La continuidad de la vida: la Reproducción

Como hemos comentado anteriormente, una de las características básicas de todo ser vivo es la capacidad de reproducirse. La reproducción es el proceso mediante el cual se generan nuevos individuos. Permite la continuidad de la vida; sin reproducción, la vida llegaría a su fin. En este tema de estudio investigaremos los tipos de reproducción que experimentan los seres vivos y mencionaremos algunos ejemplos.

Portada ReproduccionLos temas tratados en las unidades anteriores “División Celular I y II”, donde se explicaron los fundamentos de los procesos de división celular, son muy importantes para comprender los conceptos referentes a la reproducción en los seres vivos. En ambos temas hemos estudiado los dos tipos principales de división celular: la mitosis y la meiosis. Ambos tipos de división están implicados en la reproducción, pero tienen diferentes funciones reproductivas. Si no has explorado los temas de estudio anteriores, te recomendamos que les eches un vistazo.

Se reconocen dos tipos de reproducción: la asexual y la sexual. Todos los seres vivos se reproducen mediante uno, otro u ambos tipos de reproducción.

La Reproducción Asexual, “rapidez y simplicidad”…

Es la generación de nuevos organismos sin la participación de células sexuales o gametos. En algunos casos, pero no siempre, se denomina también reproducción vegetativa. Hay un único organismo parental involucrado, no existen células u órganos reproductores especiales y se producen descendientes iguales al progenitor e iguales entre sí. En consecuencia, se producen lo que se llaman “clones”, descendientes que son genéticamente idénticos al progenitor. En comparación con la reproducción sexual, que explicaremos más adelante, verás que tiene como desventaja que no aporta variabilidad genética. Si se da alguna variación entre la descendencia, es probable que sea debido a mutaciones o cambios particulares que pudieron tener lugar durante la replicación del ADN o por otros medios. La reproducción asexual es un medio rápido y eficaz de generar nuevos individuos.

Las formas básicas de la reproducción asexual son: la fisión (binaria o múltiple), la gemación, la fragmentación y la esporulación.

La fisión binaria y múltiple

Fision Binaria

Figura 1. Diagrama del proceso de Fisión Binaria en procariotas.

La fisión binaria, es el único tipo de reproducción experimentado tanto por organismos procariotas como por eucariotas. En este tipo de reproducción, la célula crece en tamaño, duplica su ADN y luego se divide en dos células hijas idénticas entre ellas e idénticas a la progenitora.

Los procariotas (bacterias y arqueas) son organismos unicelulares que se reproducen únicamente de forma asexual, mediante fisión binaria.  En general, los procariotas se reproducen muy rápido. Existen especies que pueden dividirse cada 20 minutos, por ejemplo. De allí, la importancia de combatir las infecciones bacterianas de manera oportuna.

Paramecium by Marc Perkins - OCC Biology Departmen Flickr

Figura 2 Paramecium. Fuente: Marc Perkins – OCC Biology Departmen Flickr.

El grupo de protistas Euglenoides y la mayoría de los Ciliados, del género Paramecium, experimentan este tipo de reproducción, así como también las amebas y varios otros protistas.

En la fisión múltiple, el núcleo se divide repetidamente antes de la división del citoplasma, produciendo muchas células hijas simultáneamente. Esta forma de reproducción es común entre algunos parásitos protozoos, como por ejemplo, el protista parásito Plasmodium, agente causal de la malaria.

La gemación

Se puede dar en organismos unicelulares y pluricelulares. A nivel unicelular, es un proceso de mitosis asimétrica. Se forma un abultamiento, que se denomina yema, en cierta porción de la membrana plasmática. El núcleo de la célula progenitora se divide y uno de los núcleos hijos pasa a la yema. Ocurre en organismos unicelulares como las levaduras (hongos).

hydra by Marc Perkins - OCC Biology Departmen flickr

Figura 3. Hydra. Fuente: Marc Perkins – OCC Biology Departmen flickr.

A nivel pluricelular, una versión en miniatura del organismo (una yema) crece por división celular mitótica, directamente sobre el cuerpo del adulto, nutriéndose de su progenitor. Cuando crece lo suficiente, la yema se desprende y se hace independiente. La yema es genéticamente idéntica al progenitor. Este tipo de reproducción es típico de animales marinos como las esponjas y cnidarios, como la hidra, y algunas anémonas. También lo experimentan algunas especies vegetales, siendo éste un mecanismo de reproducción vegetativa. En este caso, células meristematicas (células responsables del crecimiento vegetal, tienen capacidad de división y de estas células surgen los demás tejidos) que aparecen sobre el individuo adulto, dan origen al nuevo individuo. Al igual que antes, en las plantas superiores, por ejemplo, se forman yemas que pueden dar origen a ramas laterales.

