Fragmentación
n, plural: fragmentaciones
Definición: ruptura en partes más pequeñas, como en la reproducción asexual en la que un organismo padre se rompe en fragmentos
Tabla de contenidos
Definición de fragmentación
¿Qué es la fragmentación? En general, la fragmentación se refiere al estado o al proceso de ruptura en partes más pequeñas, llamadas fragmentos. En biología, puede referirse al proceso de fragmentación reproductiva como una forma de reproducción asexual o a un paso en ciertas actividades celulares, como en la apoptosis y la clonación de ADN.
El proceso de fragmentación es uno de los mecanismos más importantes que se dan mayoritariamente en un organismo pluricelular (es decir, el que está formado por más de una célula). En Biología de la Reproducción, la fragmentación se refiere al proceso por el cual un organismo vivo se divide en partes que posteriormente crecen idénticas al organismo original. Los distintos cuerpos o partes que se forman debido a dicho proceso se denominan fragmentos y ejemplifica la reproducción asexual.
En la fragmentación, los fragmentos se forman debido a la división de varios organismos vivos. Cada uno de los fragmentos formados, después de pasar por el ciclo de crecimiento, se convierte en un individuo maduro y completamente desarrollado que es idéntico a su progenitor con respecto a la forma, el tamaño y otras dimensiones. (Ref. 1)
La principal característica del proceso de fragmentación es que este proceso puede ocurrir tanto de forma intencionada como no intencionada. Por ejemplo, las causas provocadas por el hombre o los cambios ambientales pueden hacer que el organismo se fragmente y acabe desarrollándose en organismos completos y maduros que sean similares al progenitor.
La fragmentación se encuentra tanto en animales como en plantas. Los hongos, los líquenes, los mohos, los gusanos, las estrellas de mar, los platelmintos y las esponjas son algunos de los ejemplos comunes en los que el modo de reproducción se produce a través de la fragmentación. La imagen siguiente muestra la fragmentación en una estrella de mar. Se puede ver que el cuerpo que se fragmenta se separa del brazo de la estrella de mar y después de algún tiempo comienza a desarrollarse en una nueva estrella de mar como se ve en la Figura 1.
Fragmentación y división
El proceso de fragmentación es, en efecto, el proceso de ruptura de un organismo en varios fragmentos que con el tiempo se convierte en un organismo completo. Por lo tanto, este proceso también se denomina proceso de división.
Proceso de reproducción
El proceso biológico por el que se forman nuevos individuos/organismos a partir de los padres se denomina reproducción. La sexual y la asexual son las dos formas de reproducción que son ampliamente estudiadas por muchos investigadores. El proceso por el que la descendencia nace debido al apareamiento de dos progenitores se denomina reproducción sexual. Cada uno de los progenitores aporta un óvulo de una hembra y un espermatozoide de un macho y, tras la combinación de estos dos gametos mediante el proceso de fecundación, se forma un cigoto que madura en un embrión y, finalmente, en un organismo completamente desarrollado. La alogamia, la fecundación interna, la fecundación externa y la autogamia son algunos de los tipos de reproducción sexual. El proceso de reproducción sexual se ha elaborado en la Figura 2.
El proceso por el que el ciclo de reproducción se consigue con un solo progenitor se llama reproducción asexual. Algunos ejemplos son la fisión binaria, la gemación, la fragmentación y la partenogénesis. El proceso de fisión binaria se da en las bacterias, donde una sola bacteria tiende a dividirse en dos células. En la gemación, se forman órganos muy pequeños en los cuerpos del progenitor y, por tanto, después de un tiempo, tienden a romperse y, así, crecen finalmente en dos individuos. Este tipo de reproducción asexual se encuentra en las levaduras y en algunos otros animales de la hidra. (Ref. 2) En la fragmentación, la reproducción se produce a través de la rotura del organismo padre en varios fragmentos que tienen la capacidad de crecer idénticos a sus padres. Se encuentra comúnmente en corales, esponjas y estrellas de mar. En la partenogénesis, este tipo de reproducción asexual se encuentra en muchos peces, reptiles y anfibios.
