BLOQUE  III - 9 - REPRODUCCIÓN. MODALIDADES

9) LA REPRODUCCIÓN

CONCEPTO DE REPRODUCCIÓN

 La reproducción tiene por objetivo la procreación de nuevos individuos a partir de los existentes. Es un fenómeno por el cual los seres vivos producen a expensas de su  propio cuerpo una célula o un grupo de células que mediante un proceso de desarrollo se transformarán en un nuevo organismo semejante al de origen.

 En los seres vivos se dan formas muy diversas de reproducción. No obstante, se pueden agrupar en dos modalidades diferentes:

- Reproducción asexual

- Reproducción sexual

La reproducción asexual. No existen ni fecundación ni gametos. Se lleva a cabo a partir de células somáticas ya que del organismo progenitor se separan determinadas partes de su cuerpo, puede ser también una sola célula, que están destinadas a formar un nuevo individuo completo.

 La reproducción asexual fue, probablemente, el primer mecanismo de reproducción que tuvieron los seres vivos, pues no requiere procesos tan complejos como los que se necesitan en la reproducción sexual.

 La reproducción asexual se presenta preferentemente en los organismos vegetales y en los unicelulares, mientras que en los animales se da, sobre todo, en los menos evolucionados.

La reproducción sexual.  Se caracteriza por la producción de células especializadas haploides: las células sexuales o gametos. Normalmente estas células no pueden desarrollarse por sí mismas y dar un nuevo individuo, necesitan unirse para formar una célula mixta de núcleo diploide, el zigoto o célula huevo. El proceso de fusión de ambos gametos para formar el zigoto recibe el nombre de fecundación.

 La reproducción sexual es la forma más extendida e importante de reproducción. Prácticamente todos los seres vivos, incluso los organismos unicelulares, tienen reproducción sexual. La reproducción sexual está íntimamente relacionada con la evolución de los organismos.

DIFERENCIAS ENTRE AMBOS TIPOS DE REPRODUCCIÓN

Diferencias formales:

- La reproducción asexual se lleva a cabo a partir de células somáticas.

- En la reproducción sexual intervienen células germinales especializadas: los gametos.

Diferencias genéticas:

- Reproducción asexual: No produce variabilidad genética al existir sólo mitosis.

- Reproducción sexual: Produce variabilidad genética mediante la recombinación genética en la meiosis y mediante la fecundación.

CICLOS BIOLÓGICOS

 Un ciclo biológico o ciclo vital es la serie progresiva de cambios que experimenta un individuo o una sucesión de éstos entre dos procesos de fecundación

 Según la posición relativa que adquieran la fecundación y la meiosis dentro del ciclo biológico de un ser vivo podremos clasificar su ciclo biológico como: haplonte, diplontes o diplohaplonte.

Haplontes. En este tipo de ciclo biológico el zigoto diploide originado por fecundación experimenta la meiosis (R!) y da lugar a cuatro células haploides o esporas asexuadas que se desarrollan dando origen a un individuo adulto haploide (n). Éste formará gametos sin mediar la meiosis. Se trata de un ciclo en el que la meiosis se encuentra inmediatamente después de la fecundación. Son haplontes algunas especies de algas, hongos y protistas.

Diplontes. Con los diplontes sucede todo lo contrario ya que la meiosis (R!) no está después de la fecundación sino que la precede. El individuo adulto es diploide (2n) y sólo los gametos son haploides (n). Tienen un ciclo diplonte los animales y algunas especies de unicelulares, de algas y de hongos.

Diplohaplontes o haplodiploides. Del zigoto se desarrolla, como en los diplontes, una generación diploide en la que tiene lugar la meiosis (R!), no para producir gametos, sino para dar células haploides, esporas, cada una de las cuales desarrolla un organismo haploide productor de gametos.  En algunas especies, como Ulva lactuca, las generaciones haploide y diploide son morfológicamente semejantes. En otras, como ocurre con los musgos, helechos y plantas superiores, ambas generaciones presentan diferentes aspectos. Los ciclos diplohaplontes son característicos de la mayoría de los vegetales.

