En el proceso biológico reproductivo existen dos tipos de reproducción: la reproducción sexual o generativa y la reproducción asexual o vegetativa. Ambas permiten la continuidad de las especies, pero lo hacen mediante mecanismos celulares y genéticos muy distintos, lo que tiene consecuencias directas sobre la diversidad biológica, la velocidad de multiplicación y la capacidad de adaptación de los organismos al medio ambiente.
Un ser vivo u organismo se caracteriza por la capacidad de desempeñar las funciones básicas de la vida y, entre ellas, la reproducción, que le permite producir copias similares de sí mismo, tanto asexualmente a partir de un único progenitor, como sexualmente a partir de al menos dos progenitores. Comprender estas diferencias es clave para entender cómo evolucionan las poblaciones y por qué algunas especies se reproducen de una forma u otra dependiendo del entorno en el que viven.
¿Qué es la gemación?
La gemación es uno de los diferentes tipos de reproducción asexual, en la que la producción de un nuevo ser se da mediante la formación de prominencias, llamadas yemas, sobre el cuerpo del organismo progenitor, que crecen y se desarrollan, pudiendo permanecer unidos al progenitor o separarse de él.
Desde un punto de vista biológico, la gemación es una división desigual del cuerpo del progenitor. El individuo original conserva el mayor volumen de citoplasma y estructura, mientras que la yema o brote comienza siendo una pequeña protuberancia que contiene células con el mismo material genético que el organismo padre. Con el tiempo, esa yema aumenta de tamaño, se diferencia y puede terminar constituyendo un organismo completo.
El origen del término gemación procede del latín geminus, que significa “gemelo”. El nuevo individuo es, en efecto, un “gemelo genético” del progenitor, ya que ambos comparten la misma información hereditaria al no producirse intercambio de ADN con otro organismo. Sin embargo, pese a esta similitud genética, las condiciones ambientales pueden hacer que desarrollen diferencias en tamaño, forma o estado fisiológico.
La gemación se observa en organismos unicelulares como algunas levaduras y protozoos, y también en organismos pluricelulares como ciertas plantas y animales invertebrados (esponjas, hidras, corales y algunas medusas). Se trata, por tanto, de un mecanismo muy extendido en la naturaleza, especialmente en especies que viven fijas a un sustrato o en ambientes acuáticos donde el intercambio de gametos sería más costoso.
Reproducción asexual
Este tipo de reproducción se caracteriza por involucrar un solo individuo progenitor. La reproducción se lleva a cabo, en la mayoría de los casos, mediante mitosis, donde la división celular ocurre y produce dos o más células genéticamente idénticas entre ellas.
Es un tipo de reproducción en la que no existe fecundación; en consecuencia, no existe intercambio de ADN entre individuos distintos. El nuevo ser vivo mantiene, en líneas generales, las características del ser que lo originó. Por esta razón, se habla de descendencia clónica o de clones, es decir, copias genéticas del organismo progenitor.
Existen gran variedad de plantas cuya reproducción puede ser sexual o asexual, mediante brotes, raíces subterráneas o tallos rastreros. En estos casos, una misma especie puede alternar entre ambos tipos de reproducción: reproducción asexual para multiplicarse rápidamente cuando las condiciones son favorables y reproducción sexual para generar variabilidad genética cuando el entorno es más cambiante.
Otros organismos, como las estrellas de mar, pueden regenerarse luego de la pérdida de alguna parte de su cuerpo, y otros tantos pueden multiplicarse en grandes cantidades al dividirse asexualmente numerosas veces. En muchos invertebrados marinos, la regeneración, la fragmentación y la gemación se combinan como estrategias reproductivas y de supervivencia.
Además de la gemación, la reproducción asexual incluye otros procesos muy importantes como la fisión binaria (típica de procariotas como bacterias y arqueas), la esporulación (presente en hongos, algunas plantas y bacterias), la fragmentación y la partenogénesis, entre otros. Todos ellos comparten un rasgo fundamental: un único individuo es suficiente para originar la nueva descendencia, sin necesidad de pareja.
La reproducción sexual
La reproducción sexual se caracteriza por la participación de dos células originadas por meiosis que se unen mediante la fecundación. Estas células sexuales o gametos (generalmente un óvulo y un espermatozoide en animales, o gametos masculinos y femeninos en plantas) contienen la mitad del número de cromosomas del individuo adulto.
Tienen que participar dos progenitores que transmiten su ADN al descendiente y, por consecuencia, existen diferencias genéticas entre progenitores y descendencia, así como entre los propios descendientes. Esta variación se debe a la combinación de genes que se produce durante la meiosis (por recombinación genética) y a la unión al azar de gametos durante la fecundación.