Para las comparaciones entre la reproducción sexual y la asexual, véase la Tabla siguiente:
Tabla 1: Comparación de la reproducción sexual y asexual
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Reproducción sexual Reproducción
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Reproducción asexual | Dos padres están involucrados | Se trata de un solo progenitor |
|---|---|
| Un óvulo es fecundado por los espermatozoides | El nuevo organismo se forma a partir del padre y ambos son idénticos entre sí | Se encuentra en los seres humanos, muchas plantas y muchos animales | Se encuentra en bacterias, reptiles, ciertos animales, y muchas plantas |
| La descendencia es diferente de sus padres en muchos aspectos principales | La descendencia es idéntica a sus padres y antepasados |
| El proceso lleva mucho tiempoconsume mucho pero con lleva a mayores variaciones genéticas en la siguiente generación | El proceso es relativamente más rápido pero no hay variaciones genéticas/limitadas en la siguiente generación |
Fragmentación – Pasos generales
El proceso de fragmentación es muy vital en biología para la reproducción asexual. Como se describió anteriormente, esta es la forma de reproducción en la que pequeños órganos o partes del cuerpo del individuo padre se separan y finalmente crece en un organismo completamente maduro. Tomemos el ejemplo de la Planaria, uno de los muchos gusanos planos, perteneciente a la clase Rhabditophora y al filo Platyhelminthes. Véase en la figura 3 la representación de la fragmentación y el paso que se da durante la fragmentación en la Planaria.
Fragmentación y Regeneración
Las palabras fragmentación y regeneración se refieren a menudo a las palabras utilizadas en la reproducción. Aun así, hay algunas diferencias comunes en ellas que son bastante evidentes. El proceso de fragmentación suele producirse cuando una parte de un organismo se rompe en fragmentos más pequeños que pueden crecer hasta convertirse en organismos idénticos separados, mientras que la regeneración es aquella en la que el organismo es capaz de volver a crecer ciertas partes del cuerpo que se han perdido. En esencia, tras la fragmentación se forman nuevas especies, mientras que durante la regeneración se forman nuevos órganos. Se cree que todos los organismos son capaces de regenerar las partes del cuerpo que han perdido, mientras que sólo hay unos pocos que tienen la capacidad de reproducirse mediante la fragmentación. El proceso de regeneración se encuentra en los lagartos y los pulpos. Los detalles de la fragmentación y la regeneración se pueden encontrar en la Figura 4. (Ref. 3)
Fragmentación- Ventajas
La principal ventaja de la fragmentación es que puede lograrse con un solo progenitor ya que el apareamiento entre macho y hembra no es obligatorio. El ciclo completo de reproducción se puede lograr fácilmente mediante la formación de los fragmentos a partir de los cuerpos del organismo padre y luego su crecimiento y transformaciones en nuevos organismos idénticos a sus dinastías. La segunda ventaja importante del proceso de fragmentación es que su ciclo de reproducción puede lograrse en un tiempo relativamente menor. Todo el tiempo que se pierde durante la época y condiciones de apareamiento en la reproducción sexual se evita en la reproducción mediante sistemas asexuales. Así, la fragmentación, al ser un tipo de reproducción asexual, es un proceso muy rápido. Además, como la fragmentación es un proceso muy rápido de producción de crías, se cree que se puede producir un número relativamente mayor de organismos en un tiempo más corto, ya que la cadena de reproducción va de un individuo a dos y de dos a cuatro. Por lo tanto, en menos tiempo se puede producir toda una nueva generación de organismos idénticos a partir de un solo progenitor mediante la fragmentación. Por último, otra ventaja que hace que el proceso de fragmentación sea muy vital en biología es su capacidad de ocurrir y progresar en cualquier entorno y en cualquier condición climática. (Ref. 4)
Fragmentación – Desventajas
Aunque se puede percibir de la discusión anterior que la reproducción asexual, especialmente la fragmentación, juega un papel muy vital en el mantenimiento del equilibrio en el ecosistema mediante la producción de organismos más grandes en relativamente menos tiempo, pero todavía hay muchas desventajas asociadas a este proceso. La mayor desventaja de la fragmentación está asociada a la biodiversidad.
La reproducción asexual se lleva a cabo por un solo progenitor y debido a esto sólo sus rasgos, genes y características se transmitirán a la nueva generación. Sin mucha diversidad genética, la siguiente generación tiende a ser muy idéntica entre sí Por el contrario, en la reproducción sexual se mezclan los genes de ambos progenitores. Esto da lugar a una descendencia genéticamente diversa.
La segunda desventaja de la fragmentación es que los mismos problemas de herencia que una vez se encontraron en los padres probablemente se manifestarán en la siguiente generación. Este proceso surge todo el tiempo en la reproducción asexual, los mismos rasgos y cromosomas son copiados y transferidos en toda la descendencia. Como resultado, la descendencia puede verse sometida a una extinción temprana debido a algunas de las enfermedades que heredan.
Las especies producidas mediante fragmentación tienden a ser idénticas. Por ello, la debilidad de sus cuerpos puede hacerlos susceptibles a los ataques de parásitos y depredadores. Esto puede hacer que luchen por sobrevivir. Si se produce una presión adicional, por ejemplo, un cambio repentino en el entorno o el hábitat, la especie podría luchar aún más y finalmente podría ser eliminada y extinguirse. En cambio, estos problemas son menos probables en las reproducciones sexuales porque promueve una mayor biodiversidad.
