (recordad, haploides). Cada una tendrá una cromátida de cada uno de los pares de cromosomas originales, con sus recombinaciones correspondientes. Cada una de estas células es, ya, un gameto, maduro o no. Una vez maduren serán capaces de fundir sus núcleos, de forma que se mezclen sus cromosomas para dar origen a un nuevo ser vivo.

La verdadera revolución sexual

Quizá a vosotros no os parezca importante, pero la verdad es que hay pocos hitos a lo largo de la evolución como la aparición de la meiosis. ¿Por qué digo esto?

Volvamos un poco al principio, ¿de acuerdo? Partimos de una célula con ocho cromosomas, cuatro pares, y acabamos con una célula (cuatro en realidad) con tan solo cuatro cromosomas. Es decir, pasamos de una célula 2n a una célula n. Aquí, en este momento, nace la reproducción sexual. En el mismísimo momento en que un organismo es capaz de producir células haploides, con la mitad de los cromosomas de su especie, adquiere la capacidad de unirla a las células haploides de otro individuo de su misma especie. Y que estas dos células sean haploides es absolutamente imprescindible. Y pensad en lo que estamos haciendo.

En la fecundación, una célula con n cromosomas se une a otra con n cromosomas. ¿Qué obtenemos? Una célula con 2n cromosomas. Luego, el proceso mediante el cual esta célula origina un besugo, una tortuga, un sapo partero o un cóndor de los Andes será el que sea, pero el momento importante es aquel en el que se restablece el número de cromosomas de la especie, el 2n. ¿Os dáis cuenta ya de cuál es la importancia de la meiosis?

Si la meiosis no tuviera lugar y no se redujera el número de cromosomas a la mitad, lo que tendríamos sería un organismo con 4n cromosomas. Y lo siguiente, puesto que no existiría la mitosis, sería un organismo 8n. En 10 generaciones tendríamos 2048n cromosomas. Esto ya no sería la especie original de la que hemos partido. Puede que sea parecida (o quizá no, no lo sabemos) pero la especie original no existiría. Las especies durarían una única generación, y eso siempre que sobrevivieran tras la acumulación de tantísimo material genético.

Pero añadamos algo más a la ecuación. Si repasáis lo que hemos dicho, recordaréis que hemos mencionado algo llamado variabilidad genética. Y que la meiosis, en su profase I, genera, a través de la recombinación cromosómica, una mayor variabilidad genética.

¿Por qué es importante la variabilidad genética? Pues pongamos un ejemplo que mi amigo Vary me ha donado amablemente. Imaginemos que no tuviéramos una reproducción sexual, ¿vale? Imaginad que, de alguna manera, pudiéramos reproducirnos sin necesitar un compañero. Lo que generaríamos serían copias exactas de nosotros mismos, clones, cuyas únicas variaciones son las mutaciones que surjan. Entonces surge un organismo que provoca una enfermedad en los individuos que tuvieran una característica concreta... Y sorpresa. Al ser todos clones, la población queda casi completamente destruída (salvo algún mutante aquí y allá que casualmente careciese de esa característica).

Supongamos ahora que sí, que nos reproducimos mediante el método habitual. Nuestras espermatogonias y ovogonias pasan por el proceso meiótico, pero no se produce recombinación cromosómica. No seríamos clones unos de otros porque al tener la mitad del genoma de un individuo y la mitad de otro, ya introducimos cierta variabilidad, pero no aparecerían variantes nuevas, sino que estas permanecerían fijas y estables en la población. Poneos de nuevo en la situación de la aparición del patógeno. De nuevo, todos los individuos que presentaran esa característica concreta desaparecerían, disminuyendo la población también de forma drástica, aunque menos grave.

Pues bien, la meiosis, con la recombinación, evita cosas como esta. Al producirse entrecruzamientos entre los cromosomas del mismo par, aparecen variantes nuevas de dicho gen, con lo que, a pesar de que el patógeno siga afectando a los mismos individuos, al generarse nuevas variantes, el efecto sobre la población será muchísimo menor, diluyéndose el efecto del patógeno. De esta forma, el éxito de la población no se reducirá tan drásticamente.

Es por estas cosas por las que la meiosis es una verdadera revolución sexual: nos permite no sólo pasar ratos verdaderamente agradables con aquellos que consientan en compartirlos con nosotros, sino también mantener la integridad de la especie e introducir una enorme variabilidad en la misma, aumentando enormemente las posibilidades de supervivencia de la misma.

Como siempre, agradecer a mi mujer las correcciones hechas al artículo. Del mismo modo, mi más sinceras graciais a mi hermanito pequeño, Vary Ingweion, por sus aportes al corpus. Y, por supuesto, a los Borregos Illuminati, sin cuyo apoyo tampoco sería posible. Agradecimiento especial a Javier Fernández Panadero, que sugirió que escribiera este artículo. Su libro, La cordura de saberse loco, se ha convertido en un apoyo para mí en los últimos tiempos. Muchas gracias.