EJEMPLO DE UN CICLO HAPLONTE

 En la Figura vemos el ciclo haplonte en un alga. El zigoto (A), 2n, en lugar de desarrollarse y dar lugar al alga, sufre la primera (b1) y la segunda división de la meiosis (b₂) dando cuatro células haploides (n). Éstas (B) se desarrollan y cada una forma un organismo haploide (D). En ciertas zonas de este (d₁) sin necesidad de la meiosis se producen los gametos (E). La unión de los gametos, fecundación (f) da lugar al zigoto (A), cerrándose el ciclo.

EJEMPLO DE UN CICLO DIPLONTE: LAS AVES

 Como ejemplo de ciclo diplonte tenemos el caso de las aves, que sería extensible al de muchos otros animales. En ellas los adultos son diploides y por meiosis producen gametos haploides. Éstos se unen (fecundación) y producen un zigoto diploide, que se desarrolla y da un nuevo individuo.  En este tipo de ciclo predomina la fase diploide mientras que la fase haploide queda reducida a los gametos.

EJEMPLO DE UN CICLO DIPLOHAPLONTE: LOS MUSGOS

 Los musgos, tal y como frecuentemente los vemos, forman unas matitas almohadilladas. Cada matita: gametofito, tiene n cromosomas y está constituida por una serie de ramitas con pequeñas hojas de color verde. En los extremos de algunas ramitas se desarrollan los órganos reproductores masculinos: los anteridios, en el interior de los cuales, sin necesidad de la meiosis, se forman los gametos masculinos: los anterozoides. En los extremos de otras ramitas se forman los órganos reproductores femeninos: los arquegonios, y en su interior una única célula reproductora femenina: la oosfera. En condiciones de humedad se abren los anteridios y salen los anterozoides, flagelados, que nadan hasta los arquegonios y fecundan la oosfera. Se forma así una célula con 2n cromosomas: el zigoto. A partir de éste se desarrolla una estructura 2n: el esporofito, formado por un filamento y una cápsula.  En el interior de la cápsula se produce la meiosis, formándose células con n cromosomas. Estas células darán lugar a las esporas, también con n cromosomas, a partir de las cuales se desarrollará el gametofito cerrándose el ciclo.

Vemos que en los musgos la fase haploide o gametofito predomina sobre la fase diploide o esporofito. Por el contrario, en lo helechos, es la fase diploide la predominante y la fase haploide queda reducida a una simple laminilla de pequeño tamaño. Un caso extremo de reducción se observa en las plantas con flor: las fanerógamas.

REPRODUCCIÓN SEXUAL

 Como ya se ha dicho, en la reproducción sexual intervienen gametos y es un proceso  que produce variabilidad genética mediante la recombinación genética en la meiosis y mediante la fecundación.

FORMACIÓN DE LOS GAMETOS

 En los seres unicelulares los gametos se forman a partir de la propia célula por un proceso de meiosis y diferenciación.

 En los seres pluricelulares se forman en órganos especializados. En las plantas estos órganos reciben el nombre de gametangios. Éstos se llaman anteridios si producen gametos masculino: anterozoides, y arquegonios si producen gametos femeninos: oosferas. En los animales los órganos productores de los gametos son las gónadas: testículos, las gónadas masculinas donde se forman los espermatozoides y ovarios las femeninas, donde se forman los óvulos.

GAMETOGÉNESIS EN LOS ANIMALES

 La transformación de las células germinales en gametos constituye la gametogénesis.

 En los animales la gametogénesis da lugar a gametos femeninos: óvulos, en las hembras, y gametos masculinos: espermatozoides, en los machos. La formación de óvulos y espermatozoides son procesos que presentan grandes similitudes. No obstante, existen importantes diferencias, por lo que hay que distinguir una gametogénesis masculina: espermatogénesis y una gametogénesis femenina: ovogénesis.

a) ESPERMATOGÉNESIS

 La formación de los espermatozoides tiene lugar en las gónadas masculinas: los testículos. En los vertebrados y en los insectos los testículos son órganos compuestos por numerosos túbulos seminíferos que convergen en conductos comunes que llevan el esperma maduro al exterior. El examen microscópico de estos túbulos seminíferos permite reconocer fácilmente el curso de la espermatogénesis y distinguir sus diferentes fases.