En esencia, la fragmentación en biología conlleva problemas con el control en la población ya que se trata de un proceso en cadena en el que un organismo se divide en dos y luego se forman otros dos a partir de los fragmentos. Esto lleva a la reproducción de poblaciones masivas a partir de un único progenitor.
El proceso de fragmentación se encuentra en plantas, animales y diversos organismos microscópicos como forma de reproducción.
Fragmentación en hongos y algas
La fragmentación se observa muy comúnmente tanto en hongos como en líquenes. Los mohos, las levaduras y los hongos son algunos de los tipos de hongos en los que la reproducción se logra a través de la fragmentación asexual. El tipo especial de estructura que se consigue para el proceso de fragmentación se denomina hifa. Son las ramas filamentosas de las que se compone el micelio de los hongos. Son las ramas de los hongos madre de las que pueden desprenderse fácilmente y transformarse. Antes del proceso de división, las hifas crecen sobre los hongos de donde obtienen el alimento y el agua que son esenciales para el crecimiento y la nutrición. Una vez que las hifas son lo suficientemente maduras como para alimentarse por sí mismas y reproducirse, se desprenden del cuerpo madre y viven de forma independiente. Algunas algas también se reproducen por fragmentación. Por ejemplo, las algas filamentosas, como la Spirogyra, se reproducen cortándose en fragmentos.
La fragmentación en plantas se describe más comúnmente como el tipo de fragmentación vegetativa. En las plantas, la mayoría de las veces el diámetro de sus colonias se incrementa mediante la producción de nuevos sistemas de raíces y brotes a través de la dispersión de rizomas o estolones de los viejos árboles, arbustos, helechos y plantas perennes. Así, una vez que la raíz se desprende de la colonia, tiende a crecer por sí sola dando lugar a un sistema radicular completamente nuevo. Otros ejemplos comunes de fragmentación natural son los siguientes:
- Las plantas leñosas, por ejemplo, los sauces, se desprenden de las ramitas sin esfuerzo y, en las condiciones ambientales adecuadas, pueden convertirse en una nueva planta. Este desprendimiento natural de ramitas se conoce como cladoptosis.
- El desprendimiento de partes de la planta para convertirse en un nuevo organismo también se observa en plantas no leñosas, como Kalanchoe daigremontiana. En la foto de abajo, observe las plántulas adventicias en la hoja de K. daigremontiana. Las plántulas podrían desprenderse y posteriormente echar raíces en el suelo para convertirse en una planta nueva e independiente.
- En las plantas no vasculares, como los musgos y las hepáticas, también es común la reproducción por fragmentación. La Merchantia polymorpha (hepática común) es un ejemplo de planta no vascular que realiza la fragmentación produciendo gemas que se desprenden de la planta original para convertirse en una planta nueva e independiente.
A continuación se muestra el vídeo que representa la ocurrencia de la fragmentación en las plantas y su importancia para ellas.
La fragmentación en los animales
La fragmentación se observa en muchas colonias de coral. Tanto los corales duros como los blandos pueden fragmentarse fácilmente. Asimismo, razas como Montipora, Acropora, Pocillopora, Euphyllia y Caulastrea son capaces de fragmentarse. Muchas anémonas marinas se reproducen mediante el proceso de división o fragmentación. Otros ejemplos de fragmentación animal son los de las estrellas de mar y las Planarias, que han sido elaborados en los apartados anteriores. (Ref. 5)
Fragmentación en Biología Celular y Molecular: Definición e importancia biológica
Veamos el nivel celular del proceso de fragmentación reproductiva. La clonación de ADN se refiere a la duplicación de las moléculas de ADN – la creación de una copia exacta o un «clon» de ADN, especialmente para la reproducción asexual. Por medios naturales, un organismo crea moléculas de ADN idénticas para su «clon» (descendencia). La palabra clonación se refiere aquí al hecho de que los individuos reproducidos presentan un ADN idéntico al de su ancestro. Esto ocurre en la fragmentación. Sin embargo, no es un proceso exclusivo, ya que la clonación del ADN se produce también en otras formas de reproducción asexual, como la fisión binaria. Por lo tanto, la clonación del ADN es un proceso celular importante en la reproducción asexual.
La clonación del ADN puede lograrse tanto de forma natural como mediante métodos artificiales. Los investigadores hicieron uso de este proceso en los laboratorios para la investigación y los estudios experimentales. Llegaron al llamado procedimiento de «fragmentación del ADN», que es una técnica de genética molecular que permite escindir y clonar fragmentos específicos de ADN del genoma de un organismo a través de la tecnología del ADN recombinante.