La Fragmentación

En una fragmentación o también llamada regeneración reproductiva, el individuo se rompe en dos o más partes y cada fragmento es capaz de convertirse en un individuo completo.

Muchos invertebrados pueden reproducirse asexualmente rompiéndose simplemente en dos partes y regenerando las partes perdidas de los fragmentos. Esta estrategia reproductiva tan interesante es muy utilizada como estrategia fantasiosa en muchas pelis de ciencia ficción.

Star fish by Daniel Buswell - SXC

Figura 4. Estrella de mar. Fuente: Daniel Buswell.

Los equinodermos (estrellas de mar), por ejemplo, tienen capacidades notables para regenerar. Si se cortan en trozos las estrellas de mar, cada pieza que incluye una parte del disco central se convierte en un nuevo animal. La regeneración también puede tener lugar cuando un animal se fragmenta por una fuerza externa, como una tormenta, por ejemplo. Ésta puede causar fuertes corrientes que fragmentan los cnidarios coloniales, como los corales. Mediante este mecanismo, piezas rotas de la colonia pueden regenerarse en nuevas colonias.

Algunas especies de gusanos marinos segmentados desarrollan segmentos con cabezas rudimentarias que llevan los órganos sensoriales, y luego se separan del resto del cuerpo. Cada segmento fragmentado forma un nuevo gusano.

Las plantas también experimentan este tipo de reproducción. Es común en algunas briófitas.

Esporulación (formación de esporas)

En los animales la meiosis produce gametos, pero en las plantas y hongos, en cambio, produce esporas. Una espora es una célula reproductora haploide (n) que, a diferencia de un gameto, puede producir un organismo haploide sin haberse fusionado previamente con otra célula. El mecanismo de reproducción mediante esporas es común en hongos, en plantas, y algas.

Las esporas, en general, son estructuras resistentes. Constan de una sola célula protegida por una gruesa envoltura que les permite resistir condiciones ambientales desfavorables. Cuando las condiciones se vuelven favorables, la envoltura se desgarra y la célula contenida su interior empieza a germinar para dar lugar al nuevo organismo.

La reproducción asexual, en todas sus versiones, se da en las bacterias, en eucariotas unicelulares (protistas u hongos), en hongos multicelulares, en vegetales y en muchos grupos de invertebrados (como los cnidarios que incluyen a las medusas, los gusanos anélidos y los equinodermos que incluyen a las estrellas de mar, entre otros).

Lo interesante es que este tipo de reproducción, aparentemente simple, sencilla y rápida, no se da en los vertebrados.

La Reproducción Sexual; variabilidad genética

zebra by Raphael Pinto - SXCEste tipo de reproducción requiere, en general, de dos progenitores, y cada uno ellos contribuyen con sus células sexuales, los gametos. La unión de ambos gametos, durante la fecundación, da origen a un nuevo individuo, llamado cigoto.

Las células que participan en la fecundación, producidas por meiosis, tienen un número haploide de cromosomas (n), y mediante la fecundación se restablece el número diploide (2n). Si no recuerdas estos conceptos te sugerimos nuevamente que leas los temas de estudio referentes a división celular I y II.

Ahora bien, ¿qué ventajas adaptativas proporciona este tipo de reproducción?

La reproducción sexual permite redistribuir los genes entre los individuos para generar descendientes genéticamente únicos, diferentes entre si y de los progenitores.

Lo maravilloso de la reproducción sexual es que la descendencia tendrá un nuevo genotipo, diferente de cualquiera de los padres y esto se da por recombinación de caracteres parentales, multiplicando así la variabilidad y haciendo posible una evolución más diversa.

Esta variación genética entre la descendencia significa que algunos de ellos pueden adaptarse mejor que otros para sobrevivir y reproducirse en un entorno particular. Esta diversidad genética proporciona la “materia prima” para la selección natural y la evolución, temas que estudiaremos más adelante.

La reproducción sexual incluye a los procesos definidos como reproducción bisexual (o biparental), como la forma más común, que implica dos individuos separados, y también al Hermafroditismo y la partenogénesis, formas menos comunes.

Reproducción bisexual

cat on white by Heitor Jose - SXCLa reproducción bisexual es la producción de descendencia formada por la unión de gametos de dos progenitores genéticamente diferentes que son de diferentes sexos (femenino o masculino). Cada uno proporciona sus gametos o células reproductoras, producidas previamente por meiosis. Cada gameto o célula reproductora contiene un solo juego de cromosomas, es haploide(n).

