viernes, 7 de diciembre de 2012

Funciones de reproducción I: generalidades y reproducción asexual (2º A-B-D)

La característica más peculiar de los seres vivos es su capacidad para dar lugar a otros organismos parecidos a ellos mismos, capacidad que conocemos como reproducción. Este proceso permite que, aunque cada individuo en particular acabe muriendo al cabo de cierto tiempo, los seres vivos en general, y las especies de seres vivos que podemos observar, puedan seguir existiendo a lo largo de grandes periodos de tiempo. La vida ha existido en nuestro planeta desde hace unos 3.900 millones de años a pesar de que, evidentemente, ningún organismo haya vivido durante tanto tiempo.
Todos los seres vivos están formados por células que, a su vez, están vivas y, por lo tanto, tienen también la capacidad de reproducirse. En los organismos que están formados por una sola célula, la división de ésta para dar lugar a una nueva célula equivale a la reproducción de todo el organismo, pero en los organismos pluricelulares ambos procesos, la reproducción de las células y la reproducción del individuo, son diferentes, aunque estén relacionados.

La reproducción es un proceso que se da tanto en los individuos completos como en las células que los forman. Para que un individuo pueda reproducirse es necesario que lo hagan, al menos, algunas de sus células.

Aunque un organismo pluricelular no se vaya a reproducir necesita que algunas de sus células se dividan para sustituir otras células muertas, o para que el organismo se desarrolle. Pero no todas las células de un organismo pueden dividirse. En los organismos pluricelulares las células se diferencian, dejando de realizar ciertas funciones que son desempeñadas por otras células del individuo, y la reproducción no es una excepción a este hecho: la mayor parte de las células de un individuo adulto no pueden reproducirse, de modo que solo conservan esta capacidad unas pocas células en cada órgano, que reciben el nombre de células madre. Por último, es necesario que algunas de las células con capacidad de reproducirse se dividan para que pueda ocurrir la reproducción del individuo completo.

En los organismos pluricelulares la reproducción celular desempeña tres funciones diferentes: sustituir células muertas, permitir el desarrollo del organismo y hacer posible la reproducción del individuo del que forman parte.

Tipos de reproducción de los individuos

Existen dos mecanismos diferentes por los que puede tener lugar la reproducción de los individuos:
  • Reproducción asexual: en ella participa un solo individuo (progenitor) que se divide para dar lugar a varios individuos idénticos a él. Se produce en todos los moneras, hongos, protistas y algunos grupos de animales.
  • Reproducción sexual: supone necesariamente la participación de dos individuos, que mezclan su información genética, con lo que dan lugar a organismos que se parecen a los dos progenitores, pero son distintos a ellos. Se da en protistas, plantas y animales.
 Estos dos tipos de reproducción de los individuos necesitan dos mecanismos de reproducción celular. En los organismos que se reproducen asexualmente, o cuando las células se reproducen sin que lo haga el organismo completo, las células hijas son idénticas a la progenitora, y el proceso de división que han seguido se denomina mitosis. Este es el proceso que utilizan la mayor parte de las células de un individuo pluricelular a lo largo de su vida. Las células de un organismo que no se dividen o que se dividen mediante procesos de mitosis reciben el nombre de células somáticas.

Sin embargo, cuando un organismo pluricelular se va a reproducir sexualmente, utiliza para ello unas células especiales llamadas gametos. Estas células han reducido a la mitad la cantidad de ADN que tienen las células somáticas, de modo que cuando dos gametos procedentes de diferentes individuos se unen entre sí se forma una célula, llamada cigoto, que vuelve a tener la cantidad normal de ADN. Para que se formen los gametos es necesario que se produzca un tipo especial de división celular, llamada meiosis, que garantiza un reparto adecuado del ADN de la célula progenitora.

El hecho de que existan dos tipos diferentes de reproducción, asexual y sexual, se debe a que los dos tipos tienen ventajas e inconvenientes.