Aparte de este aspecto molecular del uso de la fragmentación, el término también se utiliza para describir otro proceso celular en el que las partes celulares sufren fragmentación. Esto se observa especialmente en la apoptosis. La apoptosis es el proceso en el que se produce la destrucción programada de las células y se consigue mediante una secuencia muy organizada de cambios morfológicos. Además, los cambios morfológicos se caracterizan por la contracción celular y nuclear, la fragmentación y condensación de la cromatina, la formación de cuerpos apoptóticos y el proceso de fagocitosis de todas las células vecinas disponibles. Además, la apoptosis implica las activaciones uniformes de las endonucleasas con los cortes del ADN en los fragmentos de ciento ochenta pares de bases o los múltiplos de los ciento ochenta pares de bases. Así, la relación entre la apoptosis y la fragmentación del ADN desempeña un papel muy importante en el mantenimiento de la organización celular. La progresión de la apoptosis celular desempeña un papel clave en la salvación de las células y tejidos sanos que funcionan en el cuerpo humano de los efectos peligrosos de las células que no funcionan de forma estable y están en proceso de morir.
Resumen
El proceso biológico por el que los organismos se dividen en dos o más fragmentos para convertirse en nuevos individuos (descendientes) se llama fragmentación. Estos fragmentos crecen y maduran hasta convertirse en una nueva generación con características idénticas a las de sus progenitores. La fragmentación también se denomina división en diversas publicaciones y son sinónimos entre sí. El proceso de fragmentación es asexual, lo que significa que sólo interviene un único progenitor. Por lo tanto, lo más probable es que la descendencia lleve las mismas características genéticas. Por otro lado, la reproducción en la que intervienen tanto el padre como la madre se conoce como reproducción sexual. Ambos tipos de reproducción tienen sus pros y sus contras.
La fragmentación se produce en tres etapas. El proceso comienza con la formación de fragmentos. A esto le sigue el desarrollo de los fragmentos, y luego, termina en la conversión de los fragmentos en especies desarrolladas. Todo el ciclo de reproducción asexual, especialmente la fragmentación, tiene una gran importancia biológica. La formación de especies idénticas, el menor tiempo de reproducción y la transferencia de genes positivos de los padres a la descendencia son algunas de las ventajas clave de la fragmentación, mientras que la falta o la reducción de la diversidad genética, los mismos problemas de herencia y la incapacidad de hacer frente a los cambios ambientales son algunas de sus desventajas.
La fragmentación también se utiliza para referirse a ciertos procesos celulares. Como la fragmentación se refiere generalmente a la ruptura o corte de una entidad grande en partes más pequeñas, se utiliza para referirse a procesos celulares como la fragmentación del ADN (que se produce durante la clonación del ADN) y la fragmentación celular, que es particularmente la etapa final de la apoptosis.
Las dos áreas principales en las que la fragmentación juega un papel muy vital en las células biológicas son la apoptosis y la clonación del ADN. En la clonación del ADN parte de los genes se transfieren del cuerpo principal a los fragmentos mientras que en la apoptosis se produce la descomposición de las células muertas.
1. Miller-Rushing, A., Primack, R., Devictor, V., & Liba Pejchar. (2019, abril). Cómo afecta la fragmentación del hábitat a la biodiversidad? Una pregunta controvertida en el centro de la conservación… ResearchGate; Elsevier. https://www.researchgate.net/publication/330445263_How_does_habitat_fragmentation_affect_biodiversity_A_controversial_question_at_the_core_of_conservation_biology
2. Vedantu. (2019, 24 de abril). Fragmentación. Vedantu.Com; Vedantu. https://www.vedantu.com/biology/fragmentation#:~:text=Fragmentation%20in%20Plants%20and%20Animals,a%20forma%20de%20reproducción sexual.
3. Admin. (2018, agosto). Diferencia entre fragmentación y regeneración. BYJUS; BYJU’S. https://byjus.com/biology/difference-between-fragmentation-and-regeneration/#:~:text=Fragmentation%20occurs%20when%20an%20organism,body%20when%20it%20them.
4. Jessen, T., Wang, Y., & Wilmers, C. C. (2017). La fragmentación del hábitat proporciona una ventaja competitiva a una ardilla arborícola invasora, Sciurus carolinensis. Invasiones biológicas, 20(3), 607-618. https://doi.org/10.1007/s10530-017-1560-8
5. Hecht, L., & Allcock, M. (2020, 18 de junio). Efectos potenciales de la fragmentación del hábitat en el bienestar de los animales salvajes. ResearchGate; desconocido. https://www.researchgate.net/publication/342292473_Potential_effects_of_habitat_fragmentation_on_wild_animal_welfare