Reproducción de los seres vivos

Una de las características universales que nos permite agrupar a los seres vivos es su capacidad de reproducirse. La vida no surge de manera espontánea, aunque en algún momento del pasado esta se originó gracias a la configuración de moléculas inertes, pero se trató de un proceso largo y azaroso, que tardó millones de años y que se desarrolló en condiciones ambientales muy diferentes a las actuales. No obstante, de algo estamos seguros en la actualidad: los sistemas vivos tienen la capacidad de auto reproducirse. La reproducción de los seres vivos ocurre en cada nivel de jerarquía biológica, desde las células que se dividen y dan lugar a nuevas células hasta especies que pueden producir nuevas especies en un proceso denominado especiación.

La reproducción de los seres vivos tiene como función principal asegurar la supervivencia y continuación de la especie. Esto implica dos procesos naturales, relacionados entre sí: la herencia y la variabilidad. La herencia es el proceso donde los caracteres biológicos se transmiten desde los progenitores a sus descendientes; mientras que la variabilidad, se refiere a las diferencias en las características de un individuo con respecto a otro u otros individuos, lo que involucra una variación en el material genético. Es entonces, cuando nos preguntamos cómo dos conceptos que parecieran contradictorio pueden estar relacionados entre sí, esto se debe a que los rasgos biológicos que se transmiten de padres a hijos generalmente no son idénticos y se diferencian en distintos grados, desde pequeños errores en la replicación del ácido desoxirribonucleico (ADN), hasta la adición de nuevos genes por parte de algunos de los progenitores.

La variación genética está relacionada a su vez con la adaptación de los individuos y la evolución; mientras más variación, mayor será la probabilidad de que alguno de los caracteres se imponga y se fije. Así, por ejemplo, una población que presente una alta variación genética tendrá mayor probabilidad de sobrevivir a las variaciones ambientales y, por lo tanto, transmitir su información genética a la siguiente generación. El equilibrio entre herencia y variación ha sido ampliamente estudiado, si la herencia fuera precisa las poblaciones no cambiarían nunca y probablemente tenderían a la extinción; en cambio, si la variación fuera excesiva, los sistemas biológicos carecerían de estabilidad y no podrían mantenerse en el tiempo.

Otra característica resaltante, universal y definitoria de los seres vivos es la posesión de un programa genético que permita la transmisión de los rasgos biológicos. Las estructuras encargadas de codificar esta información son los ácidos nucleicos, y podemos reconocer dos tipos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). En la mayoría de las formas de vida, la información genética se encuentra contenida en el ADN. La reproducción de los seres vivos permite que esta información (por medio de la herencia) sea transmitida de padres a hijos.

En los seres vivos podemos reconocer dos tipos de reproducción: la reproducción asexual y la reproducción sexual. A continuación, ampliaremos un poco más estos conceptos para complementar la información sobre la reproducción de los seres vivos.

Reproducción de los seres vivos de tipo asexual

Al referirnos a la reproducción de los seres vivos asexual, hablamos sobre la producción de nuevos individuos sin la participación de gametos o células sexuales durante el proceso, en donde solo hay un progenitor que no necesita de una pareja para reproducirse y que, por lo tanto, no cuenta con células u órganos reproductores especializados. En la reproducción asexual, los descendientes presentan la misma carga genética de su progenitor, siendo un clon de su antecesor. La mayoría de las formas de vida en la tierra presentan algún tipo de reproducción asexual, se encuentra presente en bacterias, arqueas, eucariontes unicelulares, hongos, plantas y algunos filos animales como los cnidarios, briozoos, anélidos, equinodermos y hemicordados. La reproducción asexual se caracteriza por ser rápida y de bajo coste de energético y de tiempo.

Entre las principales formas de reproducción de los seres vivos de tipo asexual encontramos:

Fisión o división binaria

Implica la división del cuerpo del progenitor en dos partes, las cuales se desarrollan hasta formar un individuo nuevo igual al progenitor. Este proceso inicia con la replicación del ADN, al concluir la replicación, las secuencias migran a los polos de la célula y comienza el proceso que permitirá la citocinesis o la división celular; al finalizar, se obtendrán dos células hijas. La fisión binaria se puede apreciar en arqueas, bacterias y eucariontes unicelulares como algunos protozoos, algas, levaduras y hongos unicelulares.

