Zoologia

Riproduzione e sviluppo negli animali

La capacità di tramandare il materiale genetico alle generazioni successive è fondamentale per la sopravvivenza delle specie. La riproduzione può essere:

• Asessuale
• Sessuale

La prole sarà molto numerosa (vengono prodotte moltissime copie) e sarà geneticamente identica al genitore. È sufficiente l’impiego di poca energia. Vi è un alto dispendio di energia, ma questi organismi sono in grado di adattarsi = variare le loro caratteristiche morfologiche e funzionali per migliorare la loro capacità di sopravvivenza.

La riproduzione asessuata

È sufficiente la presenza di un singolo genitore: la progenie nascerà da un singolo individuo e non ci sarà fusione tra i due gameti. Questo genitore non avrà né organi sessuali né cellule sessuali e i figli saranno dei suoi cloni. Avviene negli ambienti stabili, cioè ambienti che non subiscono mutazioni (come per esempio temperatura, umidità...) con poche pressioni selettive per la diversità genetica. Ogni individuo adulto è immediatamente in grado di riprodursi.

Vantaggi:

• Ci si può riprodurre asessualmente anche se isolati (non è necessario l’incontro tra un individuo maschile e uno femminile).
• Ci si può riprodurre rapidamente.
• Grande numero di discendenti.

Scissione binaria

È una semplice mitosi - può avvenire solamente in organismi unicellulari (batteri, protisti, platelminti). Il DNA all’interno della cellula viene replicato e viene diviso tra le cellule figlie.

La scissione multipla o schizogonia

Nella cellula, solo il nucleo subisce una serie di divisioni mitotiche con conseguente replicazione del DNA. Si va così a formare lo schizonte, cioè una cellula all’interno della quale troviamo molti nuclei. A questo punto ci sarà la divisione del citoplasma dando così origine a molte cellule figlie contemporaneamente. Queste non saranno definite cloni, bensì merozoiti (ma comunque identici alla cellula madre). Tipica di anellidi, protozoi e parassiti come il Plasmodium falciparum, che causa la malaria.

La gemmazione

Divisione ineguale dell’organismo = ci sarà un’escrescenza in un individuo adulto che, quando sarà matura, si staccherà dal genitore e andrà a formare il nuovo individuo.

La gemmulazione

Il nuovo individuo si origina dalla gemmula, ossia un aggregato di cellule rivestito da una capsula glicoproteica resistente. Le gemmule si formano all’interno dell’adulto e lì stanno durante i periodi avversi. Nella bella stagione le cellule si attivano, escono dalla gemmula e formano un nuovo individuo (tipica delle spugne).

La frammentazione

Viene generato un organismo completo da piccoli frammenti del loro corpo parentale. Questi individui sono in grado di rigenerarsi poiché contengono un gran numero di cellule staminali pluripotenti, che riescono a differenziarsi in qualunque tipo di cellula dei tre tessuti embrionali. Tipica di spugne, platelminti, anellidi ed echinodermi.

La riproduzione sessuata

La generazione di un nuovo individuo necessita della presenza di due genitori per garantire l’unione di due gameti aploidi, uno maschile e uno femminile. La fecondazione porterà alla formazione dello zigote diploide. Il genotipo della progenie sarà una combinazione dei due genotipi dei genitori, e quindi diverso da quello di ciascuno. La riproduzione sessuata quindi aumenta la variabilità genica. Permette agli organismi di adattarsi rapidamente e di reagire alle mutazioni ambientali; infatti non vivono in ambienti stabili. Gran parte delle specie animali si riproduce sessualmente.

Coniugazione

(A cavallo tra una riproduzione asessuata e sessuata) Avviene negli organismi unicellulari, in cui non vi sono gameti. Viene definita sessuata poiché vi è uno scambio di materiale genetico tra le due cellule. Due organismi si uniscono in corrispondenza del pilo che diventa una sorta di ponte di comunicazione tra i due.

Riproduzione sessuale biparentale

Biparentale - Organismi dioici (due sessi differenti in individui differenti). Due gameti aploidi si fondono per generare uno zigote diploide geneticamente unico e diverso dai genitori. La fecondazione può avvenire all’interno o all’esterno dell’individuo femminile. La scelta di uno o dell’altro dipende dalle condizioni ambientali.

Fecondazione esterna

La fecondazione esterna consiste nel rilasciare ovociti e spermatozoi in stretta vicinanza tra loro, in modo che questi ultimi possano nuotare e penetrare nella cellula uovo per fecondarla. Affinché avvenga, gli organismi devono vive in ambienti acquatici per permettere la sopravvivenza degli spermatozoi, senza che vadano incontro a processi di essiccazione. In alcune specie acquatiche, le uova fecondate vengono poi riprese dalla madre attraverso la bocca e lo sviluppo fetale avverrà all’interno del corpo materno per proteggerle ed evitare che vengano predate.

Fecondazione interna

Durante la fecondazione interna, invece, gli spermatozoi vengono rilasciati all’interno del tratto riproduttore femminile. Questo protegge i delicati gameti dai pericoli ambientali ed alla predazione.

Ermafroditismo

Animali monoici - i due sessi coesistono in uno stesso individuo.