La reproducción sexual, pese a requerir más energía y tiempo (búsqueda de pareja, producción de gametos, cortejo, fecundación, desarrollo embrionario), tiene una gran ventaja: genera diversidad genética. Esta diversidad aumenta la probabilidad de que, dentro de una población, existan individuos con características que les permitan sobrevivir y reproducirse en condiciones ambientales cambiantes o frente a nuevas enfermedades.
En algunos organismos, como las levaduras, existe la posibilidad de alternar entre reproducción asexual (por gemación) y reproducción sexual, dependiendo de las condiciones ambientales. En ambientes ricos en nutrientes suelen usar la forma asexual por su rapidez, mientras que ante situaciones de estrés o escasez pueden activar mecanismos sexuales para aumentar la variabilidad genética.
¿Cómo se lleva a cabo la gemación?
La reproducción asexual es la reproducción que ocurre sin interacción entre dos miembros de la misma especie. Las células se dividen usando mitosis, donde se copia cada cromosoma antes de dividirse el núcleo, con cada célula nueva recibiendo la misma información genética. En el caso de seres unicelulares, se forma un abultamiento que se denomina yema en cierta porción de la membrana plasmática. El núcleo de la célula progenitora se divide y uno de los núcleos hijos pasa a la yema. Bajo condiciones favorables, la yema puede producir a la vez otra yema antes de que se separe finalmente de la célula progenitora.
A nivel unicelular, es un proceso de mitosis asimétrica que se da en algunos seres unicelulares, como las levaduras. Un organismo unicelular está formado por una única célula. Ejemplos de organismos unicelulares son las bacterias, las algas microscópicas, algunos hongos y los protozoos. Aunque resulte sorprendente, los seres unicelulares representan la inmensa mayoría de los seres vivos que pueblan actualmente la Tierra, tanto en número de individuos como en amplitud de hábitats colonizados.
Se denomina levadura o fermento a cualquiera de los diversos organismos eucariotas, clasificados como hongos, ya sean ascomicetos o basidiomicetos microscópicos, con forma unicelular predominante en su ciclo de vida, generalmente caracterizados por dividirse asexualmente por gemación o fisión binaria y por tener estados sexuales que no están adjuntos a un esporocarpo (cuerpo fructífero). En estos microorganismos, la decisión de utilizar reproducción asexual o sexual depende de señales químicas y ambientales, como la presencia de nutrientes o feromonas producidas por otras células.
Mitosis es la división celular propiamente dicha, y produce dos células hijas genéticamente idénticas entre sí. Puede ocurrir en las células de los individuos eucariontes tanto haploides como diploides. Este proceso garantiza que el material genético se distribuya de manera equitativa entre las células resultantes, manteniendo el mismo número de cromosomas que la célula madre.
Es, por tanto, un proceso de reproducción de una célula que consiste, fundamentalmente, en la división longitudinal de los cromosomas y en la división del núcleo y del citoplasma; como resultado se constituyen dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre. En la gemación, tras esta mitosis, el núcleo que migrará a la yema se coloca estratégicamente en la protuberancia que se está formando.
La gemación consiste en el mecanismo donde hay una división del núcleo y división del citoplasma, pero el núcleo resultante se desplaza hacia la membrana, formando una especie de yema que se rodea de citoplasma, formándose así dos células de diferente tamaño. La célula madre mantiene mayor volumen, mientras que la célula hija comienza siendo más pequeña, aunque con capacidad plena para crecer y dividirse de forma independiente cuando las condiciones son adecuadas.
El proceso de gemación es frecuente en Poríferos, cnidarios y briozoos. Ciertas especies de animales pueden tener gemación interna: yemas que sobreviven en condiciones desfavorables gracias a una envoltura protectora. En el caso de las esponjas de agua dulce, las yemas tienen una cápsula protectora y en el interior hay sustancia de reserva. Al llegar la primavera se pierde la cápsula protectora y, a partir de la yema, surge la nueva esponja. En los briozoos de agua dulce se produce una capa de quitina y de calcio, y no necesitan sustancia de reserva pues se encuentran en estado de hibernación.
En animales como hidras, pólipos de medusas y corales, las yemas se forman en la superficie del cuerpo del progenitor, crecen y, en muchos casos, se desprenden, dando lugar a individuos independientes. En otras especies, varios individuos producidos por gemación permanecen unidos, originando colonias complejas en las que todos comparten el mismo material genético pero pueden desempeñar funciones especializadas dentro del grupo.