Dependiendo del plano en que se lleve a cabo la división, podemos clasificar a la fisión binaria en: regular, longitudinal, transversal y oblicua.

Fisión o división múltiple

En el caso de la división múltiple, el núcleo de las células progenitoras se divide repetidamente antes de la división del citoplasma, para finalmente dividirse y dar origen a numerosas células hijas, a diferencia de la fisión binaria, el citoplasma sufre una reducción por lo que las células hijas son mucho más pequeñas. En ciclos de vida alternantes, como se pueden apreciar en algunos protozoos, este tipo de división también es conocido como esquizogonia; sin embargo, si la división múltiple está precedida o asociada a la unión de gametos se le conoce como esporogonia. También se reconoce en algunas cianobacterias, actinobacterias y proteobacterias.

Gemación

En la gemación ocurre una división desigual del organismo, en donde el nuevo individuo surge como una proyección del progenitor (yema), hasta que desarrolla órganos semejantes a las del organismo parental, solo entonces procede a separarse de él. Este tipo de reproducción de los seres vivos podemos observarlo frecuentemente en poríferos, cnidarios y briozoos.

Gemulación

La gémula es una estructura reproductiva de las esponjas (Filo Porifera), formada por el agregado de células (arqueocitos) que se encuentran rodeadas de una capsula resistente (fibras de espongina con espículas). Se trata también de una estructura de resistencia, capaces de sobrevivir en estado de latencia a condiciones ambientales adversas, aunque el progenitor muera esta estructura se mantiene hasta que las condiciones sean adecuadas; también pueden ayudar a colonizar otros ambientes, ya que pueden ser difundidas por las corrientes de agua o transportadas por otros animales.

Fragmentación (en plantas) o escisión (en animales)

Se trata de un tipo de reproducción de los seres vivos que ocurre en organismos pluricelulares, donde estos pueden “separarse” en dos o más fragmentos, cada una de estas partes puede regenerar los órganos o estructuras faltantes, convirtiéndose en un individuo completo.

En animales, la división longitudinal o transversal del organismo progenitor puede dar lugar a dos o más organismos nuevos. Se puede observar en Platelmintos, Anélidos y Equinodermos. En plantas, las diversas partes pueden actuar como formas de origen de los nuevos organismos por estolones o por un proceso de regeneración.

Esporulación

otro tipo de reproducción de los seres vivos asexual que se lleva a cabo por medio de esporas o por endospora, que son células reproductoras con capas protectoras que hacen que sean más resistentes a las condiciones ambientales. Es un proceso que se ha identificado en plantas como los musgos y helechos, y en hongos.

Reproducción de los seres vivos de tipo sexual

En comparación con la reproducción asexual, este tipo de reproducción de los seres vivos necesita de la participación de dos progenitores, en donde cada uno aporta la mitad de su información genética por medio de células germinales especializadas, conocidas como células sexuales o gametos, las cuales al unirse en un proceso conocido como fecundación dan origen a un nuevo individuo. Este nuevo individuo, conocido como zigoto, contiene la información combinada de ambos progenitores, lo cual da origen a un individuo genéticamente único.

Al comparar la reproducción sexual con la asexual, apreciamos que la reproducción sexual presenta mayores desventajas con respecto a gasto energético, tiempo y coste negativo de los machos que no llegan a reproducirse. Sin embargo, la reproducción sexual se encuentra de manera casi universal en animales y plantas. La variabilidad presente en la reproducción sexual representa una estrategia ventajosa ante ambientes inestables, lo que les permite adaptarse mejor a los tiempos de cambios de las condiciones ambientales, y cuando un hábitat se encuentra saturado y aumenta la competencia por los recursos, la variabilidad ofrece la oportunidad de que individuos de una población sobrevivan al adaptarse a nuevos nichos ecológicos. Así que, a pesar de que la reproducción asexual es más eficiente, al producir cantidad de individuos con menos coste de energía y tiempo, son más vulnerables a la extinción debido a la poca flexibilidad genética que tienen.