1ª) Fase de proliferación o multiplicación: Pegadas a la pared del túbulo se encuentran unas pequeñas células (2n) que se multiplican activamente por mitosis, son las espermatogonias (b).

2ª) Fase de crecimiento: Las espermatogonias que quedan hacia la luz del túbulo experimentan una etapa de crecimiento y pasan a denominarse espermatocitos primarios o de primer orden (c).

3ª) Fase de maduración: Los espermatocitos primarios van a sufrir la primera división de la meiosis transformándose en espermatocitos secundarios (e). La segunda división de la meiosis produce unas células haploides llamadas espermátidas (a); por cada espermatocito primario se producen cuatro espermátidas.

4ª) Fase de diferenciación o espermiogénesis: Las espermátidas no son todavía los gametos, antes deben experimentar una serie de transformaciones anatómicas, etapa llamada espermiogénesis, al final de la cual quedarán convertidas en espermatozoides (d). Éstos están formados  por las siguientes partes: cabeza, pieza intermedia y la cola o flagelo.

 En ciertos animales, como los crustáceos decápodos, los espermatozoides no tienen flagelo, siendo incapaces de nadar.

b) OVOGÉNESIS

 El desarrollo de los óvulos tiene lugar en las gónadas femeninas: los ovarios. En este órgano, las células madres germinales sufren un complicado proceso en el que se pueden distinguir las siguientes fases:

1ª) Fase  de proliferación o multiplicación: Las células madres germinales (2n)  se multiplican por mitosis dando ovogonias (2n).

2ª) Fase de crecimiento: Las ovogonias atraviesan una fase de crecimiento y se convierten en ovocitos de primer orden (ovocitos I), también con 2n cromosomas. A diferencia de la espermatogénesis el crecimiento es considerable, ya que el óvulo es el gameto portador de la mayoría de las sustancias necesarias para el desarrollo del embrión.

3ª) Fase de maduración: Una vez que el ovocito primario ha completado su crecimiento está ya preparado para atravesar las dos divisiones de la  meiosis y transformarse en una célula haploide con n cromosomas: la ovótida.

 Una peculiaridad muy importante de la ovogénesis es que durante la meiosis el ovocito no se divide en  cuatro células iguales sino que la mayoría del citoplasma queda en una sola de ellas, la que dará lugar al óvulo. Así, cada ovocito primario da lugar a un único óvulo. Las otras tres células restantes, muy pequeñas, se denominan corpúsculos polares y se trata en realidad de gametos abortivos que permanecen un tiempo adosados al óvulo hasta que terminan por atrofiarse y desaparecer.

4ª) Fase de diferenciación: La ovótida se transforma en el óvulo.  En general no se trata de una fase de transformaciones tan acusadas como las que suceden en el espermatozoide.

El óvulo es una célula haploide de gran tamaño, pues almacena sustancias nutritivas en forma de granos de vitelo. Como cualquier otra célula está recubierto por la membrana plasmática. Pero en la mayor parte de los animales existen otras membranas de gran espesor envolviendo a la membrana plasmática.

FECUNDACIÓN EN ANIMALES

Concepto: Se da el nombre de fecundación a la fusión de los dos gametos seguida por la unión de sus núcleos.

Consecuencias: La fusión de los gametos activa al óvulo, de manera que éste empieza a desarrollarse. La unión de los dos núcleos da lugar a un sólo núcleo diploide en el que se mezclan las informaciones genéticas de dos progenitores diferentes. Por lo tanto, la fecundación acarrea dos fenómenos diferentes: la activación del huevo y la mezcla de caracteres hereditarios.

FORMACIÓN DE LOS GAMETOS EN LAS PLANTAS CON FLOR

 Las plantas con flor reciben el nombre de fanerógamas. Estas plantas han conseguido que su reproducción no dependa del medio acuático, como sucede en las algas, musgos y helechos. Para ello se valen de dos "inventos" evolutivos de gran importancia:

1º- La polinización asociada con la aparición de las flores.

2º- La semilla y el fruto.

LA FLOR

 Definiremos la flor como el aparato reproductor de las fanerógamas.

