Reproducción sexual: meiosis, fecundación y tipos de gametos

¿Qué se entiende por reproducción sexual?

La reproducción sexual se lleva a cabo mediante la unión de dos células sexuales o Gametas, una femenina y otra masculina. La gameta femenina recibe el nombre de óvulo en los animales, y oosfera, en los vegetales. La gameta masculina se denomina espermatozoide en los animales, y anterozoide, en los vegetales. Tanto en los animales como en los vegetales, las gametas se originan por meiosis (del griego meiosis: disminución), que es un tipo de reproducción celular que reduce el juego completo de cromosomas a la mitad.

• En los animales, la meiosis se produce en las gónadas. Las gónadas femeninas reciben el nombre de ovarios, y las masculinas, el de testículos.
• En los vegetales, la meiosis tiene lugar en los gametangios: los arquegonios, que son femeninos, y los anteridios, que son masculinos.

A diferencia de lo que sucede con la reproducción asexual, en la reproducción sexual los individuos resultantes de ella no son idénticos a los progenitores, aunque sí presentan rasgos de uno y de otro, inclusive de sus ascendientes mayores. Esto se debe a que durante la meiosis se produce la recombinación genética, que consiste en el intercambio de información hereditaria entre pares de cromosomas homólogos. Gracias a este mecanismo, las cuatro gametas resultantes de la meiosis contienen, normalmente, una información biológica distinta, tanto entre sí como respecto de la célula progenitora.

Meiosis: proceso clave de la reproducción sexual

La meiosis es el proceso por el cual una célula diploide (2n) sufre dos divisiones consecutivas y produce cuatro células hijas haploides (n). De no llevarse a efecto este proceso, tras cada fecundación, el nuevo individuo tendría los cromosomas del padre más los de la madre, es decir, un juego doble de cromosomas. La meiosis tiene lugar en dos etapas, conocidas como meiosis I y meiosis II

• La meiosis I tiene como resultado la formación de dos células hijas haploides (n). pues no poseen dos cromosomas sino uno solo, constituido por dos cromátidas unidas a nivel del centromero. A su vez, la meiosis II resulta en la formación de dos células hijas haploides por cada una de las células hijas de la meiosis I

Por lo tanto, el resultado final de la meiosis (I y II) son cuatro células hijas haploides (n) por cada célula diploide que se divide (2n).

Fecundación: concepto y clasificación

La fecundación es el proceso mediante el cual queda restituido el número diploide (2n) de las células, ya que consiste en la fusión de dos células haploides (n). Cuando en la reproducción sexual intervienen dos individuos, éstos suelen ser morfológicamente diferentes, y se establece la distinción entre sexo femenino y sexo masculino. Cuando ambos sexos se encuentran en un mismo individuo, como es el caso de los caracoles y la mayoría de las plantas superiores, éste recibe el nombre de hermafrodita. Luego de la fusión de las gametas, proceso que se conoce con el nombre de fecundación, se forma un huevo o cigota; al cabo de cierto tiempo de desarrollo, que varía según las especies, la cigota se convierte en un nuevo individuo. Teniendo en cuenta las características de las gametas, se pueden distinguir tres tipos de fecundación:

• Isogamia: las gametas que se fusionan son iguales en forma, tamaño y comporta- miento, y se las suele representar como (+) y (-);
• Anisogamia: las gametas son diferentes en cuanto tamaño y comportamiento: a la de mayor tamaño y, generalmente, menor movilidad se la suele llamar femenina, y a la menor y más activa, masculina;
• Oogamia: la gameta femenina es grande e inmóvil, y la gameta masculina es mucho menor y móvil.

Teniendo en cuenta la procedencia de las gametas, se pueden determinar, básicamente. Dos tipos de fecundación:

• Fecundación Cruzada o Alofecundación: consiste en la fusión de las gametas femeninas y masculinas procedentes de individuos diferentes;
• Autofecundación: consiste en la fusión de gametas femeninas y masculinas procedentes del mismo individuo, que sólo puede darse en los hermafroditas. Por otra parte, este tipo de fecundación no es muy frecuente: en los hermafroditas, tanto animales como vegetales, es más usual la fecundación cruzada. Esto obedece, con frecuencia, a que las gónadas masculinas y femeninas maduran en distintos momentos, como en muchos moluscos, en que maduran primero los testículos y después los ovaros, o algunas flores, en que maduran primero los carpelos y luego los estambres.

2El hermafroditismo parece tener relación con la adaptación a modos de vida de limitada dispersión, como sucede con los organismos de desplazamiento lento, los que viven fijos, o los parásitos sedentarios.

Reproducción sexual en organismos unicelulares

Reproducción sexual en procariotas

Las bacterias presentan distintos mecanismos mediante los cuales se producen intercambios del material genético (ADN) contenido en el lineoma (cromosoma bacteriano). Conjugación: la presencia de pequeñas moléculas adicionales de ADN, conocidas con el nombre de plásmidos, hace posible este tipo de intercambio genético. Uno de ellos, el factor F, controla la producción de pelos bacterianos o fimbrias, y está presente en algunas bacterias (F+) y ausente en otras (F-). Una bacteria F+ puede transferir el plásmido, previamente replicado, a una bacteria F-, si se ponen en contacto a través de las fimbrias de la primera. Transducción: este mecanismo de transferencia de ADN requiere un agente transmisor, que generalmente es un virus bacteriófago, es decir, un virus que parasita a las bacterias; éste transporta fragmentos de ADN procedentes de la última bacteria parasitada. Transformación: es el proceso por el cual una bacteria introduce fragmentos de ADN que se encuentran libres en el medio.

