En biología , un ciclo de vida biológico (o simplemente ciclo de vida cuando el contexto biológico es claro) es una serie de etapas de la vida de un organismo, que comienza como un cigoto, a menudo en un huevo, y concluye como un adulto que se reproduce. produciendo una descendencia en forma de un nuevo cigoto que luego pasa por la misma serie de etapas, repitiéndose el proceso de forma cíclica.
"El concepto está estrechamente relacionado con los de historia de vida, desarrollo y ontogenia , pero se diferencia de ellos en que enfatiza la renovación". [1] [2] Las transiciones de forma pueden implicar crecimiento, reproducción asexual o reproducción sexual .
En algunos organismos se suceden diferentes "generaciones" de la especie durante el ciclo de vida. Para las plantas y muchas algas , hay dos etapas multicelulares y el ciclo de vida se conoce como alternancia de generaciones . El término historia de vida se utiliza a menudo, particularmente para organismos como las algas rojas que tienen tres etapas multicelulares (o más), en lugar de dos. [3]
Los ciclos de vida que incluyen la reproducción sexual implican la alternancia de etapas haploides ( n ) y diploides (2 n ), es decir, implica un cambio de ploidía . Para volver de una etapa diploide a una etapa haploide, debe ocurrir la meiosis . En lo que respecta a los cambios de ploidía , existen tres tipos de ciclos:
Los ciclos difieren en cuándo ocurre la mitosis (crecimiento). La meiosis cigótica y la meiosis gamética tienen una etapa mitótica: la mitosis ocurre durante la fase n en la meiosis cigótica y durante la fase 2 n en la meiosis gamética. Por lo tanto, la meiosis cigótica y gamética se denominan colectivamente "haplobionte" (fase mitótica única, que no debe confundirse con haplontica). La meiosis esporádica, por otro lado, tiene mitosis en dos etapas, tanto la diploide como la haploide, denominadas "diplobiontic" (no confundir con diplontic). [ cita necesaria ]
El estudio de la reproducción y el desarrollo de los organismos fue realizado por muchos botánicos y zoólogos.
Wilhelm Hofmeister demostró que la alternancia de generaciones es una característica que une a las plantas, y publicó este resultado en 1851 (ver sexualidad de las plantas ).
Algunos términos (haplobionte y diplobionte) utilizados para la descripción de los ciclos de vida fueron propuestos inicialmente para las algas por Nils Svedelius y luego se utilizaron para otros organismos. [4] [5] Karl Gottlieb Grell introdujo otros términos (autogamia y gamontogamia) utilizados en los ciclos de vida de los protistas . [6] La descripción de los complejos ciclos de vida de varios organismos contribuyó a refutar las ideas de generación espontánea en las décadas de 1840 y 1850. [7]
Una meiosis cigótica es una meiosis de un cigoto inmediatamente después de la cariogamia , que es la fusión de dos núcleos celulares . De esta forma, el organismo finaliza su fase diploide y produce varias células haploides. Estas células se dividen mitóticamente para formar individuos multicelulares más grandes o células más haploides. Dos tipos opuestos de gametos (p. ej., masculino y femenino) de estos individuos o células se fusionan para convertirse en un cigoto.
En todo el ciclo, los cigotos son la única célula diploide; La mitosis ocurre sólo en la fase haploide.
Los individuos o células como resultado de la mitosis son haplontes, de ahí que este ciclo de vida también se llame ciclo de vida haplontico. Los haplontes son:
En la meiosis gamética, en lugar de dividirse meióticamente inmediatamente para producir células haploides, el cigoto se divide mitóticamente para producir un individuo diploide multicelular o un grupo de células diploides más unicelulares. Las células de los individuos diploides luego se someten a meiosis para producir células haploides o gametos . Las células haploides pueden dividirse nuevamente (por mitosis) para formar más células haploides, como en muchas levaduras, pero la fase haploide no es la fase predominante del ciclo de vida. En la mayoría de los diploides, la mitosis ocurre sólo en la fase diploide, es decir, los gametos generalmente se forman rápidamente y se fusionan para producir cigotos diploides. [ cita necesaria ]
En todo el ciclo, los gametos suelen ser las únicas células haploides y la mitosis suele ocurrir sólo en la fase diploide.
El individuo multicelular diploide es un diplonte, de ahí que la meiosis gamética también se denomine ciclo de vida diplóntico. Los diplomáticos son:
En la meiosis espórica (también conocida comúnmente como meiosis intermediaria), el cigoto se divide mitóticamente para producir un esporofito diploide multicelular . El esporofito crea esporas a través de la meiosis que luego también se dividen mitóticamente produciendo individuos haploides llamados gametofitos . Los gametofitos producen gametos por mitosis. En algunas plantas, el gametofito no sólo es de tamaño pequeño sino también de vida corta; en otras plantas y muchas algas, el gametofito es la etapa "dominante" del ciclo de vida. [ cita necesaria ]
Los haplodiplontes son:
Algunos animales tienen un sistema de determinación del sexo llamado haplodiploide , pero este no está relacionado con el ciclo de vida haplodiplontico.
Algunas algas rojas (como Bonnemaisonia [18] y Lemanea ) y algas verdes (como Prasiola ) tienen meiosis vegetativa, también llamada meiosis somática, que es un fenómeno raro. [19] La meiosis vegetativa puede ocurrir en ciclos de vida haplodiplonticos y diplonticos. Los gametofitos permanecen adheridos al esporofito y forman parte de él. Las células diploides vegetativas (no reproductivas) sufren meiosis, generando células haploides vegetativas. Estos sufren muchas mitosis y producen gametos.
