La Reproducción Sexual: Fundamentos Celulares y Diversidad Biológica

Las Células Sexuales y la Fecundación

En la reproducción sexual, la información genética de los descendientes está conformada con el aporte de ambos progenitores mediante la unión de gametos. En este tipo de reproducción intervienen dos fenómenos característicos: la formación de las células sexuales, o gametos, y su posterior unión, o fecundación.

Este proceso se produce mediante la división meiótica. Como producto de la meiosis, los gametos heredan solo la mitad del número de cromosomas de cada progenitor. Es decir, que las células diploides se transforman en células haploides. El número de cromosomas de las células hijas está reducido a la mitad.

Durante la fecundación, el gameto masculino se une al gameto femenino y genera una célula huevo, o cigoto, que vuelve a ser una célula diploide.

Los Cromosomas y la Meiosis

Durante la meiosis, una célula diploide se convierte en cuatro células haploides. Por ejemplo, el ser humano tiene 46 cromosomas; luego de la meiosis, se originan células de 23 cromosomas.

En la meiosis hay un período llamado interfase, durante el cual se duplica el ADN. En la división meiótica, la cromatina se condensa y forma los cromosomas (la cromatina y el cromosoma tienen la misma composición química, siendo la única diferencia su estado de condensación y organización del material genético).

Los cromosomas tienen forma de X (dos filamentos llamados cromátidas). Estas cromátidas están unidas en el centrómero (punto de unión de las cromátidas hermanas) y son idénticas. Cada cromosoma duplicado posee dos cromátidas hermanas idénticas, y cada par de cromosomas homólogos contiene genes con información genética para una característica específica. Por ejemplo: el color de ojos.

El Entrecruzamiento Cromosómico

Al haber dos divisiones y una sola duplicación del material genético, las cuatro células hijas solo heredan la mitad del número de cromosomas que tenía la célula madre. Las dos divisiones sucesivas se denominan meiosis I y meiosis II. En la meiosis I, los cromosomas homólogos duplicados se aparean y se separan, mientras que en la meiosis II se separan las cromátidas hermanas.

Profase I: Un Paso Clave en la Meiosis

En la profase I, desaparece la membrana nuclear y el nucleolo. Los cromosomas homólogos duplicados se aparean y forman las tétradas. A continuación, se produce el entrecruzamiento entre cromátidas. Este proceso puede ocurrir en toda la extensión de cada cromátida y consiste en el intercambio de segmentos cromosómicos semejantes entre las cromátidas de pares homólogos. Como resultado de este intercambio, las cromátidas de un mismo cromosoma dejan de ser idénticas, es decir, ya no contienen la misma información que tenían previamente. Al mismo tiempo, comienzan a organizarse los microtúbulos que forman el huso mitótico, un sistema de fibras que parten desde los polos y se unen a los centrómeros de los cromosomas.

La Reproducción Sexual como Fuente de Variabilidad Genética

La variabilidad genética se produce a partir de la combinación de genes que ocurre durante la fecundación de gametos. Como consecuencia, los individuos de una misma especie tienen diferentes características. Las principales fuentes de variabilidad genética se deben a que:

• Mediante la reproducción sexual se combina la información genética proveniente de dos células sexuales diferentes.
• El entrecruzamiento de los cromosomas homólogos hace que cada una de las cuatro cromátidas de cada par homólogo, al intercambiar segmentos de información, se convierta en una cromátida diferente de la original y diferente de la cromátida hermana.
• Durante la metafase I, cada miembro del par de cromosomas homólogos se ubica al azar a uno u otro lado del plano ecuatorial.

Reproducción Sexual en Plantas

En las angiospermas, o plantas con flores, el órgano reproductor es la flor. Las flores pueden ser hermafroditas, con estructuras reproductoras femeninas y masculinas en la misma flor, o unisexuales, con estructuras reproductoras de un solo sexo en cada flor. Estas flores pueden encontrarse en el mismo individuo o en individuos diferentes.

Partes de una Flor

La mayoría de las flores están compuestas por un pedúnculo que las une a la rama de la planta, y un receptáculo donde se insertan cuatro ciclos florales que, desde afuera hacia adentro, son:

• El cáliz: formado por hojas especiales denominadas sépalos, que protegen la flor hasta que se abre.
• La corola: compuesta por los pétalos.
• El androceo: conjunto de estructuras reproductoras masculinas, formado por los estambres. Estos últimos están constituidos por una antera productora de los granos de polen, y un filamento que sostiene la antera.
• El gineceo: conjunto de estructuras reproductoras femeninas, también denominado pistilo, donde el ovario es la cavidad que aloja los óvulos; el estilo es la prolongación filamentosa del ovario por donde descienden los gametos masculinos; y el estigma es una eminencia situada en el extremo del estilo donde se depositan los granos de polen.

Polinización y Fecundación en Plantas

Para que la reproducción sexual ocurra, el polen, o estructura productora de gametos masculinos que se encuentra en las anteras, es transportado por los agentes polinizadores hasta el estigma de otra flor perteneciente a una planta de la misma especie.

Una vez que el grano de polen queda adherido al estigma de la flor, comienza el proceso de fecundación y como resultado de esta unión se forma la célula huevo o cigoto.

Luego, cada óvulo se convierte en semilla, mientras que el ovario se engrosa y da lugar al fruto, cuya función es proteger las semillas. Las semillas de las plantas con flores están constituidas por el embrión.

Cuando los frutos maduran y caen de la planta, las semillas pueden ser dispersadas por los animales, el viento o el agua hacia diferentes lugares donde germinarán. Si así ocurre, el embrión se desarrolla y crece una nueva planta.

Los agentes polinizadores pueden ser bióticos o abióticos. Entre los agentes bióticos, los principales son los insectos, aunque también ciertas aves. Todos estos animales son atraídos por los colores, el néctar y la forma de la flor. Los agentes abióticos como el viento y el agua también dispersan los granos de polen y colaboran con la polinización.

La Reproducción Sexual en Animales

En el proceso de reproducción sexual en los animales se pueden distinguir tres etapas: la gametogénesis, el apareamiento y la fecundación.

La Gametogénesis

La mayoría de los animales poseen órganos especiales llamados gónadas, que se encargan de la formación de los gametos. Este proceso se conoce como gametogénesis. Se llama espermatogénesis cuando los gametos producidos son masculinos y ovogénesis, cuando son femeninos.