 En esencia, la flor es un tallo sobre el que se disponen una serie de órganos que tienen diferentes aspectos según la función que realizan. Todos estos órganos se encuentran situados sobre un ensanchamiento del pedúnculo floral llamado receptáculo. En una flor hermafrodita típica vamos a encontrar, de afuera hacia dentro, las siguientes partes:

1ª- Una envuelta formada por una hojitas de color verde, los  sépalos, el conjunto de los cuales recibe el nombre de cáliz.

2ª- Una segunda envuelta formada por una serie de piezas, frecuentemente coloreadas, y que reciben el nombre de pétalos. Al conjunto de los pétalos se le denomina: la corola. Su función es la de atraer a los animales, insectos, por ejemplo, que deben polinizar a la planta.

 Cáliz y corola forman el perianto y son piezas estériles que envuelven a los elementos sexuales: los estambres y los carpelos.

3ª Al conjunto de los estambres se denomina: el androceo. El androceo es el aparato reproductor masculino. Cada estambre consta, a su vez, de un filamento por el que está unido al resto de la flor y de una antera. Cada antera está formada por dos tecas repletas de granos de polen. 

4ª- Los carpelos forman el gineceo o aparato sexual femenino de la planta. En un carpelo distinguiremos tres partes: Ovario, estilo, estigma. En el interior del ovario se encuentran los rudimentos seminales que contienen el gameto femenino u óvulo.

FORMACIÓN DE LOS GAMETOS EN LAS PLANTAS CON FLOR

Formación del grano de polen. En los estambres cada teca tiene dos sacos polínicos en cuyo interior están las células madres de los granos de polen. Cada una de éstas formará por meiosis cuatro células haploides con un sólo núcleo: las microesporas masculinas.

 Cada microespora dará lugar a un grano de polen. Para ello se rodea de dos envueltas: una más interna y delgada, la intina, y otra muy gruesa, la exina, decorada con relieves característicos en cada especie. El núcleo (n) se va a dividir por mitosis dando dos núcleos n: el núcleo generativo y el núcleo vegetativo.

Formación del saco embrionario. En los carpelos, en el interior de los ovarios, se encuentran los rudimentos seminales u óvulos. Cada uno está unido al ovario por el funículo y protegido por dos envueltas celulares: una más externa, la primina, y otra más interna, la secundina. Ambas lo rodean dejando un orificio: el micropilo. Más al interior encontramos una masa de células: la nucela, una de las células de la nucela: la célula madre del saco embrionario, se desarrolla considerablemente y por meiosis da cuatro células con n cromosomas. Generalmente, tres de ellas degeneran y la que perdura se divide varias veces (tres, normalmente) formando el saco embrionario. Cada saco embrionario contiene ocho células (n). Las tres superiores son las sinérgidas, una de las sinérgidas, la central, es el gameto femenino u oosfera; otras dos son las centrales, y en la parte opuesta a las sinérgidas, se encuentran las antípodas. Las dos sinérgidas y las tres antípodas no tienen ninguna función y después de la fecundación desaparecen.

FECUNDACIÓN EN LAS PLANTAS CON FLOR 

 Una vez el grano de polen ha llegado al estigma de la flor ésta produce sustancias que van a provocar la formación por parte del grano de polen de un largo tubo: el tubo polínico. Éste penetra por el estilo y se dirige hacia el micropilo. Por el interior del tubo polínico se trasladan el núcleo vegetativo y el núcleo generativo. Este último, según va descendiendo al encuentro de la oosfera, se divide, por mitosis, en dos núcleos. Se forman así los dos anterozoides o gametos masculinos. Una vez que el tubo polínico ha contactado con uno de los sacos embrionarios presentes en el ovario, ambos anterozoides pasan a su interior y el núcleo vegetativo desaparece. Uno de los anterozoides se fusiona con la oosfera y formará un núcleo 2n que dará lugar al embrión (ver animación); el otro se une con los dos núcleos centrales del saco embrionario formando un núcleo 3n que dará lugar al tejido nutritivo de la semilla llamado: albumen o endospermo. Vemos que en el interior del saco embrionario se produce una doble fecundación.

EL FRUTO Y LA SEMILLA