Biologia & Geologia

Que estratégias de reprodução sexuada adoptam os seres vivos?

A meiose é um mecanismo de divisão nuclear típico dos seres vivos que se reproduzem sexuadamente, já que é responsável pela redução do número cromossomático de uma célula e, logicamente, da quantidade de DNA.

Uma célula que sofra meiose origina quatro células-filhas, possuindo cada uma delas metade do número de cromossomas da célula-mãe e um quarto do teor de DNA (n cromossomas e Q DNA). Além disso, estas quatro células-filhas são geneticamente diferentes, quer entre si quer em relação à célula-mãe. A meiose corresponde, por isso, à passagem da diploidia à haploidia.

A meiose permite a formação de gâmetas (meiose pré-gamética), de esporos (meiose pré-espórica) e pode mesmo ocorrer sobre o zigoto (meiose pós-zigótica) em seres mais simples como a Spirogyra (alga filamentosa).

Ao permitir a formação de gâmetas a meiose permite a ocorrência do mecanismo complementar, a fecundação, mantendo deste modo o número cromossomático específico da espécie que se reproduz sexuadamente.

Assim, por exemplo, o Homem que possui 46 cromossomas nas células somáticas (todas as células não sexuais), possui gâmetas (células sexuais) com 23 cromossomas, cada um deles com origem num cromossoma de cada par de cromossomas homólogos, mantendo, desta forma, uma informação genética semelhante. Caso não ocorresse a meiose para formar estes gâmetas, no momento da fecundação (junção do gâmeta feminino com o masculino), em vez de um ovo com 46 cromossomas formar-se-ia um ovo com 92 cromossomas, aumentando este número sempre que ocorresse fecundação.

Quando ocorre a fecundação, isto é, quando o gâmeta paterno se une ao gâmeta materno, ocorre a cariogamia, ou seja, a junção dos dois núcleos haplóides (núcleos com n cromossomas), formando-se um único núcleo diplóide (núcleo com 2n cromossomas).

Posteriormente ocorre a replicação do DNA (de 2Q passa a 4Q) e dá-se a plasmogamia, isto é, unem-se o citoplasma e as membranas citoplasmáticas dos dois gâmetas, formando-se o ovo ou zigoto (célula diplóide com 2n de cromossomas e 4Q de DNA).

Uma célula diplóide é aquela que possui pares de cromossomas homólogos no seu núcleo, isto é, um cromossoma de origem paterna e outro de origem materna, que transportam o mesmo conjunto de genes, possuindo, por esse facto, a mesma forma e tamanho. O cariótipo corresponde ao conjunto de cromossomas característico de uma célula, apresentando ainda uma forma e dimensões características.

Uma célula haplóide é aquela que possui apenas um cromossoma de cada par de cromossomas homólogos. No caso dos cromossomas sexuais, uma célula haplóide só possui o cromossoma X ou então o cromossoma Y, nunca os dois cromossomas. Por exemplo, um gâmeta é uma célula haplóide, pois possui apenas metade do número normal de cromossomas de uma célula somática.

A quantidade de DNA é dupla da quantidade de cromossomas, pois cada cromossoma é constituído por dois cromatídios unidos por um centrómero. Cada cromatídio é constituído por uma dupla cadeia de DNA enrolada em conjuntos de oito proteínas (histonas), constituindo os nucleossomas. Como cada cromatídio possui uma cadeia de DNA e um cromossoma possui dois cromatídios, cada cromossoma possui duas cadeias de DNA, logo, a quantidade de DNA é o dobro do número de cromossomas. Além disso, como os cromossomas são constituídos por DNA, que possui uma estrutura em dupla hélice, estes podem espiralizar ou desespiralizar a sua cadeia. Acresce ainda que estas cadeias podem condensar, sendo assim visíveis os cromossomas, mas, se a cromatina estiver descondensada, os cromossomas já não são visíveis.

A meiose é um processo de divisão nuclear que permite que uma célula diplóide origine quatro células haplóides. Este mecanismo é constituído por duas divisões: a divisão l, ou reducional, e a divisão II, ou equacional.

A divisão l deve o seu nome de reducional ao facto de durante as suas quatro etapas ocorrer a redução do número de cromossomas para metade, acompanhada, logicamente, de uma redução do teor de DNA. No final da divisão l formam-se duas células com n cromossomas e 2Q de DNA.