Ventajas Desventajas
Reproducción
asexual
No gasta energía en buscar pareja ni
en estructuras especiales

Es rápida

Produce muchos descendientes

Da lugar a individuos adaptados a su ambiente
No permite la aparición de nuevas
características en la población


Los nuevos individuos no pueden adaptarse a ambientes distintos
Reproducción
sexual
Permite la aparición de individuos
con características diferentes


Hace posible que algunos individuos se adapten a condiciones
diferentes
Gasto de energía en buscar pareja y
formar estructuras reproductivas

Es lenta

Produce pocos descendientes

Da lugar a individuos no siempre adaptados a su ambiente

La principal diferencia entre los dos sistemas de reproducción es el parecido que guardan los progenitores y sus descendientes, y las consecuencias que eso tiene para los organismos. La reproducción asexual produce individuos idénticos a sus progenitores. Si un individuo está bien adaptado a su ambiente, es decir, si tiene unas caracteristicas apropiadas para sobrevivir en él, la reproducción asexual tiene la ventaja de que sus descendientes tendrán esas mismas características, lo que será ventajoso si el ambiente se mantiene constante. Pero si el ambiente cambia, las características convenientes para sobrevivir en él también cambian, y los organismos que se reproducen asexualmente dejan de estar adaptados. En estas condiciones, los organismos que se reproducen sexualmente tienen ventajas, porque existe la posibilidad de que algunos de sus descendientes presenten características que les permitan sobrevivir en las nuevas condiciones.

La reproducción asexual es ventajosa cuando el ambiente es estable, mientras que la reproducción sexual tiene ventajas cuando el ambiente cambia, porque permite que puedan aparecer individuos con características distintas, algunos de los cuales pueden estar mejor adaptados a las nuevas condiciones.

Mecanismos de reproducción asexual

 La reproducción asexual se presenta en todos los organismos unicelulares, pero también en los pluricelulares que no tienen especialización en tejidos (hongos, algas), en la mayor parte de las plantas y en algunos tipos de animales. En algunos casos es el único tipo de reproducción que posee el organismo, como ocurre en bacterias y hongos, por ejemplo, pero es mucho más frecuente que las especies que se reproducen asexualmente también puedan hacerlo sexualmente. Además, muchos organismos que no tienen mecanismos de reproducción sexual sí que tienen algún tipo de mecanismo que les permite intercambiar información genética entre individuos, de modo que pueden dar lugar a nuevas combinaciones de características.

Organismos unicelulares

Todos los organismos unicelulares pueden reproducirse asexualmente mediante diferentes mecanismos, que se diferencian por el tamaño y tipo de los individuos hijos que se forman como resultado de la reproducción.
  • Bipartición: la célula se divide para dar lugar a otras dos de tamaños parecidos entre sí. Internamente, lo que ocurre es que la célula progenitora crece y duplica su ADN, y luego divide su citoplasma gracias a que la membrana se estrangula hasta partir la célula aproximadamente por la mitad. La bipartición se produce en bacterias, levaduras, algas unicelulares y protistas.
  • Gemación: es un proceso de división desigual, en el que una célula da lugar a otra u otras más pequeñas que ella, que después de separarse deberán crecer hasta dar lugar a un individuo adulto. Externamente se observa el crecimiento de una protuberancia en la célula progenitora, que va haciéndose más grande hasta que es de tamaño similar a la célula madre. Internamente, el núcleo de la célula se divide en el límite entre la célula progenitora y la yema. Es un proceso típico de algunas levaduras.

  • Esporulación: la esporulación es la formación de esporas, y las esporas son células especiales, envueltas en una cubierta protectora que les permite resistir cuando las condiciones ambientales hacen difícil la supervivencia del individuo. Algunos tipos de organismos, como los hongos, se reproducen siempre formando esporas, que pueden ser transformadas y quedar en reposo hasta que las condiciones ambientales les permiten germinar y dar lugar a otro nuevo hongo, pero hay otros organismos, como muchas bacterias, que se reproducen habitualmente por bipartición, pero que cuando las condiciones de su entorno se hacen difíciles (deshidratación, cambios de temperatura...) forman una espora, capaz de sobrevivir en esas circunstancias. En la mayor parte de los casos, la célula original muere, quedando solo la espora.
Reproducción asexual en plantas
Prácticamente todas las plantas pueden reproducirse de forma asexual por uno o varios mecanismos. En general, todas son capaces de reproducirse mediante esquejes, que son simplemente trozos de la planta que pueden dar lugar a la formación de individuos completos, gracias a que pueden regenerar todos los órganos de la planta. Los esquejes son muy utilizados en jardinería y agricultura como método rápido de propagación. Pero, además de la formación de esquejes, muchas plantas poseen mecanismos específicos de reproducción asexual:
  • Esporulación: algunas plantas, por ejemplo los helechos, son capaces de producir esporas que se esparcen y pueden germinar en condiciones ambientales adecuadas. En el caso concreto de los helechos, pero también de los musgos, la formación de esporas forma parte de un ciclo de reproducción alternante, que consiste en que la planta se reproduce alternativamente de forma asexual y sexual.
  • Gemación: en las plantas, la gemación incluye la formación de diferentes estructuras reproductivas específicas, que son órganos normales (raíces, tallos, hojas) modificados. Existen varios tipos de yemas diferentes:
    • Rizomas: son tallos subterráneos que crecen horizontalmente y que pueden dar lugar a raíces y brotes a partir de sus nudos. Es un mecanismo habitual en plantas de climas fríos, que pierden sus partes aéreas durante el invierno, y que al llegar la primavera rebrotan a partir de los tallos subterráneos que aún están vivos. También son muy empleados en agricultura.

