Los eucariontes, células con núcleo del dominio Eukarya, tienen (tenemos) algunas características muy extrañas que harían a nuestras primas Archaea y Bacteria arquear sus diminutas cejas, si las tuvieran. Un ejemplo es la reproducción sexual, una tecnología evolutiva muy avanzada que permite barajar y combinar los genomas de dos individuos para crear un organismo nuevo. Una de las particularidades de este proceso de reproducción sexual es que requiere manipular el número de copias del material genético que hay en algunas células.
Sexo, meiosis y estanterías
La mayor parte de las células de (por poner un ejemplo) un chimpancé pelado del género Homo tiene dos copias de su material genético. Podríamos asimilarlo a tener dos estanterías en nuestras células, cada una de ellas con los mismos libros. Por ejemplo, cada una de estas dos estanterías podría tener un ejemplar de El Origen de las Especies, uno de El Señor de los Anillos y uno de Orgullo y Prejuicio. Una de nuestras células, entonces, tendría dos copias de cada uno de estos títulos.
Aunque la verdad es que “copias” no es la palabra más indicada, ya que los dos genomas presentes en nuestras células casi siempre tienen diferencias entre ellos. Siguiendo nuestra analogía, quizá el ejemplar de El Origen de las Especies contenido en una de las estanterías es una primera edición, mientras que el de la otra estantería es una edición moderna. Quizá en una de las estanterías El Señor de los Anillos está en versión original, pero en la otra está traducido al español. O quizá al ejemplar de Orgullo y Prejuicio de una de nuestras dos estanterías le faltan un par de páginas, mientras que el otro está intacto.
Traspasando la analogía a términos técnicos de biología, cada título presente en nuestras estanterías (El Origen de las Especies) es un gen, mientras que cada ejemplar específico (El Origen de las especies, primera edición, tiene una página con una mancha de café) es un alelo. De esta forma una persona (o babosa, o árbol) tiene dos alelos de cada gen, y si a veces son distintos es porque estos organismos recibieron una copia de cada uno de sus progenitores. Sus progenitores a su vez, también tenían dos copias, una de cada uno de sus propios progenitores, que también tenían dos copias, una de cada uno de sus progenitores… Y así hasta los mismos comienzos de las células con núcleo. Esto es posible gracias a que hay un mecanismo para que cada progenitor pase solamente la mitad de su genoma, de otra forma el tamaño del genoma se duplicaría cada generación hasta ser insostenible. Este mecanismo es la meiosis.
La meiosis es una forma de división celular que crea cuatro células con una copia de su genoma (o haploide como se le dice técnicamente) a partir de una célula con dos copias (o diploide). En general, la meiosis se realiza para producir gametos, células sexuales como espermatozoides y óvulos cuya función es encontrar una pareja y fusionarse con ella para producir un individuo nuevo. Esta fusión de gametos convierte a dos células haploides en una célula diploide, que se desarrolla en un organismo nuevo.
Más adelante, este organismo nuevo volverá a hacer la meiosis para generar gametos, y el ciclo comenzará de nuevo. Como consecuencia de todo este proceso, nosotros (las células con núcleo) tenemos dos fases en nuestra vida (una haploide y una diploide) que se alternan entre ellas gracias al ciclo de meiosis y fusión.
La alternancia de generaciones
En seres humanos y otros animales esta fase haploide es efímera, ya que la meiosis da lugar directamente a gametos que no hacen nada más que fusionarse con otros gametos (o morir si no lo consiguen). Sin embargo, en otros seres vivos como algas o plantas terrestres la fase haploide puede alargarse hasta llegar a constituir un organismo completo e independiente. En estos organismos, la meiosis no produce gametos directamente, sino que resulta en células haploides capaces de crecer y formar un organismo entero sin necesidad de fusionarse con otras. A estas células haploides asexuales se las conoce como esporas, y a los individuos diploides que las producen “plantas productoras de esporas” o esporófitos.
Cuando las esporas se dispersan, encuentran un lugar adecuado y germinan, dan lugar a individuos completos y funcionales, pero que tienen una sola copia de su genoma. Estos individuos haploides, a su vez, fabrican gametos (también haploides) mediante división celular simple, y por ello se les llama “plantas productoras de gametos” o gametófitos. Finalmente, los gametos producidos por los gametófitos se fusionan, dando lugar a individuos diploides y cerrando el ciclo de vida. Debido a la presencia de estas dos fases que se suceden en el tiempo, a este tipo de ciclo de vida se lo conoce como alternancia de generaciones.
De esta forma, los organismos con alternancia de generaciones como algas y plantas terrestres son dos organismos en uno. Muchas veces (sobre todo en algas) el esporófito y el gametófito son prácticamente indistinguibles, pero en otros casos hay grandes diferencias entre ambos. En los musgos, por ejemplo, el organismo que vemos normalmente es el gametófito, la generación haploide. Los esporófitos diploides solo aparecen brevemente, y se reducen a un tallo pequeño que crece encima del gametófito y que depende completamente de éste para conseguir alimento y agua.
En el caso de los helechos la situación es la inversa. La planta grande que vemos normalmente es el esporófito diploide, que fabrica esporas haploides asexuales mediante esporangios que podemos ver muchas veces como pequeños bultos en las frondas. El gametófito, por su parte, es una estructura del tamaño de una uña que brota de las esporas en sitios húmedos. Cuando los óvulos de este pequeño gametófito son fecundados, el nuevo esporófito crece encima del gametófito y se convierte en la planta que vemos normalmente.
Finalmente, nos queda el caso de las plantas terrestres más complejas. Organismos como pinos, robles, tulipanes, geranios y coliflores, a las que en conjunto llamamos plantas con semilla. En estas plantas, la fase dominante del ciclo de vida es el esporófito. De hecho, es tan dominante que es común pensar que el gametófito no existe y que las plantas con semilla, al igual que los animales, producen gametos directamente, pero no es así.
Los granos de polen que producen las plantas con semilla no son gametos masculinos, sino gametófitos muy reducidos, compuestos de tan solo un puñado de células y fuertemente acorazados para sobrevivir en el mundo exterior y llevar su carga de gametos masculinos a (preferiblemente) otras plantas. El gametófito femenino, por su lado, permanece pegado a su planta madre y requiere por completo de ella para sobrevivir. Dependiendo de la especie puede tener desde un puñado a algunos miles de células, al menos una de las cuales es el valioso óvulo.
El caso de la alternancia de generaciones nos enseña que la vida puede tomar formas muy distintas a las que estamos acostumbrados. ¿Os imagináis que nosotros tuviésemos también gametófitos y esporófitos? Tendríamos dos tipos distintos de personas, quizá muy diferentes físicamente, algunos asexuados y otros interesados en poco más que en la reproducción sexual. ¿Cómo sería una sociedad así? ¿Qué tipo de relaciones y conflictos surgirían? Quizá alguien debería escribir una novela de ciencia ficción contemplándolo (no miro a nadie, Profesor Distopías).
Agradecimientos
El autor agradece a Don Helecho y a Mayuti por su ayuda revisando la entrada.
¿Quieres saber más?
Te invito a escuchar más en mi podcast, Biología de Tranquis
Lobato Cameselle, R. & Cidrás Ferradás, J. (2012), «Evolución vegetal: La conquista de la tierra firme«, Botánica II. Universidad de Vigo, p. 8.