A divisão II é uma divisão equacional, pois o número de cromossomas mantém-se, embora o teor de DNA se reduza a metade. No final desta etapa, cada uma das duas células anteriormente formadas origina duas células, cada uma com n cromossomas e Q de DNA.

No final das duas divisões da meiose existem quatro células com n cromossomas e Q de DNA, tendo o número de cromossomas sido reduzido a metade e a quantidade de DNA a um quarto. A meiose, em linhas gerais, corresponde à ocorrência de duas mito­ses sucessivas numa célula, coincidindo a divisão II praticamente com a mitose e encontrando-se as maiores diferenças na divisão I.

Profase l

• Os cromossomas, já constituídos por dois cromatídios desde o período S da interfase, vão ficando sucessivamente mais condensados, tornando-se mais visíveis.
• Os dois cromossomas homólogos de cada par emparelham, constituindo esse conjunto um bivalente, díada cromossómica ou tétrada cromatídica, uma vez que cada cromossoma é constituído por dois cromatídios. O processo de emparelhamento designa-se por sinapse e consiste numa justaposição gene a gene entre os dois cromossomas homó logos. Durante a sinapse surgem pontos de cruzamento entre dois cromatídios de cromossomas homólogos, os pontos de quiasma. Ao nível dos quiasmas pode haver quebra dos cromatídios, podendo ocorrer trocas recíprocas de segmentos de cromatídios pertencentes aos dois cromossomas homólogos de cada bivalente, designando-se esse fenómeno por crossing-over.
• O invólucro nuclear e os nucléolos desagregam-se e vai-se constituindo o fuso acromático.
• Os fenómenos que ocorrem na profase l tornam-na longa, podendo, em alguns casos, durar semanas, meses ou anos. Ocupa cerca de 90% do tempo global da meiose.

• Etapa caracterizada pela desorganização nuclear, uma das mais importantes fases da meiose, sendo a fase preparatória para a redução cromossomática, além de introduzir variabilidade genética. Os cromossomas, finos e compridos, começam a condensar, tornando-se cada vez mais grossos, curtos e visíveis. Os cromossomas homólogos emparelham, originando as díadas cromossómicas ou bivalentes. Os genes de cada cromossoma homólogo justapõem-se, ocorrendo a sinapse. Os cromossomas individualizam-se nos seus dois cromatídios unidos por um centrómero. Deste modo, cada bivalente passa a ser constituído por quatro cromatídios e dois centrómeros, surgindo as tétradas cromatídicas. Durante a sinapse podem originar-se pontos de quiasma, isto é, pontos de cruzamento/recombinação entre os cromossomas homólogos. Nos pontos de quiasma pode ocorrer crossing-over, isto é, ocorrer uma troca de segmentos de cromatídios de cromossomas homólogos. O crossing-over é um dos responsáveis pela variabilidade genética, já que altera o conteúdo genético dos cromossomas homólogos. No final da profase l os cromossomas atingem o máximo da condensação, sendo grossos e curtos, diminuindo o número de pontos de quiasma. Os centríolos duplicam e migram para pólos opostos. Forma-se o fuso acromático, a partir de microfilamentos proteicos, com origem nos centríolos. Os microfilamentos proteicos originam uma estrutura radial à volta dos centríolos - os ásteres. A membrana nuclear e os nucléolos desorganizam-se. Os cromossomas prendem-se a filamentos do fuso acromático (fibrilas cromossómicas) através dos seus centrómeros, enquanto outros filamentos do fuso acromático ficam livres, indo de pólo a pólo (fibrilas contínuas). Nesta etapa não ocorre alteração nem do número de cromossomas (2n) nem do teor de DNA (4Q).

Metafase I

• É caracterizada pela formação da placa equatorial. Os bivalentes organizam-se no plano equatorial do fuso acromático, originando a placa equatorial. Cada bivalente é constituído por dois cromossomas homólogos e dois centrómeros (quatro cromatídios e dois centrómeros). O plano equatorial é definido pelos pontos de quiasma entre os cromossomas homólogos, estando os centrómeros voltados para os pólos opostos. A orientação dos cromossomas homólogos na placa equatorial é efectuada ao acaso, sendo um dos aspec tos que introduz variabilidade genética nos seres vivos que se reproduzem sexuadamente. Não ocorre alteração nem do número de cromossomas (2n) nem do teor de DNA (4Q).