Debemos separar entonces, la reproducción sexual en animales y plantas.

Reproducción sexual en animales

La reproducción de los seres vivos sexual y desde el punto de vista de los animales animales ofrece los siguientes escenarios:

Reproducción de los seres vivos biparental

Cuando hablamos de reproducción biparental, hacemos referencia a la producción de descendientes a partir de la unión de gametos (fecundación) procedentes de dos individuos genéticamente distintos. En este caso, los progenitores se pueden diferenciar según su sexo: macho y hembra, con algunas excepciones. Cada sexo cuenta con su propio sistema reproductor y se caracteriza por formar un solo tipo de células sexuales (espermatozoides u óvulos, en el caso de los animales) pero nunca ambos. La mayoría de los animales invertebrados y todos los vertebrados presentan sexos separados: dioicos.

La distinción entre machos y hembras se lleva a cabo considerando las células sexuales que producen. En animales, las hembras producen óvulos, células grandes, inmóviles, que almacenan sustancias alimenticias y nutrientes para aportar al desarrollo, y cuya cantidad es menor con respecto a las células sexuales masculinas. Los machos producen espermatozoides, que son células mucho más pequeñas, móviles y se producen de forma numerosa. Ambas células, se originan a través de un proceso de división celular conocido como meiosis.

Otra de las características a destacar en la reproducción de los seres vivos de tipo sexual, es el proceso de división celular conocido como meiosis. Consiste en dos divisiones nucleares en las cuales los cromosomas se dividen una sola vez, produciendo cuatro células con una parte de cada par de cromosomas homólogos, o un número haploide (n) de cromosomas. El resto de las células del cuerpo tienen dos pares de cromosomas (2n) y son conocidas como diploides. Gracias a este proceso es que se producen las células sexuales o gametos.

Durante la fecundación, los dos gametos haploides se unen para restaurar la cantidad normal de cromosomas (células diploides) de la especie. El zigoto, la célula que resulta de la fecundación, comienza a dividirse por medio de la mitosis, es decir, tiene la misma cantidad de cromosomas que los padres, aunque su información es diferente a la de ellos dado a la recombinación de las características parentales. La recombinación genética es la característica más importante de la reproducción sexual, a partir de ella, pueden obtenerse nuevas combinaciones genéticas en la población.

El hermafroditismo

Ya hablamos de los organismos dioicos, sin embargo, en la naturaleza también podemos encontrar animales monoicos. Siendo aquellos organismos en donde un solo individuo tiene tanto órganos masculinos como femeninos. Los organismos hermafroditas pueden auto fecundarse, pero la mayoría lo evitan, intercambiando sus gametos con otro individuo de la misma especie. Una ventaja del hermafroditismo con respecto a la reproducción biparental, es que todos los individuos son capaces de producir el doble de descendientes que una especie dioica, al menos, teóricamente.

Partenogénesis

En este caso, el embrión se desarrolla a partir de un óvulo sin fecundar, es decir, no se produce la unión de gametos masculinos y femeninos. La partenogénesis está ampliamente extendida entre los seres vivos, podemos encontrarla en distintos animales. Se reconocen los siguientes tipos de partenogénesis:

Paternogénesis ameiótica: En la formación de los óvulos no ocurre la meiosis, sino que se forma por mitosis. En este caso, los descendientes son clones del progenitor. Algunas lagartijas muestran este tipo de reproducción cuando carecen de machos.

Partenogénesis meiótica: Los óvulos haploides se forman por meiosis y el desarrollo puede ser inducido por el genoma masculino o pueden desarrollarse de forma espontánea. La condición diploide se recupera por medio de la duplicación de los cromosomas. No obstante, como es el caso de algunas abejas, la reina puede generar óvulos que pueden ser fecundados y darán origen a hembras diploides (reinas y obreras), y óvulos que no fecundados se desarrollarán para dar origen a machos haploides (zánganos); este tipo de determinación del sexo se denomina haplodiplidía.

