Embriologia (Gametogenesi)

Embriologia: studio dell'embrione

Giovedì 27 ottobre 2022. Il termine significa studio dell'embrione, ossia degli stadi più precoci dello sviluppo di un animale e dunque ciò che riguarda la sua vita intrauterina. Le prime ricerche a riguardo risalgono a Ippocrate e in seguito si svilupparono alcune teorie come il preformismo (gli organi dell'embrione sono già presenti "in miniatura" nell'uovo o nello spermatozoo) e l'epigenesi (si sviluppa attraverso una serie di processi successivi).

Rivoluzione dell'embriologia nel 1800

Nel 1800 l'invenzione del microscopio e suo perfezionamento rivoluzionarono le conoscenze sull'embriologia. In questo periodo Von Bear, considerato padre della materia, scoprì e definì i cosiddetti foglietti embrionali: ectoderma, endoderma, mesoderma. Poté dunque constatare che lo sviluppo embrionale consta di 3 processi principali:

• Crescita: fase in cui a partire da un'unica cellula, per attività mitotica e per accrescimento, il numero cellulare aumenta in modo esponenziale.
• Differenziamento istologico: fase in cui ciascuna cellula assumerà delle caratteristiche specifiche andando incontro a un differenziamento.
• Morfogenesi: fase in cui le cellule già differenziate andranno a formare tessuti e organi.

Riproduzione: la base dell'embriologia

Alla base dell'embriologia troviamo la riproduzione, la quale si configura come la capacità di dare origine a nuovi individui simili ai genitori, una proprietà fondamentale degli esseri viventi per la continuità della vita e tramite il quale le singole specie si adattano all'ambiente e si evolvono. Esistono due tipi di riproduzione:

• Assessuata/agamica: riguarda esseri viventi meno complessi a cui conviene per la sua rapidità. (Gemmazione, scissione, sporulazione)
• Sessuata/gamica: riguarda pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi e si tratta di un tipo di riproduzione molto più complessa e lenta, la quale necessita della maturità sessuale dei genitori, di due organi riproduttivi M e F specifici. Nonostante la sua complessità ha l'enorme vantaggio di creare variabilità genetica, fondamentale per permettere alla specie di adattarsi all'ambiente e garantendole quindi una maggiore garanzia di sopravvivenza. È preceduta dalla gametogenesi.

I gameti e la fecondazione

Le cellule che attuano la fecondazione sono altamente specializzate e sono il gamete maschile (lo spermatozoo) e il gamete femminile (cellula uovo o ovocita). L'ovocita è di grosse dimensioni (90-120 micron) ed è specializzato nell'accumulo di sostanze, il suo citoplasma infatti è ricco di fattori di crescita, proteine, RNA messaggeri, enzimi e in generale tutto ciò che serve a sostenere l'embrione nelle prime fasi di sviluppo. Lo spermatozoo (3-4 micron) è specializzato nel movimento perché è necessario che raggiunga la cellula uovo per portare la componente genetica. È dotato di una lunga coda che gli permette di muoversi all'interno dell'apparato genitale femminile fino a raggiungere l'ampolla tubarica, sede della fecondazione.

Entrambi i gameti sono cellule aploidi quindi il loro corredo cromosomico è la metà di quello della specie. Al momento della fecondazione si uniranno andando a formare la prima cellula diploide. Questa cellula prende il nome di zigote ed è unicellulare ma per pochissimo tempo perché già dopo poche ore ha inizio un'intensa attività mitotica da cui si svilupperanno gli organismi adulti diploidi.

La meiosi e la variabilità genetica

I gameti vengono prodotti per meiosi, a partire da cellule diploidi della linea germinale. La meiosi è proprio il processo con il quale il corredo cromosomico dei gameti si dimezza e si tratta in realtà di due divisioni meiotiche che si susseguono, la meiosi I è quella più lunga e complessa, in cui avvengono il crossing over e l'assortimento indipendente, ed è detta anche riduzionale. La meiosi II è molto breve ed è detta equazionale.

Meiosi I: dalla prima cellula se ne ottengono due con numero di cromosomi dimezzato, quindi aploide. I cromosomi però sono composti da due cromatidi perché la meiosi è stata preceduta da una fase di sintesi di nuovo DNA, in cui i cromosomi sono diventati dicromatidici. In diplotene i cromosomi omologhi si accoppiano per omologia (lunghezza delle braccia, numero di restrizioni, posizione della restrizione primaria ecc.) grazie a un complesso proteico chiamato complesso sinaptinemale, che unisce i cromatidi come una cerniera in punti detti chiasmi, permettendo il crossing over. Questo avviene perché all'interno del complesso ci sono dei nuclei di restrizione, dove degli enzimi sono in grado di tagliare un segmento di DNA per fare in modo che quella sequenza si stacchi da un cromatide e si attacchi a quello del cromosoma omologo. Il risultato è che i cromosomi hanno una sequenza genica differente da quella iniziale creando variabilità genetica e prendendo il nome di cromosomi ricombinanti. Un'ulteriore variabilità genetica è data dall'assortimento indipendente, ovvero la distribuzione casuale dei cromosomi lungo la piastra metafisica durante l'anafase I e dunque a seguito della separazione dei cromosomi omologhi.

Meiosi II: da ogni cellula derivano due cellule con cromosomi monocromatidici. Il risultato della meiosi è quello di quattro cellule aploidi geneticamente diverse che matureranno a gameti. In questo modo in base al numero di cromosomi ci sono più di 8 milioni di combinazioni possibili, che aumentano ancora considerando che ogni gamete si fonde.