La distinción entre ambos sexos no se basa en cualquier diferencia de tamaño o apariencia, sino, en el tamaño y la movilidad de los gametos que producen. El óvulo (o huevo) es producido por la hembra y son generalmente grandes, en comparación con el tamaño del gameto masculino. Los espermatozoides son pequeños en comparación con el gameto femenino, móviles y en general, son producidos en grandes cantidades. Son como pequeños “paquetes” de material genético altamente condensado diseñados con el único propósito: alcanzar y fecundar un óvulo.

Gametos

Figura 7. Esquema general de gametos animales.

Ambos gametos son generados en los órganos reproductores, y se fusionan para producir una sola célula, el cigoto, también llamado huevo fecundado. El cigoto, por lo tanto, contiene dos conjuntos de cromosomas, uno de cada progenitor. En los organismos multicelulares, a partir de esa única célula, el cigoto, se desarrollará el organismo completo durante el desarrollo embrionario.

Cabe aclarar que los organismos que presentan sexos separados, se definen como organismos dioicos. Los gametos masculinos y femeninos se encuentran en individuos separados. Casi todos los vertebrados presentan sexos separados, es decir, son dioicos.

ginkgo by taken_spc flickr

Figura 8. Ginkgos. Fuente: taken_spc flickr

En las plantas también se da este fenómeno, aunque es más característico de especies más primitivas, como el ginkgo. Es decir, que existen plantas que son femeninas o masculinas. En los hongos no hay distinción morfológica entre estructuras de ambos sexos, o entre individuos femeninos y masculinos. En cambio, hay una distinción determinada genéticamente entre dos o más tipos de apareamiento. Los ejemplares de diferentes tipos de apareamiento difieren genéticamente unos de otros, pero a menudo son visualmente indistinguibles.

El Hermafroditismo y la partenogénesis, son formas menos comunes de reproducción sexual que involucran a un solo individuo.

Hermafroditismo

En contraste con los organismos llamados dioicos (organismos de sexos separados), los hermafroditas son monoicos, lo que significa que un mismo organismo presenta a ambos sexos.

Muchos animales sésiles invertebrados endoparásitos, como los gusanos planos, los hidroides, anélidos, todos los caracoles pulmonados y pocos vertebrados (algunos peces), son hermafroditas. A su vez, muchas especies vegetales también lo son.

Algunos hermafroditas se fecundan a sí mismos, pero la autofecundación se puede evitar mediante el intercambio de las células germinales con otro miembro de la misma especie.

En algunos peces, llamados hermafroditas secuenciales, el animal experimenta un cambio de sexo genéticamente programado durante su vida, que depende de cómo cambien los factores ambientales en donde se desarrollan y también de ciertos esquemas de comportamiento y organización social.

Partenogenesis

Ant on a whtie background by yenhoon - SXCEste tipo de reproducción consiste en el desarrollo de un organismo a partir de un gameto o célula sexual no fecundado. Los organismos generados son genéticamente idénticos y son haploides. Es un método común de reproducción en artrópodos, aunque también puede ocurrir en algunas especies de peces, anfibios y reptiles. La mayoría de las especies que se reproducen por este mecanismo también se reproducen por reproducción bisexual.

El siguiente video, resume de forma esquemática todos los conceptos antes mencionados. Disfrútalo!.

 

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Actividad

Te proponemos que realices una tabla comparativa sobre la reproducción asexual y sexual en cuanto a: las formas de cada una, cantidad de parentales, grupos de organismos que la experimentan, variabilidad, y alguna otra característica que se te ocurra. Anímate!.

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Bibliografía consultada:

  • - Life: The Science of Biology 8º Ed. Ed. Médica Panamericana. D.S Purves. 2000.
  • - Biología Curtis. 7ª ed. Adriana Schnek, Alicia Massarini. Ed. Médica Panamericana. 2008.
  • - Biología “La vida en la tierra”, 6ta ed. T. Audesirk, G. Audesirk & B. Byers.2003.
  • - Cleveland P. Hickman, Larry S. Roberts, Frances Miller Hickman. Integrated principles of zoology. McGraw-Hill Book Company, Inc.

Audio del Tema de Estudio 9 en AcercaCiencia ivoox

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2 Comentarios

  • Responder
    Silvia
    8 mayo, 2013

    Felicitaciones por el material. Soy profesora en ciencias naturales y no me dejo de maravillar de tan hermoso material.

    • Responder
      8 mayo, 2013

      Gracias Silvia por tu hermoso comentario. Trabajamos todos los días para ser mejores y nos alegra que sea de ayuda para vuestro trabajo.
      Un cordial saludo.

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