Tipos de gemación y otros tipos de reproducción asexual
Hay varios tipos de reproducción asexual. Estos incluyen la gemación (budding), donde la cría crece en el cuerpo progenitor (como hace la planta de guineos, por ejemplo). Otro tipo es por brotes germinales (gemmules), donde el organismo progenitor suelta una masa de células especializadas que se convierten en un individuo nuevo.
En el contexto más amplio de la reproducción asexual, también encontramos:
- Fisión binaria: típica de organismos procariotas como las bacterias y arqueas. Consiste en la duplicación del material genético y la división simétrica de la célula madre en dos células hijas del mismo tamaño.
- Esporulación: presente en casi todos los hongos, algunas plantas (como los helechos) y determinadas bacterias. Se forman esporas resistentes rodeadas de una pared gruesa que les permite sobrevivir en ambientes hostiles y germinar cuando mejoran las condiciones.
- Fragmentación y regeneración: el organismo se divide en varios fragmentos, cada uno de los cuales puede regenerar un individuo completo. Ocurre, por ejemplo, en gusanos planos y en estrellas de mar.
- Partenogénesis: mecanismo en el que un nuevo individuo se desarrolla a partir de células sexuales femeninas sin fecundar. Se presenta en algunos invertebrados (insectos, rotíferos, platelmintos) y en ciertas especies de vertebrados como peces, anfibios y algunos reptiles.
Aunque todos estos mecanismos producen descendencia genéticamente similar al progenitor, la gemación destaca por su sencillez estructural y por permitir, en muchos casos, la formación de colonias, como se observa en algunos cnidarios y esponjas. Además, la gemación puede darse en formas externas o internas (por ejemplo, gemmules en esponjas), ofreciendo diferentes ventajas según el hábitat y el ciclo de vida de la especie.
Reproducción asexual en plantas
Se da en las plantas cuando una parte de ellas se divide (tallo, rama, brote, tubérculo, rizoma…) y se desarrolla por separado hasta convertirse en una nueva planta. Se halla extraordinariamente difundida y sus modalidades son muchas y muy variadas. Entre ellas se encuentran:
- Injertos: un fragmento de tallo de una planta (injerto) se introduce dentro del tallo o tronco de la misma especie o de una especie distinta pero compatible. Se suele usar en árboles frutales o especies ornamentales para multiplicar variedades de interés y mejorar la producción.
- Estacas: la reproducción por estacas consiste en cortar un fragmento de tallo con yemas y enterrarlo. Después se espera hasta que broten raíces. Así se obtiene una nueva planta, muy utilizada en arbustos y plantas ornamentales.
- Esqueje o gajos: tallos que se preparan en recipientes con agua o en tierra húmeda, donde forman nuevas raíces, tras lo cual pueden plantarse. Es una forma muy habitual de reproducción en plantas de interior y especies de fácil enraizamiento.
- Cultivo de tejidos: cultivo realizado en un medio libre de microorganismos y utilizando soluciones nutritivas y hormonas vegetales, que provocan el crecimiento de raíces, tallos y hojas a partir de un fragmento de una planta. Esta técnica permite multiplicar miles de plantas idénticas a partir de un solo ejemplar.
- Acodo: consiste en enterrar una parte de la planta y esperar a que arraigue. Entonces se corta y se trasplanta; se utiliza, por ejemplo, en las vides y en algunas plantas trepadoras.
- Esporulación: tipo de reproducción mediante esporas, habitual en helechos, musgos y otros vegetales que no producen semillas.
En muchas plantas, la gemación se manifiesta a través de yemas axilares o terminales que pueden originar nuevos brotes y, en algunos casos, individuos completos si se separan y enraízan. Un ejemplo cotidiano es el de ciertas suculentas y cactus, cuyos brotes laterales pueden convertirse en nuevas plantas si se colocan sobre un sustrato adecuado.
Otros ejemplos de plantas que se reproducen asexualmente (ya sea por gemación ampliada, brotes o estructuras modificadas) incluyen tulipanes, lirios, papas y fresas. En papas, los tubérculos almacenan reservas y brotan en forma de nuevas plantas; en fresas, los estolones rastreros generan nuevas plantas al enraizar en diferentes puntos del suelo.
Ventajas y desventajas de la reproducción asexual
La reproducción asexual es más efectiva para organismos que se quedan en un solo lugar y que no se mueven para buscar parejas, o que viven en ambientes relativamente estables. Es el método usado por muchos organismos sencillos, como las bacterias, numerosos hongos, protozoos y plantas que colonizan rápidamente un entorno concreto.
