Biologia dello sviluppo - Gametogenesi e Orogenesi

Biologia dello sviluppo

I meccanismi dello sviluppo sono molto simili per tutti gli animali, compreso l'uomo, e quindi è possibile acquisire conoscenze sullo sviluppo dell'uomo studiando lo sviluppo di organismi come il moscerino della frutta, lo zebra fish, la rana o il topo. Questo progresso deriva dalla fusione di tre filoni principali: embriologia sperimentale, genetica dello sviluppo, biologia molecolare. La biologia dello sviluppo occupa una posizione chiave nella biologia moderna perché riunisce varie discipline: biologia molecolare, biologia cellulare, genetica, morfologia. È quindi una disciplina in cui è necessaria una conoscenza completa dei diversi aspetti della biologia.

Impatto sociale

L'impatto sociale riguarda: la fecondazione in vitro, teratologia, conoscenza delle malformazioni. L'impatto del progresso della biologia dello sviluppo è rilevante anche per il futuro: creazione di nuovi obbiettivi terapeutici per trattare il cancro e malattie degenerative, studiare le vie di traduzione del segnale, i processi di accrescimento e rigenerazione a scopo terapeutico. L'estensione dello screening prenatale permetterà la comprensione delle malattie legate ai singoli geni, sarà possibile impiegare la biologia dello sviluppo per il trapianto. Esistono due diverse vie per raggiungere questo scopo: l'ingegneria tessutale con l'utilizzo di scaffolds e lo sviluppo a partire da cellule staminali embrionali umane.

Definizione di biologia dello sviluppo

La biologia dello sviluppo è la scienza che cerca di spiegare in che modo la struttura degli organismi si modifica nel tempo; la struttura o morfologia comprende la disposizione, il numero e i differenti tipi di parti. Tutti gli esempi di sviluppo sono classificati in 4 diversi gruppi:

• Specificazione regionale: Modo in cui compare una struttura in popolazioni cellulari inizialmente simili.
• Differenziamento cellulare: Meccanismo con cui si originano tipi differenti di cellule.
• Morfogenesi: Movimenti di cellule e tessuti che conferiscono all’organo o organismo in via di sviluppo la sua forma tridimensionale.
• Accrescimento: Aumento e regolazione delle proporzioni tra le diverse parti del corpo.

Sviluppo embrionale

L’incontro dei gameti maschile e femminile nella fecondazione mette in moto il processo di formazione di un nuovo organismo fino al raggiungimento dello stadio adulto.

Ontogenesi

Ontogenesi è l'insieme dei fenomeni attraverso cui dall’uovo fecondato si origina un adulto fecondo; gli stadi precoci dello sviluppo corrispondono all’Embriogenesi, in cui troviamo 4 fasi: segmentazione, gastrulazione, neurolazione, organogenesi. In questo periodo si realizza la formazione delle strutture morfofunzionali che assicurano al nuovo organismo una relativa autonomia a partire dalla schiusa o dal parto.

• Segmentazione (blastula): Successione di divisioni cellulari da cui si originano blastomeri o cellule figlie; l’insieme delle divisioni cellulari porta a uno stadio embrionale detto Blastula.
• Gastrulazione (foglietti embrionali): Pone le basi per un’armonica organizzazione interna dell’organismo basata sulla formazione di tessuti diversi; si manifesta con la formazione dei foglietti embrionali: ectoderma, mesoderma, endoderma.
• Neurulazione: Consiste nella formazione, a partire dall’ectoderma, del sistema nervoso.
• Organogenesi: È la fase più lunga in cui a partire dai tre foglietti embrionali si formano uno alla volta gli organi caratteristici dell’adulto.

Sviluppo post-embrionale

È il periodo successivo al momento della nascita e può avvenire in due modi:

• Diretto: Il giovane organismo raggiunge progressivamente lo stadio adulto attraverso un processo di accrescimento.
• Indiretto: L'organismo va incontro a un periodo critico, la metamorfosi, che assicura il passaggio da uno stadio larvale allo stadio adulto.

Organismi modello

• Caenorhabditis elegans (verme): nematode.
• Drosophila melanogaster (moscerino della frutta): artropodi, unirami, insetti.
• Brachydanio rerio (pesce zebra o zebrafish): cordati, vertebrati, pesci.
• Xenopus leavis (rana artigliata africana): cordati, vertebrati, anfibi.
• Gallus domesticus (pollo): cordati, vertebrati, uccelli.
• Mus musculus (topo): cordati, vertebrati, mammiferi.

Gametogenesi

Gonocoriche: Specie in cui questi due processi hanno luogo in organismi diversi (tutti i vertebrati eccetto qualche pesce).

Ermafroditi: Lo stesso individuo presenta entrambi i processi (platelminti, molluschi, qualche vertebrato).

Gametogenesi: Processo che porta alla formazione dei gameti, spermatozoi (gameti maschili) e cellule uovo (gameti femminili); ha caratteristiche simili in tutto il mondo animale.

Differenze

Spermatogenesi

Le cellule germinali sono organizzate all'interno dei tubuli seminiferi; nella loro parete si osserva la presenza costante delle cellule germinali a tutti gli stadi di differenziamento. Esse sono distribuite secondo un gradiente che procede dalla membrana basale verso il lume del tubulo. Quindi, osservando la parete del tubulo in sezione, si vedono:

• Spermatogoni: Si dividono per tutto il periodo riproduttivo; fra le cellule figlie alcune si differenziano in spermatozoi e altre mantengono la riserva di cellule staminali; quindi alla base del tubulo seminifero si distinguono: spermatogoni staminali, spermatogoni impegnati nel differenziamento.