División celular y crecimiento de organismos

En este video hablaremos de división celular y crecimiento del organismo. Otra forma de plantearlo sería, ¿cómo estudiamos la fecundación? Ya hemos hablado un poco de esto en otros videos, pero recordemos que en las especies que se reproducen sexualmente, cada individuo comienza como una célula, la cuál es el resultado de la fusión entre un espermatozoide y un óvulo, es decir, entre dos gametos. Y cada uno de estos gametos tiene la mitad del material genético necesario para formar ese organismo. Así que una vez que se fusionan, es decir, una vez que la fecundación ocurre, se genera una célula diploide. Es decir, de manera individual, cada uno de estos gametos es haploide ya que tienen la mitad del material genético; y luego, una vez que se fusionan, el óvulo fecundado es diploide. Ahora bien, una vez que se fusionan, ese óvulo fecundado comenzará a dividirse y replicarse. Y así, después de un corto periodo, podríamos tener ocho células, cada una de las cuales proviene de una división anterior. Es decir, la primera célula se dividirá en dos, después esas dos se convertirán en cuatro, luego esas cuatro se convertirán en ocho, las ocho se convertirán en dieciséis, y así se seguirán dividiendo y dividiendo, hasta que antes de darnos cuenta, tendremos miles de millones de células. Entre 30 y 40 billones de células son necesarias para crear un hermoso organismo como el que tenemos aquí. Ahora bien, algunas preguntas interesantes son: ¿Cómo se produce esa división? ¿Las células serán idénticas? ¿Tendrán el mismo material genético? Y si es así, ¿cómo se diferencian entre ellas y forman todos los distintos tipos de células que conforman este atractivo organismo? Es decir, las células de la piel, las células del corazón, las células nerviosas. Y este proceso de división celular en el que una célula madre se divide en dos nuevas células hijas, cada una de las cuales es genéticamente idéntica a la célula madre, se conoce como mitosis. Así que profundicemos un poco más en la mitosis. Empezaremos con dos células hijas de una ronda previa de mitosis. Ahora bien, estas no serían células humanas, pues las células humanas contienen 23 pares o 46 cromosomas. Lo que estamos viendo son cuatro cromosomas en dos pares, así que es una célula eucariota o eucarionte. Y han codificado a los cromosomas por colores: dos de estos son azules y dos de estos son rojos. Y el material genético está dentro del núcleo, justo aquí. Ahora bien, estas largas hebras son los cromosomas en su forma no condensada. Y un cromosoma realmente se puede ver como una larga cadena de ADN, y va a tener segmentos de ese ADN que codifican para proteínas específicas, y a esos segmentos es a lo que llamamos genes. En un par de cromosomas determinado, se codifican los mismos genes, pero puede haber diferentes versiones del mismo gen. Quizá este gen de aquí contribuya al color del pelo, de alguna manera, y tal vez este otro contribuya de la misma manera, pero puede dar lugar a un color distinto de pelo. Así que a cada uno de estos cromosomas en un par los llamamos homólogos o pares homólogos. Están codificando los mismos genes. Son el mismo conjunto de genes, pero pueden tener diferentes versiones de esos genes o diferentes alelos. Así que eso es lo que estamos viendo aquí. Ahora bien, para prepararse para la mitosis, lo que veremos es que cada uno de estos cromosomas necesita replicarse, y una vez que lo hacen, la célula podría tener este aspecto. Puede ser complicado verlo aquí, pero a las dos copias que ahora se replican y se conectan en el centro, las llamamos cromátidas hermanas. Y podemos ver esto un poco más claro en las primeras fases de la mitosis. Entonces, primero, vemos que los cromosomas se condensaron en lo que clásicamente imaginamos como cromosomas cuando los observamos en un microscopio. Lo que sucede realmente es una preparación para la mitosis, una preparación para la división celular. Y entonces puedes ver estos dos pares homólogos, y puedes ver que cada uno de esos cromosomas ahora consta de dos cromátidas hermanas, una por aquí, otra por allá. A medida que avancemos en la mitosis, se separarán en cromosomas individuales que en realidad son solo copias unos de otros. Ahora, la otra cosa que estamos viendo en esta fase temprana de la mitosis es que la envoltura nuclear comienza a descomponerse; y eso es importante porque vamos a separar los cromosomas. Otra cosa que podemos observar —y en futuras clases de biología veremos esto con más detalle—, es que el huso mitótico se empieza a formar. Ahora bien, no tenemos que entrar en todos los detalles de las diferentes partes del huso mitótico, pero imagina un montón de estructuras formadas principalmente por proteínas que van a actuar para permitir que la mitosis ocurra, van a tomar los cromosomas, y los van a separar, para permitir que la célula cambie su forma con el fin de que sea capaz de dividirse. Después de eso, entramos en la fase media de la mitosis. Así que, ahora al entrar en las fases medias de la mitosis, podemos ver que los cromosomas están alineados en el centro. En realidad, se han unido al huso mitótico, lo cuál es importante porque esa es la maquinaria que va a tirar de ellos y llevarlos a los diferentes lados de la célula. Y a medida que continuamos a través de las fases medias de la mitosis, vemos justo allí que ahora esas cromátidas hermanas se separan y se convierten en copias una de la otra. Se convirtieron en copias unas de otras justo aquí, donde originalmente el ADN se replicó cuando no estaba en su forma condensada. Pero creo que ya ves a dónde va esto. A medida que el huso mitótico tira de estos cromosomas, entonces entramos en las últimas fases de la mitosis. Y puedes ver aquí que las cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas individuales, han sido jaladas a ambos lados de esta célula que ahora está alargada. Y puedes ver que una vez que están en esta etapa, se empieza a formar de nuevo una envoltura nuclear de cada lado, y entonces el huso mitótico se rompe. A esta división del citoplasma en dos células hijas se le conoce como citocinesis. Así que es bastante alucinante darse cuenta de que esto está sucediendo en tu cuerpo continuamente, y esto es lo que nos permitió a todos nosotros empezar como un organismo unicelular, es decir, un óvulo fecundado, y convertirnos en un organismo conformado por decenas de billones de células. Ahora, no hemos entrado en detalles aún. Aunque la gran mayoría de nuestras células tienen exactamente la misma genética, en realidad son capaces de diferenciarse, de expresar diferentes partes de la genética en función de los roles que deben desempeñar, pero hablaremos de ello en futuros videos. Además, es importante entender que la mitosis no sólo sirve para hacer crecer un organismo, también se trata del mantenimiento y la reparación de los tejidos de un organismo. Pero detengámonos por ahora y… Observa tus manos, tus brazos, mírate al espejo y date cuenta de que eres un organismo formado por entre 30 y 40 billones de células que comenzaron como una sola y que pasaron través de muchas, muchas, muchas rondas de mitosis.