Meiose: uma divisão para formar gâmetas
Meiose — processo de divisão nuclear que, a partir de uma célula diploide (2n), origina quatro células haploides (n) geneticamente distintas entre si, através de duas divisões sucessivas (Meiose I e Meiose II) precedidas de uma única replicação do ADN.
A meiose só é precedida de uma replicação do ADN, que ocorre antes da meiose I; entre a meiose I e a meiose II não há nova replicação.
As duas divisões da meiose têm naturezas diferentes:
- a Meiose I é uma divisão reducional, porque reduz o número de cromossomas de diploide para haploide, separando os cromossomas homólogos;
- a Meiose II é uma divisão equacional, mecanicamente semelhante a uma mitose, porque separa as cromátides-irmãs sem alterar o número de cromossomas.
A meiose é o processo que fundamenta a reprodução sexuada e que permite manter constante, ao longo das gerações, o número de cromossomas característico da espécie.
Meiose I — divisão reducional
Na meiose I, os cromossomas homólogos (cada um já com duas cromátides-irmãs, resultado da replicação) separam-se, reduzindo o número de cromossomas de 2n para n. Inclui quatro fases:
- Prófase I — os cromossomas homólogos emparelham-se (sinapse), formando pares chamados bivalentes ou tétrades; entre cromátides não-irmãs ocorre o crossing-over, visível como quiasmas, que se mantêm até à anáfase I.
- Metáfase I — os bivalentes alinham-se ao acaso na placa equatorial.
- Anáfase I — os cromossomas homólogos de cada par separam-se e migram para polos opostos; as cromátides-irmãs mantêm-se unidas pelo centrómero.
- Telófase I — formam-se duas células haploides, cada cromossoma ainda constituído por duas cromátides.
Meiose II — divisão equacional
A meiose II não é precedida de nova replicação do ADN. É mecanicamente semelhante a uma mitose: as cromátides-irmãs de cada cromossoma separam-se, sem que o número de cromossomas se altere (mantém-se haploide). Inclui prófase II, metáfase II, anáfase II e telófase II. No final, obtêm-se quatro células haploides a partir das duas células resultantes da meiose I.
Cromossomas homólogos
Cromossomas homólogos — par de cromossomas com a mesma sequência de genes (nos mesmos loci), um de origem materna e outro de origem paterna, com o mesmo tamanho e forma, embora possam conter versões diferentes (alelos) desses genes.
O emparelhamento (sinapse) dos cromossomas homólogos é exclusivo da prófase I da meiose e não ocorre na mitose — é este emparelhamento que possibilita o crossing-over. É importante não confundir cromossomas homólogos (dois cromossomas distintos, um de cada progenitor) com cromátides-irmãs (as duas cópias idênticas de um mesmo cromossoma replicado).
Crossing-over
Crossing-over — troca de segmentos de ADN entre cromátides não-irmãs de cromossomas homólogos emparelhados, durante a prófase I da meiose, visível citologicamente como quiasmas.
O crossing-over gera novas combinações de alelos maternos e paternos num mesmo cromossoma, combinações que não existiam em nenhum dos progenitores. Os quiasmas mantêm os homólogos unidos até à anáfase I, contribuindo também para a correta segregação cromossómica.
Segregação independente dos homólogos
Segregação (distribuição) independente dos homólogos — orientação ao acaso de cada par de cromossomas homólogos na metáfase I, de tal forma que a distribuição de cromossomas de origem materna e paterna pelas células-filhas é independente para cada par.
Em humanos (n = 23), este mecanismo gera, por si só, mais de 8 milhões (2²³) de combinações cromossómicas distintas possíveis nos gâmetas, mesmo antes de se considerar o efeito do crossing-over.
Meiose e mitose: semelhanças e diferenças
| Aspeto | Mitose | Meiose |
|---|---|---|
| N.º de divisões | Uma | Duas (Meiose I e Meiose II) |
| Resultado final | Duas células diploides, geneticamente idênticas entre si e à célula-mãe | Quatro células haploides, geneticamente distintas entre si |
| Sinapse e crossing-over | Não ocorrem | Ocorrem apenas na meiose I |
| Efeito sobre a ploidia | Equacional (não altera o número de cromossomas) | Meiose I é reducional; Meiose II é equacional, tal como a mitose |
Variabilidade genética resultante da meiose e da fecundação
A variabilidade genética entre descendentes resulta da ação conjunta de três fontes de acaso: o crossing-over, a segregação independente dos cromossomas homólogos na meiose, e a união ao acaso de gâmetas na fecundação. Em conjunto, estes três mecanismos tornam extremamente improvável que dois descendentes (não gémeos monozigóticos) sejam geneticamente idênticos.
Reprodução sexuada e fecundação
Reprodução sexuada — processo de reprodução que envolve, tipicamente, dois progenitores e a formação e posterior fusão de células especializadas haploides (gâmetas), produzidas por meiose, originando descendência geneticamente distinta dos progenitores e entre si.
A reprodução sexuada depende de dois processos com componente aleatória — a meiose e a fecundação —, sendo por isso a principal fonte de variabilidade genética intraespecífica nos seres com este tipo de reprodução.
Fecundação — união de dois gâmetas haploides (n), um de origem materna e outro paterna, originando uma célula-ovo (zigoto) diploide (2n), restaurando o número cromossómico característico da espécie.
A fecundação é complementar à meiose: enquanto a meiose reduz para metade o número de cromossomas, a fecundação duplica-o de novo, mantendo constante, ao longo das gerações, o número de cromossomas típico da espécie.
Hermafroditismo
Hermafroditismo — condição de organismos que produzem, no mesmo indivíduo, gâmetas masculinos e femininos (gónadas ou gametângios de ambos os sexos), podendo ocorrer autofecundação ou fecundação cruzada consoante a espécie.
Está presente em muitos invertebrados (por exemplo, minhocas e caracóis-terrestres) e em numerosas plantas com flor.
Vantagens e desvantagens evolutivas da reprodução sexuada
A reprodução sexuada tem custos evidentes: a produção de gâmetas especializados, a procura de parceiro, e o facto de apenas metade dos genes de cada progenitor ser transmitida à descendência. O principal benefício reconhecido é a geração de variabilidade genética, que aumenta a probabilidade de sobrevivência da população perante alterações ambientais, novos patogénios ou parasitas — ideia associada à hipótese da "Rainha Vermelha".
Gametogénese, gâmetas, gametângios e gónadas
A gametogénese é o processo de formação de gâmetas por meiose a partir de células especializadas (células germinativas). Os gâmetas são as células reprodutoras haploides. Os gametângios são as estruturas produtoras de gâmetas em organismos como algas, fungos e plantas. As gónadas são os órgãos produtores de gâmetas em animais (testículos e ovários).
Nos organismos com ciclo de vida diplonte (como os animais), as células germinativas das gónadas sofrem meiose diretamente para originar gâmetas. Nos ciclos haplodiplontes, os gâmetas formam-se por mitose a partir de células já haploides do gametófito, dentro de gametângios (por exemplo, anterídios e arquegónios em musgos e fetos).