Reproducción sexual en eucariotas

Los eucariotas unicelulares -caracterizados por la presencia del núcleo, cromosomas lineales asociados a histonas o proteínas básicas, mitocondrias y plastos- se clasifican junto con otros organismos pluricelulares relacionados en el grupo "artificial" de los protistas; éste incluye a las algas (tanto unicelulares como pluricelulares), los protozoos, los mixomicetos (emparentados con los hongos), etcétera. Las algas unicelulares verdes, amarillas y doradas se reproducen asexualmente por bipartición, pero algunas, como las diatomeas (Bacillarophyta) y los dinoflagelados (Pirrophyta), se reproducen a veces de manera sexual. Las células, que son diploides, forman gametas haploides por meiosis, las cuales se unen y originan una cigota. Los protozoos, además de reproducirse asexualmente por bipartición o esporulación intercambian material genético por conjugación, como el paramecio, o se reproducen sexualmente -en general, por singamia-, como las amebas.

Reproducción sexual en organismos pluricelulares

La multicelularidad implica una mayor especialización para el desempeño de todas las funciones vitales, incluso la reproducción. La variedad de mecanismos reproductores es casi tan grande como la variedad de organismos. Por eso, sólo se citarán algunos ejemplos representativos.

Reproducción sexual en hongos y algas pluricelulares

• Hongos. La reproducción sexual se puede dar por:

• la unión de dos núcleos haploides (n) o cariogamia (por ejemplo, en ascomicetos y basidiomicetos, u hongos de sombrero);
• la unión de dos gametangios, proceso que recibe el nombre de gametangia (por ejemplo, en zigomicetos).

En los mohos del pan (Rhizopus sp., Mucor sp.), que son zigomicetos, una parte de las hifas -filamentos que constituyen el "cuerpo" de los hongos- se dilata o ensancha y forma un gametangio, que es una célula multinucleada. Cuando dos hifas se encuentran, los gametangios - que, como son morfológicamente iguales, se distinguen como (+) y (-)- se ponen en contacto, y sus citoplasmas y sus núcleos se mezclan; los gametangios fusiona- dos forman una sola célula, que madura hasta convertirse en una espora de resistencia (zigospora). Dentro de la zigospora, algunos núcleos haploides se fusionan (cariogamia), uno (+) con uno (-), y originan núcleos diploides. Los núcleos que no se fusionan, degeneran. Al cabo de un tiempo de reposo, la zigospora germina; durante la germinación, los núcleos diploides sufren meiosis, originando núcleos haploides. Uno de ellos se divide varias veces por mitosis, generando de esta manera las esporas, células que germinan y forman asexualmente nuevas hifas. Algas. En las algas verdes, amarillas, pardas y rojas pluricelulares se dan muchas variantes de reproducción sexual, entre las que figuran la isogamia, la anisogamia o la oogamia. En algunas algas, como la lechuga de mar (Ulva lactuca), existe alternancia de generaciones, como la que se observa en las plantas superiores. En otras algas, como Spyrogira, se observa un tipo de reproducción gamética en que los individuos se identifican con las gametas, la hologamia. En dicha alga, dos filamentos de sexo diferente se sitúan juntos y se forma entre ambos un puente citoplasmático, a través del cual pasa el protoplasma de una célula masculina a una célula femenina, luego, se fusionan los núcleos, formándose la cigota.

Reproducción sexual en metafitas

La reproducción sexual en las plantas superiores se basa en el mecanismo de la alternancia de generaciones, en el que se suceden las fases haploide y diploide.

• La fase diploide está representada por el esporofito (2n), que es el encargado de producir esporas por meiosis, células haploides que originan el gametofito. Se denominan microesporas si originan gametofitos masculinos, y megaesporas, si originan gametofitos femeninos.
• La fase haploide está representada por el gametofito (n), que produce gametas, células haploides que, cuando se unen, originan la cigota (2n). Ésta se desarrolla y genera el esporofito, y el ciclo vuelve a empezar.

En las plantas más primitivas, como los musgos y los helechos, la generación esporofítica y la gametofítica están bien separadas y diferenciadas; en las plantas más evolucionadas, como las plantas con flores, el gametofito se halla, completamente reducido, dentro del esporofito. A lo largo de su evolución, las plantas han ido experimentando cambios en su estructura reproductora, que pueden resumirse de la siguiente manera: Independencia del agua para la reproducción: los musgos y los helechos dependen del agua para reproducirse, no así las plantas superiores. Reducción del gametofito: en los musgos, el gametofito representa la mayor parte de su ciclo vital y desempeña, también, la función clorofílica; en los helechos, se reduce a una lámina verde de no más de 3 o 4 cm de diámetro (protalo); en las gimnospermas y angiospermas, se halla protegido dentro del cuerpo del vegetal (en los óvulos y los granos de polen). Capacidad de almacenar alimentos para el embrión: la producción de semillas, por parte de las gimnospermas y angiospermas, les posibilitó proteger al embrión y mantenerlo en estado de vida latente hasta que las condiciones del medio fueran propicias para su desarrollo. Adquisición de estructuras protectoras del óvulo y, posteriormente, del embrión: en las angiospermas, el gineceo o pistilo, parte femenina de la flor, se presenta generalmente como una sola pieza soldada que contiene los óvulos: el ovario. El embrión se halla protegido dentro de la semilla, y ésta, dentro del fruto. 5