Anafase I

Caracterizada pela ascensão polar dos cromossomas homólogos. Ocorre a separação dos cromossomas homólogos, migrando estes para pólos opostos, com a orientação já definida na metafase l. Cada cromossoma é constituído por dois cromatídios unidos por um centrómero, não ocorrendo, por este motivo, clivagem dos centrómeros. Esta etapa é responsável pela redução cromossómica que se verifica na meiose, assim como do teor de DNA. Durante esta fase o número de cromossomas é reduzido para metade (passa de 2n a n), assim como o teor de DNA (passa de 4Q a 2Q). O núcleo diptóide origina, no final da etapa, dois núcleos haplóides.

Telofase I

• Corresponde a uma etapa de organização nuclear. Esta etapa inicia-se com a chegada dos cromossomas homólogos aos dois pólos celulares, onde iniciam uma descondensação. Os cromossomas ficam novamente finos e compridos. O fuso acromático desagrega-se, os nucléolos reorganizam-se, assim como as duas membranas nucleares à volta dos dois pólos que contêm os cromossomas. Os dois núcleos formados têm, cada um deles, metade do número inicial de cromossomas, tendo-se passado de um núcleo diplóide (2n) para dois núcleos haplóides (n). Durante o decorrer da telofase l não ocorre alteração do número de cromossomas (n) nem do teor de DNA (2Q). A citocinese pode ocorrer durante as duas últimas etapas, levando à formação de duas células haplóides.

Divisão II

Profase II

Esta etapa é caracterizada por uma nova desorganização nuclear. Ocorre após uma interfase sem período de síntese (período S) e tem as características da profase mitótica. A cromatina condensa, tornando-se, por esse motivo, os cromossomas cada vez mais curtos e grossos. Os cromossomas individualizam-se nos seus dois cromatídios unidos por um centrómero. Os centríolos duplicam e migram para pólos opostos da célula. Formam-se os ásteres e um fuso acromático. O nucléolo desorganiza-se, assim como a membrana nuclear. Os cromossomas, através dos centrómeros, prendem-se às fibrilas cromossomáticas do fuso acromático. Durante a profase M não ocorre alteração do número de cromossomas (n) nem do teor de DNA (2Q).

Metafase II

Caracterizada pela formação da placa equatorial. Os cromossomas, constituídos por dois cromatídios e um centrómero, alinham-se no plano equatorial do fuso acromático. O alinhamento é efectuado pelos centrómeros, ficando os braços dos cromatídios voltados para fora. A metafase II é equivalente à metafase mitótica. Durante o decorrer da metafase II não ocorre alteração do número de cromossomas (n) nem do teor de DNA (2Q).

Anafase II

Caracterizada pela ascensão polar dos cromossomas-filhos. O centrómero cliva e os cromatídios de cada cromossoma separam-se, originando cada cromossoma dois cromossomas—filhos. Cada cromossoma-filho passa a ser constituído por meio centrómero e um cromatídio. Os cromossomas-filhos podem ser geneticamente diferentes devido à ocorrência de crossing-over durante a profase I. Ao contrário da anafase l, na anafase II não ocorre redução cromossomática, mas apenas redução no teor de DNA. A anafase II é equivalente à anafase mitótica. Durante a ocorrência da anafase II há redução do teor de DNA (passa de 2Q a Q), não existindo alteração do número de cromossomas (n).

Telofase II

Corresponde à etapa inversa da profase II, ocorrendo a organização nuclear. A membrana nuclear reorganiza-se à volta de cada conjunto de cromossomas-filhos (células-filhas). Os nucléolos reorganizam-se. O fuso acromático desorganiza-se. Os cromosso­mas tornam-se cada vez mais finos e flexuosos. A célula fica constituída por dois núcleos com o mesmo número de cromossomas, mas que podem ser geneticamente diferentes. Durante o decorrer da telofase II não ocorre alteração do número de cromossomas (n) nem do teor de DNA (Q). Cada uma das duas células formadas no final da telofase l origina duas novas células, o que significa que uma célula diplóide ao sofrer meiose origina quatro células haplóides. A citocinese pode iniciar-se durante a anafase II e prolongar-se pela telofase II.