Mitose e meiose

Mitose e meiose distribuem material genético, mas não organizam essa distribuição da mesma maneira. A mitose normalmente conserva o número de conjuntos cromossômicos por núcleo resultante. A meiose reduz esse número ao separar homólogos numa primeira divisão, seguida da separação de cromátides numa segunda.

A comparação fica mais clara quando acompanhamos uma célula inicial com ploidia conhecida. Também precisamos distinguir replicação do DNA e divisão: a meiose típica envolve uma fase de replicação antes de duas divisões, sem uma nova fase S entre meiose I e meiose II.

Homólogos não são cromátides-irmãs

Em uma célula diploide, os cromossomos homólogos pertencem ao mesmo par e apresentam loci correspondentes. Eles podem carregar alelos diferentes. Não são, portanto, obrigatoriamente cópias idênticas.

As cromátides-irmãs resultam da replicação de um cromossomo. Cada uma contém uma molécula de DNA. Um cromossomo duplicado possui duas cromátides associadas; um par de homólogos duplicados reúne quatro cromátides.

Essa distinção define as divisões: a meiose I separa homólogos; a mitose e a meiose II separam cromátides-irmãs. Dizer apenas que “os cromossomos se separam” omite a informação necessária para reconhecer o mecanismo.

Mitose: uma distribuição que conserva a ploidia

Na prófase, os cromossomos se condensam e o sistema de divisão se organiza. Na mitose aberta típica, a desorganização do envoltório nuclear permite a interação do fuso com os cromossomos. O fuso depende de microtúbulos para a organização e a distribuição cromossômica. Na metáfase, os cromossomos duplicados se alinham na região equatorial e apresentam elevada condensação.

Na anáfase, as cromátides-irmãs se separam e migram para polos opostos. Na telófase, os conjuntos cromossômicos se reorganizam em núcleos. A citocinese divide o citoplasma e completa a produção de células separadas, embora divisão nuclear e citoplasmática sejam processos distinguíveis.

Uma célula $2n$ pode originar duas células $2n$ por mitose; uma célula haploide também pode realizar mitose e conservar $n$. Portanto, mitose não é exclusiva de células diploides nem se define por produzir sempre 46 cromossomos.

Divisões mitóticas contribuem para crescimento e renovação de tecidos em organismos multicelulares. Em determinados eucariontes unicelulares, integram a reprodução assexuada. Essas aplicações não tornam divisão e diferenciação sinônimos: produzir uma célula e alterar sua especialização são processos distintos.

Meiose I: pareamento, recombinação e redução

Na prófase I, os homólogos se associam. Pode ocorrer crossing-over entre cromátides não irmãs de cromossomos homólogos, trocando segmentos correspondentes. Essa recombinação contribui para gerar novas combinações de alelos.

Na metáfase I, os pares de homólogos se organizam em relação aos polos. A orientação de diferentes pares pode contribuir para a distribuição independente de cromossomos. Para loci ligados no mesmo cromossomo, porém, não devemos aplicar automaticamente a independência de todos os alelos.

Na anáfase I, os homólogos se separam, enquanto as cromátides-irmãs permanecem associadas. Ao fim dessa divisão, cada núcleo recebe um membro de cada par. O número de conjuntos foi reduzido, mas os cromossomos ainda estão duplicados.

Meiose II: separar o que ainda está duplicado

A segunda divisão não é precedida por nova replicação do DNA. Os cromossomos duplicados se organizam e suas cromátides se separam. O resultado típico a partir de uma célula diploide é um conjunto de quatro núcleos haploides, com cromossomos não duplicados.

A distribuição do citoplasma e o destino funcional dos produtos dependem do organismo e do processo. Não é correto converter a descrição “quatro núcleos haploides” na afirmação de que toda meiose produz quatro gametas funcionais equivalentes.

Em plantas, por exemplo, a meiose produz esporos no ciclo de vida; gametas são produzidos na geração haploide por divisões mitóticas. A associação direta entre meiose e formação de gametas deve ser aplicada ao contexto em que ela ocorre, não a todos os seres vivos.

Exemplo resolvido: acompanhar 2n = 6

Considere uma célula com três pares de homólogos. Antes da replicação, há seis cromossomos e seis moléculas de DNA. Depois da fase S, existem seis cromossomos duplicados e 12 moléculas de DNA.

Após a meiose I, cada célula possui três cromossomos duplicados e seis moléculas de DNA. Ela já é haploide: carrega um conjunto, ainda que cada cromossomo tenha duas cromátides. Depois da meiose II, cada produto possui três cromossomos e três moléculas de DNA.

Aqui, $C$ representa o DNA de um conjunto haploide não replicado. A tabela mostra por que quantidade de DNA e ploidia não podem ser tratadas como a mesma medida.

Variabilidade e erros de separação

Recombinação e distribuição dos homólogos contribuem para a variabilidade dos produtos meióticos. Isso não implica que cada produto seja obrigatoriamente diferente em todos os genes. A variabilidade observável depende dos alelos presentes e dos eventos ocorridos.

Na não disjunção, estruturas que deveriam separar-se permanecem juntas. Uma falha na meiose I envolve homólogos; na meiose II, cromátides. Os produtos podem apresentar quantidades cromossômicas diferentes das esperadas. O efeito depende do cromossomo e do contexto, sem permitir uma conclusão clínica a partir de um desenho genérico.

A mitose também não garante identidade absoluta sob qualquer condição: replicação, reparo e distribuição podem apresentar alterações. No modelo usual sem erros, ela conserva a informação genética e a ploidia entre os produtos.

Revisão por perguntas

Houve uma ou duas divisões? Os elementos separados eram homólogos ou cromátides? Houve replicação entre as divisões? Essas perguntas identificam o processo com mais segurança do que memorizar o número final de células.

Use núcleo e ciclo celular para revisar a contagem e leis de Mendel para conectar a separação cromossômica à transmissão de alelos.