Sin embargo, la reproducción asexual no conlleva variaciones genéticas significativas entre los organismos, y esto significa que grupos enteros pueden ser destruidos por una enfermedad o por cambios bruscos en el medioambiente. Al compartir el mismo genotipo, si una amenaza afecta a un individuo, es muy probable que afecte del mismo modo a la mayoría de sus clones.
Ventajas
Entre las ventajas biológicas que conlleva están su rapidez de división y su simplicidad, pues los organismos no tienen que producir células sexuales ni gastar energía en las operaciones previas a la fecundación (búsqueda de pareja, cortejo, encuentro de gametos, etc.).
De esta forma, un individuo aislado puede dar lugar a un gran número de descendientes, por medios como la formación asexual de esporas, la fisión transversal o la gemación; facilitando la colonización rápida de nuevos territorios. En ambientes que permanecen estables durante largos periodos, esta estrategia puede resultar extremadamente eficaz para ocupar el espacio disponible y aprovechar los recursos.
En el caso concreto de la gemación, otra ventaja es que, en muchos animales y plantas, los individuos hijos pueden permanecer unidos al progenitor, formando colonias que se benefician mutuamente: comparten nutrientes, protección y, en ocasiones, funciones especializadas (por ejemplo, en corales y algunos cnidarios coloniales).
Desventajas
En cambio, presenta la gran desventaja de producir una descendencia sin variabilidad genética, clónica, al ser todos genotípicamente equivalentes a su parental y entre sí. La selección natural no puede “elegir” los individuos mejor adaptados (ya que todos lo están por igual dentro de un entorno concreto) y estos individuos clónicos puede que no logren sobrevivir a un medio que cambie de modo hostil, pues no poseen la información genética necesaria para adaptarse a este cambio.
Por lo tanto, esa especie podría desaparecer, salvo que haya algún individuo portador de una combinación genética favorable debida a mutaciones espontáneas. Aunque la mutación genera algo de variabilidad incluso en poblaciones asexuales, esta variación es menor y se acumula de forma más lenta que en poblaciones con reproducción sexual.
Otro aspecto importante es que la reproducción asexual no permite el reordenamiento de genes que ocurre durante la meiosis y la fecundación, mecanismo que en reproducción sexual puede eliminar combinaciones desfavorables y favorecer nuevas combinaciones ventajosas.
Ejemplos de gemación
En ciertos animales pluricelulares, tales como celentéreos, esponjas y tunicados, la división celular se realiza por yemas. Estas se originan en el cuerpo del organismo madre y después se separan para desarrollarse como nuevos organismos idénticos al primero. Este proceso, conocido como gemación, es análogo al proceso de reproducción vegetativa de las plantas.
Algunos ejemplos destacados de organismos que se reproducen por gemación son:
- Las esponjas de agua. Forman yemas externas o internas (gemmules) que les permiten sobrevivir a condiciones adversas y dispersarse en nuevos lugares del medio acuático.
- Ciertos tipos de hongos en las levaduras. En ellas, pequeñas yemas se forman en la superficie de la célula madre, crecen y acaban separándose como células independientes.
- Algunos tipos de medusas. En su ciclo de vida, los pólipos pueden producir medusas por gemación, generando así la fase móvil reproductora.
- Hidras. Estos cnidarios de agua dulce generan pequeñas protuberancias que crecen y se independizan como nuevos individuos.
- Los corales. A través de la gemación, un pólipo puede originar muchos otros, que permanecen juntos y forman colonias que, con el tiempo, pueden dar lugar a arrecifes coralinos.
También en organismos unicelulares se observan ejemplos de gemación, como en algunas bacterias y en determinados protistas (por ejemplo, algunos dinoflagelados), demostrando que este mecanismo se ha originado de forma independiente en varios grupos evolutivos por su eficacia para duplicar individuos cuando el ambiente es favorable.
La gemación, en conjunto con otros mecanismos asexuales, representa una estrategia muy eficiente para la expansión rápida y masiva de una especie, aunque con el coste de reducir la variabilidad genética. En contraste, la reproducción sexual, aun siendo más exigente energéticamente, aporta la diversidad genética necesaria para que las poblaciones puedan adaptarse a largo plazo a cambios en el entorno. Conocer bien ambos tipos de reproducción permite entender mejor la dinámica de las poblaciones naturales, el funcionamiento de los ecosistemas y, en el caso de microorganismos como las levaduras, incluso procesos de interés biomédico y biotecnológico.