Mitose vs. Meiose: Como as Células Humanas se Dividem para Crescer e se Reproduzir

Cada célula do corpo humano rastreia-se até um único óvulo fertilizado, e as instruções para transformar uma célula em trilhões dependem de dois tipos distintos de divisão: mitose e meiose. Tanto o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI) quanto o Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais (NIGMS) dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA descrevem estes como os dois mecanismos principais que as células usam para se multiplicar ou para criar as células sexuais necessárias para a reprodução.

O Ciclo Celular: Onde a Divisão se Encaixa

De acordo com o glossário de genética do NHGRI, uma célula em divisão passa primeiro pela interfase, composta por três estágios: G1, quando a célula se prepara para se dividir; S, quando duplica seu conjunto completo de DNA (S significa síntese de DNA); e G2, quando organiza e condensa o material genético recém-copiado. A divisão em si ocorre na fase M, quando a célula partilha suas duas cópias de DNA em duas novas células-filhas.

Mitose: Copiar uma Célula Exatamente

A mitose produz duas células-filhas que são geneticamente idênticas à célula-mãe e uma à outra, afirma o NHGRI. O NIGMS observa que esta é a divisão responsável pelo crescimento corporal ordinário e pela substituição de tecidos — as células do revestimento do estômago, por exemplo, se substituem a cada poucos dias, enquanto as células do fígado podem levar até um ano para se renovarem.

O NIGMS lista seis estágios da mitose seguindo a interfase: prófase, quando os cromossomos se condensam e se prendem ao aparato de fuso; prometáfase, quando a membrana nuclear se rompe e o fuso se forma completamente; metáfase, quando os cromossomos se alinham no centro da célula; anáfase, quando as cromátides-irmãs se separam e se movem em direção aos polos opostos; telófase, quando novas envolturas nucleares se formam ao redor de cada conjunto; e citocinese, quando a célula se divide fisicamente em duas.

Meiose: Criando Óvulos e Células de Esperma

A meiose é usada exclusivamente para produzir gametas — óvulos e espermatozoides — e funciona de maneira diferente. O NHGRI explica que uma célula diplóide, que carrega 46 cromossomos (dois conjuntos de 23), copia seu DNA uma única vez, mas então se divide duas vezes, produzindo quatro células-filhas haplóides, cada uma com apenas 23 cromossomos. Quando uma célula de esperma e uma célula de óvulo se unem na fertilização, seus 23 cromossomos combinados de cada genitor restauram o número diplóide normal de 46.

A Enciclopédia do Projeto Embrião da Universidade Estadual do Arizona descreve a meiose como ocorrendo em dois estágios. A meiose I é a divisão de redução, dividida em prófase I, metáfase I, anáfase I e telófase I; é durante a prófase I que os cromossomos correspondentes (homólogos) se emparelham e trocam segmentos de DNA em um processo chamado permutação, que o NIGMS diz aumentar a diversidade genética. A meiose II então se assemelha à mitose, separando as cromátides-irmãs para completar a formação de quatro células haplóides a partir de uma célula diplóide original.

De acordo com a Enciclopédia do Projeto Embrião, o desenvolvimento de óvulos e espermatozoides divergem acentuadamente em timing. A espermatogênese começa na puberdade e produz continuamente quatro espermatozoides viáveis a partir de cada célula inicial. A ovogênese, por outro lado, começa antes do nascimento mas pausa em um ponto específico na prófase I até a puberdade; quando a divisão é retomada, a célula se divide desigualmente, produzindo um grande óvulo rico em nutrientes e pequenas estruturas descartadas chamadas corpos polares, então apenas um gameta utilizável resulta por ciclo.

Uma Breve História

A Enciclopédia do Projeto Embrião credita o biólogo Oscar Hertwig com a primeira descrição de meiose em meados dos anos 1870 usando células de ouriço-do-mar. O biólogo evolutivo August Weismann reconheceu em 1890 que o processo reduzia o número de cromossomos pela metade, e o geneticista Thomas Hunt Morgan demonstrou o entrecruzamento cromossômico em 1911.

Quando a Meiose Dá Errado

Os erros durante a meiose podem ter consequências médicas. O Instituto Nacional Eunice Kennedy Shriver de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano (NICHD) dos EUA afirma que a síndrome de Down resulta de um erro aleatório na divisão celular chamado não-disjunção, em que um par de cromossomos falha em se separar adequadamente — ambas as cópias terminam em uma célula resultante e nenhuma na outra. A forma mais comum, trissomia 21 completa, ocorre quando cada célula carrega três cópias do cromossomo 21 em vez de duas.

O NICHD relata que na maioria dos casos de trissomia 21, o cromossomo extra vem do óvulo da mãe, enquanto menos de 5% se originam do esperma do pai. Uma forma separada, trissomia 21 em mosaico, também representa menos de 5% dos casos e ocorre quando apenas algumas das células de uma pessoa carregam o cromossomo extra. O NICHD afirma claramente que nenhum comportamento parental ou fator ambiental é conhecido por causar síndrome de Down, e que a condição surge aleatoriamente durante a formação de óvulos ou espermatozoides.