• Ermafroditismo sincrono: l’animale possiede contemporaneamente sia gameti maschili che femminili con capacità di autofecondarsi. Questo però non è vantaggioso poiché non porta alle caratteristiche fondamentali della variabilità genetica e vivendo in ambienti non stabili, questi organismi sono sottoposti a una forte selezione naturale. Per questo motivo viene prediletta la fecondazione reciproca di due individui. Doppia capacità riproduttiva.
• Ermafroditismo sequenziale: tipico dei pesci - i due sessi non si trovano contemporaneamente nello stesso individuo, ma ad un certo punto vi è un’inversione del sesso a seconda delle condizioni esterne.
  • Proteroginia - inizialmente femmina (più frequente).
  • Proterandria - inizialmente maschio.

Partenogenesi

In alcuni libri si parla di riproduzione di tipo asessuato, ma in realtà non lo è poiché sono coinvolti gameti maschili e femminili. L’ovocita, proveniente quindi da una femmina, va a far sviluppare un embrione senza fecondazione. L’ovocita però è aploide, ma affinché possa svilupparsi un nuovo individuo l’embrione deve essere diploide. Questi fenomeni permettono quindi di arrivare ad una situazione di diploidia senza l’apporto degli spermatozoi:

• Partenogenesi ameiotica: l’ovocita non subisce meiosi e quindi rimane diploide, generando un clone del genitore (può avvenire nei platelminti, rotiferi, crostacei, insetti).
• Partenogenesi meiotica: la meiosi avviene e quindi l’ovocita è aploide. Lo spermatozoo provvede all’attivazione, ma non contribuisce al suo patrimonio genetico. La diploidia si può ripristinare tramite:
  • Duplicazione cromosomica
  • Fusione cellulare, due cellule si fondono (il secondo globulo polare)
  Processo tipico degli insetti.

Partenogenesi nelle api

L’ape regina si accoppia con il fuco (maschio dell’ape) e va poi a scegliere autonomamente quali ovuli fecondare e quali no. Quelli fecondati si trasformano in femmine, quelli non fecondati in fuchi. In questo caso la partenogenesi è quindi legata alla determinazione del sesso. Le api operaie nascono da ovuli fecondati che però non vengono alimentati con la pappa reale.

Determinazione del sesso

I cromosomi sessuali determinano il sesso dell’individuo (XX, XY). Nel mondo animale sono presenti tre diverse combinazioni:

• Umani: XX - XY (f) (m)
• Insetti: XX - X (f) (m)
• Uccelli: ZW - ZZ (f) (m)

Nei rettili la determinazione del sesso invece non dipende dai cromosomi, ma dalla temperatura. Tartarughe (linea blu) - quando la temperatura è alta, la maggior parte degli individui nasceranno maschi. Man mano che la temperatura si abbassa, i nascituri saranno invece femmine. Lucertole e alligatori (linea rossa) - comportamento opposto. Testuggini, coccodrilli e gechi (linea tratteggiata) - a temperatura ambiente (22-24 °C) il nascituro sarà maschio, in caso di temperature estremamente alte o basse sarà invece femmina.

Costi e benefici della riproduzione sessuata

Ricerca del partner e competizione per l’accoppiamento

Dato che nella maggior parte dei casi le femmine sono una risorsa limitata, la competizione è fra i maschi. La scelta del partner però solitamente è fatta dalle femmine.

• Sistemi monogamici - molto frequenti negli uccelli, ma relativamente rari nei mammiferi (3%). Qui è la femmina leader che impedisce alle altre femmine subordinate di accoppiarsi eliminando così la competizione.
• Sistemi poliginici - il maschio monopolizza il possesso delle femmine, le difende e procura loro cibo, andando a scontrarsi con gli altri maschi.
• Sistemi poliandrici - le femmine sono sottoposte a selezione sessuale, ossia il maschio riconosce la femmina pronta per l’accoppiamento e questo fa scattare la competizione (pochi casi).

La cura della prole e l’importanza della suzione

Le cure parentali, presenti soprattutto nei mammiferi e nei marsupiali, sono indispensabili per le prime fasi della vita del nascituro. L’alimentazione per suzione dei cuccioli è la prima fonte di difese immunitarie (colostro) e crea poi il presupposto per una comunicazione non verbale con mimica facciale, per il riconoscimento individuale olfattivo e l’insorgere della socialità.

Intervalli tra gli atti riproduttivi e gestazione

• Viviparità - l’embrione si sviluppa all’interno del corpo materno e solo quando l’individuo sarà ‘adulto’ sarà pronto ad affrontare la vita.
• Oviparità - l’embrione si sviluppa all’interno di un uovo, e quindi all’esterno del corpo della madre. Questo riduce l’investimento metabolico della femmina ma aumenta la predazione.
• Ovoviviparità - le uova sono ricoperte da un sottile guscio e poco resistente, quindi si schiudono all’interno del corpo materno, ma la prole non riceve alcun nutrimento dalla madre.

La gravidanza inizia nel momento in cui l’embrione arriva nell’utero. La lunghezza della gestazione varia ampiamente a seconda della specie ma possiamo dire che è grossolanamente collegata alle dimensioni dell’animale.