Resumo de biologia: Divisão celular: Meiose
Características da meiose
A meiose é um processo de divisão celular, onde uma célula, após duas divisões consecutivas, origina quatro células, geneticamente diferentes, com a metade da ploidia e do número cromossômico da célula original, sendo denominado uma divisão reducional (R!). Esse processo é importante na formação de gametas nos animais, esporos nos vegetais e na formação de organismos geneticamente diferentes nos fungos, algas e protozoários. A formação de células geneticamente diferentes fica a cargo do processo de separação dos cromossomos homólogos e do crossing over.
Graças a meiose, é possível manter a ploidia das espécies durante o processo reprodutivo, pois sempre que ocorre a redução da ploidia é possível a união de células haploides, resultando em estruturas diploides que podem originar novas células haploides em diferentes etapas, conforme o tipo de ciclo reprodutivo, mantendo sempre uma variação entre células 2n e n. Como é um processo reducional, que separa cromossomos homólogos, somente células com ploidias pares e igual ou maiores que 2n podem realizar o processo de meiose.
Ciclo celular e a meiose: Etapas da meiose (prófase I e metáfase I)
O processo de meiose ocorre em duas divisões consecutivas, a meiose I e a meiose II, ambas contendo as etapas de prófase, metáfase, anáfase e telófase. Durante a prófase I, a carioteca fragmenta, ocorre a organização das fibras do fuso, os centrossomos migram para os polos (no caso das células animais), os cromossomos homólogos iniciam a condensação e o pareamento, pois nessa fase ocorre o crossing over, ou permutação, processo de troca de segmentos de cromátides entre cromossomos homólogos, que aumenta a variabilidade nas células formadas.
Na metáfase I, os cromossomos estão na máxima condensação e alinham-se, ainda pareados com seus homólogos, na placa metafásica, orientados pelas fibras do fuso que estão conectadas aos centrômeros. A orientação aleatória dos cromossomos na placa metafásica aumenta a variabilidade genética das células finais formadas, pois diferentes combinações de cromossomos homólogos podem estar voltadas para cada polo da célula. Essa aleatoriedade é importante para a geração de combinações genéticas únicas nas células haploides resultantes da meiose.
Etapas da meiose: Meiose I (anáfase I e telófase I) e Meiose II
Durante a meiose I ocorre a separação dos cromossomos homólogos, processo que além de reduzir a quantidade de DNA entre as células, também é responsável pela redução da ploidia celular pela metade. Como a organização dos cromossomos na placa metafásica ocorre de maneira aleatória, a segregação dos cromossomos para os polos da célula é feita de modo independente, ou seja, podemos encontrar inúmeras combinações cromossômicas nas células formadas, contribuindo para a recombinação de genes que estão em diferentes cromossomos. Na telófase, ocorre a formação de dois novos núcleos, com a metade da ploidia da célula original, pois não há mais cromossomos homólogos, além da descondensação dos cromossomos e desorganização das fibras do fuso.
Assim que ocorre a citocinese, começam as etapas da meiose II, que seguem os mesmos eventos da mitose, ou seja, na prófase, ocorre a fragmentação da carioteca, condensação da cromatina, organização das fibras do fuso e migração dos centrossomos aos polos da célula. Na metáfase ocorre o alinhamento dos cromossomos na placa metafásica e na anáfase temos a separação das cromátides irmãs, formando, ao final da telófase e citocinese, quatro células, com a metade das informações e da ploidia da célula original.
Crossing over ou Permutação
O crossing over, também conhecido como permutação genética, é a troca de segmentos entre cromátides de cromossomos homólogos, processo que ocorre durante a prófase I da meiose, e é responsável pela recombinação de genes dentro de um mesmo DNA, aumentando a variabilidade genética nas células formadas no final da meiose.
Podemos dividir o crossing over em etapas: leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno e diacinese. No leptóteno, os cromossomos começam a condensar-se, no zigóteno há o emparelhamento entre os cromossomos homólogos, formando a sinapse, no paquíteno os cromossomos homólogos estão completamente pareados, formam estruturas chamadas tétrades ou bivalentes, e ocorre o crossing over, onde as cromátides irmãs de cromossomos homólogos se ligam em pontos específicos, chamados quiasmas, locais onde ocorrerá a troca de segmentos de DNA. Durante o diplóteno os cromossomos homólogos começam a se separar, mas permanecem conectados nos pontos de quiasma e na diacinese o processo de condensação se intensifica e os cromossomos se afastam, mas ainda permanecem conectados pelo quiasma.
É importante salientar que o crossing over não ocorre em todos os pares de cromossomos homólogos, e sua ocorrência é aleatória, isso significa que a quantidade e a localização dos pontos de permutação podem variar entre indivíduos e entre células filhas produzidas pela meiose, contribuindo para uma ampla diversidade genética em uma população.
Fatores que aumentam a variabilidade genética: Crossing over e a Segregação independente
Três eventos são importantes na geração de variabilidade genética das células: as mutações, o crossing over e a segregação independente. Desses fatores, os dois últimos ocorrem durante o processo de meiose, mas apesar de auxiliarem na formação de células geneticamente diferentes, não são capazes de originar novas características, processo que só é possível durante as mutações, mas o crossing over e a segregação independente são responsáveis pela recombinação gênica nas células finais formadas.
O crossing over ocorre durante a prófase I, com a troca de segmentos entre cromátides de cromossomos homólogos, recombinando genes que estão em um mesmo cromossomo, enquanto a segregação independente, ocorre devido a separação aleatória entre os diferentes cromossomos nas células durante a anáfase I, recombinando genes que estão em cromossomos diferentes.
Mesmo que a permutação e a segregação independente não formem novos alelos, elas são responsáveis pela combinação aleatória de características nos novos indivíduos, processo fundamental para a diversidade de uma população, aumentando as chances de adaptação das espécies às mudanças ambientais constantes, assim, combinações que não trazem vantagens a espécie acabam eliminadas, enquanto as características que melhor trazem benefícios aos indivíduos são selecionadas positivamente, aumentando as chances de sua propagação aos novos descendentes.
Variação na quantidade de DNA durante as divisões celulares (mitose e meiose) e identificação da ploidia durante a meiose.
Para que ocorra a mitose e a meiose, a fase S do ciclo celular é essencial, pois para geração de novas células, o material genético deve ser primeiro duplicado, antes de ser dividido, para que, na mitose, as células geradas tenham exatamente a mesma quantidade de DNA da célula-mãe e sejam geneticamente idênticas, enquanto na meiose, duas divisões consecutivas são necessárias para a formação de quatro células, primeiro separando cromossomos homólogos e por fim separando as cromátides irmãs, que podem ter recombinações entre si, gerando células geneticamente diferentes.
Para determinação da ploidia durante a meiose, seguimos o mesmo procedimento em relação a qualquer determinação de ploidia celular, ou seja, se durante a divisão, há presença de pares de homólogos duplicados, portanto, trata-se de uma célula diploide (2n), mas se não houver a presença de cromossomos homólogos duplicados, a célula é haploide (n). Um importante fator que devemos sempre lembrar é que, se em uma célula aparecer cromossomos homólogos pareados, trata-se de um processo de meiose, pois esse evento é característico dessa divisão e caso seja demonstrado células de um organismo diploide, mas sem os pares de homólogos, é sinal que a meiose I já ocorreu, estando essas células em processo de meiose II.