Mitosis vs. Meiosis: Cómo se dividen las células humanas para crecer y reproducirse

Cada célula del cuerpo humano se remonta a un único óvulo fertilizado, y las instrucciones para convertir una célula en billones se basan en dos tipos distintos de división: mitosis y meiosis. Tanto el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI) como el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (NIGMS) de los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. describen estos como los dos mecanismos principales que las células utilizan para multiplicarse o para crear las células sexuales necesarias para la reproducción.

El Ciclo Celular: Dónde encaja la división

Según el glosario de genética del NHGRI, una célula en división pasa primero por la interfase, compuesta por tres etapas: G1, cuando la célula se prepara para dividirse; S, cuando duplica su conjunto completo de ADN (S significa síntesis de ADN); y G2, cuando organiza y condensa el material genético recién copiado. La división en sí ocurre en la fase M, cuando la célula divide sus dos copias de ADN en dos nuevas células hijas.

Mitosis: Copiar una célula exactamente

La mitosis produce dos células hijas que son genéticamente idénticas a la célula madre y entre sí, según el NHGRI. El NIGMS señala que esta es la división responsable del crecimiento corporal ordinario y el reemplazo de tejidos: las células del revestimiento del estómago, por ejemplo, se reemplazan cada pocos días, mientras que las células del hígado pueden tardar hasta un año en renovarse.

El NIGMS enumera seis etapas de la mitosis después de la interfase: profase, cuando los cromosomas se condensan y se unen al aparato de huso; prometafase, cuando la membrana nuclear se rompe y el huso se forma completamente; metafase, cuando los cromosomas se alinean en el centro de la célula; anafase, cuando las cromátidas hermanas se separan y se mueven hacia polos opuestos; telofase, cuando se forman nuevas envolturas nucleares alrededor de cada conjunto; y citocinesis, cuando la célula se divide físicamente en dos.

Meiosis: Crear óvulos y células de esperma

La meiosis se utiliza exclusivamente para producir gametos (óvulos y espermatozoides) y funciona de manera diferente. El NHGRI explica que una célula diploide, que lleva 46 cromosomas (dos juegos de 23), copia su ADN una sola vez pero luego se divide dos veces, produciendo cuatro células hijas haploides, cada una con solo 23 cromosomas. Cuando una célula de esperma y una célula de óvulo se unen en la fertilización, sus 23 cromosomas combinados de cada progenitor restauran el número diploide normal de 46.

La Enciclopedia del Proyecto Embrión de la Universidad Estatal de Arizona describe la meiosis como ocurriendo en dos etapas. La meiosis I es la división de reducción, dividida en profase I, metafase I, anafase I y telofase I; es durante la profase I que los cromosomas coincidentes (homólogos) se emparejan e intercambian segmentos de ADN en un proceso llamado entrecruzamiento, que según el NIGMS aumenta la diversidad genética. La meiosis II se parece entonces a la mitosis, separando las cromátidas hermanas para completar la formación de cuatro células haploides a partir de una célula diploide original.

Según la Enciclopedia del Proyecto Embrión, el desarrollo de óvulos y espermatozoides diverge drásticamente en el tiempo. La espermatogénesis comienza en la pubertad y produce continuamente cuatro espermatozoides viables a partir de cada célula inicial. La ovogénesis, por el contrario, comienza antes del nacimiento pero se pausa en un punto específico en la profase I hasta la pubertad; cuando la división se reanuda, la célula se divide de manera desigual, produciendo un óvulo grande y rico en nutrientes y pequeñas estructuras descartadas llamadas cuerpos polares, por lo que solo resulta un gameto utilizable por ciclo.

Una breve historia

La Enciclopedia del Proyecto Embrión acredita al biólogo Oscar Hertwig con la primera descripción de la meiosis a mediados de los años 1870 usando células de erizos de mar. El biólogo evolutivo August Weismann reconoció en 1890 que el proceso reducía el número de cromosomas a la mitad, y el genetista Thomas Hunt Morgan demostró el entrecruzamiento cromosómico en 1911.

Cuando la meiosis va mal

Los errores durante la meiosis pueden tener consecuencias médicas. El Instituto Nacional Eunice Kennedy Shriver de Salud Infantil y Desarrollo Humano (NICHD) de EE.UU. afirma que el síndrome de Down resulta de un error aleatorio en la división celular llamado no disyunción, en el cual un par de cromosomas no se separa correctamente: ambas copias terminan en una célula resultante y ninguna en la otra. La forma más común, trisomía 21 completa, ocurre cuando cada célula lleva tres copias del cromosoma 21 en lugar de dos.

El NICHD informa que en la mayoría de los casos de trisomía 21, el cromosoma extra proviene del óvulo de la madre, mientras que menos del 5% se originan en el esperma del padre. Una forma separada, trisomía 21 en mosaico, también representa menos del 5% de los casos y ocurre cuando solo algunas de las células de una persona llevan el cromosoma extra. El NICHD afirma claramente que no se conoce ningún comportamiento parental o factor ambiental que cause el síndrome de Down, y que la condición surge aleatoriamente durante la formación de óvulos o espermatozoides.