Reproducción sexual en plantas

En plantas, la reproducción se caracteriza por ciclos de vidas complejos, con alternancia en organismos diploides y haploides.

Musgos (División Bryophyta)

La vida de los musgos comienza a partir con una espora (diploides), la cual cae en el suelo y da origen al gametofito (haploide). El gametofito es la forma visible del musgo, en donde se desarrollan las células reproductoras denominadas anteridios (células sexuales masculinas), se encuentran ubicados en hojas modificadas llamadas perigonios; mientras que los arquegonios (células sexuales femeninas) se encuentran en el perichaetum, grupo de hojas modificadas. Los musgos pueden ser dioicos y monoicos.

La fecundación se lleva a cabo en presencia del agua, los anteridios nadan hasta los arquegonios y fecundan al musgo dando origen al zigoto. El zigoto se desarrolla sobre el gametofito, dando origen así al esporofito, en donde se va a llevar a cabo la formación de las esporas (diploides), las cuales serán dispersas por el agua, el viento o los animales, dando inicio nuevamente al ciclo de vida.

Helechos (División Monilophyta, Clase Pterophyta)

Los helechos presentan una reproducción alternante donde el gametofito y el esporofito se presentan como dos estructuras independientes. El esporofito se caracteriza por ser la forma más desarrollada, cuenta con un tallo subterráneo y hojas conocidas como frondes. En el envés de los frondes se encuentran los esporangios, donde se originan las esporas por medio de la meiosis (diploides).

Cuando las esporas geminan en el suelo, dan origen a un gametofito subterráneo. En él se forman los anteridios y los arquegonios, que al fusionarse (fecundación) dan origen al zigoto. Del zigoto se desarrolla el esporofito.

Gimnospermas (Dibisión Spermatophyta, Subdibisión Gymnospermae)

Este grupo de plantas presentan una verdadera raíz, tallo y hojas, y se caracterizan porque el zigoto da lugar a semillas. A diferencia de las angiospermas, las semillas en gimnospermas no se encuentran rodeadas por ningún cuerpo carnoso (fruto).

En el caso de los pinos, el árbol actúa como el esporofito y da lugar a conos femeninos y masculinos. Los conos masculinos desarrollan granos de polen (gametos masculinos), mientras que los conos femeninos dan origen a óvulos (gametos femeninos). El viento se encarga de desplazar el polen hasta los óvulos permitiendo la fecundación y el posterior desarrollo de las semillas.

Angiospermas (Dibisión Spermatophyta, Subdibisión Angiosperma)

A diferencia de las gimnospermas, las angiospermas desarrollan órganos sexuales (flores) y las semillas se encuentran recubiertas por una estructura protectora y carnosa (frutos).

En las flores podemos reconocer los órganos reproductores masculinos (estambres), que se encuentran formado por un filamento y la antera; y los órganos reproductores femeninos (pistilo), que está formado a su vez por: el estigma, el estilo y el ovario. El polen (gameto masculino) se forma en la antera, mientras que los óvulos se forman en el ovario de la flor. Las flores pueden ser dioicas o monoicas.

En las angiosperma ocurre un proceso llamado polinización, en donde el polen es liberado y transportado hasta las estructuras sexuales femeninas. La polinización puede ser zoógama (por animales) o anemógama (por el viento). Tras la fecundación, el zigoto da origen a la semilla y el ovario se desarrolla para dar origen al fruto.

La reproducción de los seres vivos reúne procesos complejos y diferentes, que pueden variar según los reinos, filos, órdenes, familias e incluso en especies. Cada especie cuenta con estructuras especializadas para su reproducción, así como procesos característicos. Este artículo es un intento de resumir los principales procesos de reproducción que se pueden observar en la naturaleza.

Bibliografía

• Hickman, C. et al. 2010.
• Curtis, H. et al. 2008.