En algunas algas pardas (p. ej., Elachista stellaris ) se produce un fenómeno diferente, llamado diploidización vegetativa, un tipo de apomixis . [20] Las células de una parte haploide de la planta duplican espontáneamente sus cromosomas para producir tejido diploide.
Los parásitos dependen de la explotación de uno o más huéspedes . Se dice que aquellos que deben infectar a más de una especie huésped para completar su ciclo de vida tienen ciclos de vida complejos o indirectos. Dirofilaria immitis , o gusano del corazón, tiene, por ejemplo, un ciclo de vida indirecto. Las microfilarias primero deben ser ingeridas por una hembra de mosquito , donde se desarrollan hasta alcanzar el estadio larvario infeccioso . Luego, el mosquito pica a un animal y transmite las larvas infecciosas al animal, donde migran a la arteria pulmonar y maduran hasta convertirse en adultos. [21]
Aquellos parásitos que infectan a una sola especie tienen ciclos de vida directos. Un ejemplo de parásito con un ciclo de vida directo es el Ancylostoma caninum , o anquilostoma canino. Se desarrollan hasta la etapa larvaria infecciosa en el medio ambiente, luego penetran directamente en la piel del perro y maduran hasta convertirse en adultos en el intestino delgado . [22]
Si un parásito tiene que infectar a un huésped determinado para poder completar su ciclo de vida, entonces se dice que es un parásito obligado de ese huésped; a veces, la infección es facultativa : el parásito puede sobrevivir y completar su ciclo de vida sin infectar a esa especie huésped en particular. Los parásitos a veces infectan a huéspedes en los que no pueden completar sus ciclos de vida; estos son huéspedes accidentales.
Un huésped en el que los parásitos se reproducen sexualmente se conoce como huésped definitivo, final o primario. En los huéspedes intermediarios, los parásitos no se reproducen o lo hacen de forma asexual, pero el parásito siempre se desarrolla a una nueva etapa en este tipo de huésped. En algunos casos, un parásito infectará a un huésped, pero no experimentará ningún desarrollo; estos huéspedes se conocen como huéspedes paraténicos [23] o de transporte. El huésped paraténico puede ser útil para aumentar las posibilidades de que el parásito se transmita al huésped definitivo. Por ejemplo, el gusano pulmonar del gato ( Aelurostrongylus abstrusus ) utiliza una babosa o un caracol como huésped intermediario; la larva del primer estadio ingresa al molusco y se desarrolla hasta convertirse en la larva del tercer estadio, que es infecciosa para el huésped definitivo: el gato. Si un ratón se come la babosa, la larva del tercer estadio entrará en los tejidos del ratón, pero no experimentará ningún desarrollo. [ cita necesaria ]
El tipo primitivo de ciclo de vida probablemente tenía individuos haploides con reproducción asexual. [12] Las bacterias y arqueas exhiben un ciclo de vida como este, y algunos eucariotas aparentemente también lo hacen (por ejemplo, Cryptophyta , Choanoflagellata , muchos Euglenozoa , muchos Amoebozoa , algunas algas rojas, algunas algas verdes , los hongos imperfectos , algunos rotíferos y muchos otros grupos). , no necesariamente haploide). [24] Sin embargo, estos eucariotas probablemente no sean primitivamente asexuales, sino que han perdido su reproducción sexual, o simplemente no se ha observado todavía. [25] [26] Muchos eucariotas (incluidos animales y plantas) exhiben reproducción asexual , que puede ser facultativa u obligada en el ciclo de vida, y la reproducción sexual ocurre con mayor o menos frecuencia. [27]
Los organismos individuales que participan en un ciclo de vida biológico normalmente envejecen y mueren, mientras que las células de estos organismos que conectan generaciones sucesivas del ciclo de vida (células de la línea germinal y sus descendientes) son potencialmente inmortales. La base de esta diferencia es un problema fundamental en biología. El biólogo e historiador ruso Zhores A. Medvedev [28] consideró que la precisión de los sistemas replicativos del genoma y otros sistemas sintéticos por sí solos no pueden explicar la inmortalidad de las líneas germinales . Más bien, Medvedev pensó que las características conocidas de la bioquímica y la genética de la reproducción sexual indican la presencia de procesos únicos de mantenimiento y restauración de información en la etapa de gametogénesis del ciclo de vida biológico. En particular, Medvedev consideró que las oportunidades más importantes para el mantenimiento de la información de las células germinales se crean mediante la recombinación durante la meiosis y la reparación del ADN ; los vio como procesos dentro de las células de la línea germinal que eran capaces de restaurar la integridad del ADN y los cromosomas de los tipos de daño que causan el envejecimiento irreversible en las células que no son de la línea germinal, por ejemplo, las células somáticas . [28]
La ascendencia de cada célula actual presumiblemente se remonta, en un linaje ininterrumpido durante más de 3 mil millones de años, al origen de la vida . En realidad, no son las células las que son inmortales , sino los linajes celulares multigeneracionales. [29] La inmortalidad de un linaje celular depende del mantenimiento del potencial de división celular . Este potencial puede perderse en cualquier linaje particular debido a daño celular, diferenciación terminal como ocurre en las células nerviosas o muerte celular programada ( apoptosis ) durante el desarrollo. El mantenimiento del potencial de división celular del ciclo de vida biológico a lo largo de generaciones sucesivas depende de evitar y reparar con precisión el daño celular, particularmente el daño al ADN . En los organismos sexuales, la continuidad de la línea germinal a lo largo de generaciones sucesivas del ciclo celular depende de la eficacia de los procesos para evitar daños al ADN y reparar los daños que se producen en el ADN. Los procesos sexuales en eucariotas brindan una oportunidad para la reparación efectiva de daños en el ADN en la línea germinal mediante recombinación homóloga . [29] [30]