    • Tubérculos: son también tallos subterráneos modificados y engrosados, que acumulan sustancias de reserva que sirven para que las futuras plantas se desarrollen hasta que puedan realizar la fotosíntesis para automantenerse. El ejemplo típico de tubérculo es la patata, que también es un ejemplo de cómo los tubérculos pueden utilizarse como alimento, gracias a la gran cantidad de sustancias de reserva que acumulan.

    • Estolones: son tallos rastreros, pero superficiales, que no tienen apenas hojas. Los nudos pueden desarrollar raíces y tallos verticales normales, a partir de los cuales nacen las nuevas plantas. Un ejemplo de propagación mediante estolones son las fresas.

    • Bulbos: son engrosamientos subterráneos del tallo, rodeados de hojas carnosas que acumulan sustancias de reserva. Dentro del bulbo se forma la estructura de la futura planta, incluyendo las yemas a partir de las cuales se desarrollará. Ejemplos típicos de bulbos son las cebollas y los ajos.

    • Apomixis: se trata de un mecanismo de reproducción asexual bastante típico entre los cítricos, que se da también en los manzanos, las zarzamoras o los mangos. Consiste en la formación de semillas sin que previamente se haya producido la fecundación. Se aprovecha frecuentemente en agricultura, para mantener las características convenientes de las plantas cultivadas.
    Reproducción asexual en animales
    La reproducción asexual se da también en varios tipos de animales, especialmente en invertebrados, pero también en algunos grupos de invertebrados como anfibios, reptiles o peces. En general, no es el único mecanismo mediante el cual se reproduce la especie, sino que todos los organismos que pueden reproducirse asexualmente lo hacen también sexualmente, de forma simultánea (como ocurre en las abejas, en las que la reproducción asexual y sexual da lugar a organismos diferentes) o alternativa, dependiendo de las condiciones ambientales.

    Existen varios mecanismos de reproducción asexual que se presentan en diferentes grupos de animales:
    •  Fisión o bipartición: se produce en varios tipos de animales, como las planarias. Consiste en la formación de dos individuos a partir de dos fragmentos de tamaño parecido de un único progenitor.

    • Gemación: El nuevo individuo se forma como un "brote" de pequeño tamaño a partir del progenitor, como ocurre en los cnidarios. En algunos casos los individuos recién formados permanecen unidos al progenitor, dando lugar a la formación de colonias, como los arrecifes de coral. En otros casos, en cambio, se forman a la vez un gran número de individuos, que se liberan rápidamente, con lo que el organismo se expande a gran velocidad (estrobilación).

    • Fragmentación: es la reproducción del organismo completo a partir de un trozo cualquiera de un organismo original. Es habitual en organismos coloniales, como las esponjas, pero también se da en otros más complejos como las planarias o algunas estrellas de mar, pero no todas. La fragmentación, es decir, la formación de un individuo completo a partir de un fragmento, no debe confundirse con la regeneración, que es la capacidad de volver a formar una parte del cuerpo que el animal había perdido.

    • Partenogénesis: es un tipo de reproducción asexual que se produce cuando un óvulo se desarrolla sin que se haya producido fecundación. Los animales tienen en cada una de sus células dos copias de cada cromosoma, por lo que se dice que son organismos diploides. Como resultado de la meiosis se forman los gametos, que tienen solo una copia de cada cromosoma, por lo que son haploides. Si se produce la unión de dos gametos, como ocurre en la reproducción sexual se forma de nuevo un individuo diploide. En la partenogénesis se forman individuos haploides, porque no se produce la unión de los gametos. Un ejemplo de partenogénesis es la reproducción de las abejas, en las que existen varios tipos de organismos: las reinas son diploides, mientras que los machos y las obreras son haploides, porque se desarrollan a partir de huevos no fecundados. Los machos producen gametos (las obreras no, porque son estériles) que pueden fecundar los óvulos formados por la reina, pero ésta también puede permitir el desarrollo de huevos no fecundados.

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