Biologia generale: riproduzione, ontogenesi e bauplan

Biologia generale: riproduzione, ontogenesi e bauplan

Riproduzione

Quale processo porta alla formazione della cellula diploide con patrimonio ibrido?

Gli scopi della divisione cellulare sono due: l'accrescimento e la riproduzione.

Mitosi

La mitosi è il processo di riproduzione asessuale che porta all'accrescimento dell'organismo o alla sostituzione dei tessuti danneggiati; porta alla formazione di due cellule figlie identiche alla cellula madre con patrimonio genetico diploide ed avviene in un'ordinata sequenza di fasi. Inizialmente il filamento di DNA della cellula madre si despiralizza e forma la cromatina che viene duplicata in una coppia esatta, così come gli organuli cellulari. Poi i microtubuli formano il fuso mitotico che permette ai cromatidi fratelli (fino ad allora tenuti insieme dal centromero) di separarsi e distribuirsi ai due poli della cellula. Infine, il nucleo della cellula madre e il citoplasma si dividono per dare vita a due cellule figlie.

Meiosi

La meiosi è il processo che da una sola cellula parentale (o da un solo organismo) porta alla formazione di cellule (o gruppi di cellule) figlie con patrimonio genetico dimezzato. La meiosi avviene nei modi più disparati nei diversi gruppi di animali: nell'uomo, da una cellula diploide si generano quattro cellule figlie (gameti) con corredo aploide, che per la nostra specie consiste in 23 cromosomi, che dovranno poi unirsi ai gameti del partner di sesso opposto per formare un organismo diploide a sua volta. I gameti femminili si chiamano cellule uovo mentre i gameti maschili si chiamano spermatozoi.

Per riassumere, possiamo dire che esistono due tipi di riproduzione: quella sessuale (con l'intervento dei gameti, la meiosi) e quella asessuale (senza l'intervento dei gameti, che chiamiamo mitosi). Possiamo definire la riproduzione come il processo di formazione di nuovi individui che sostituiranno i genitori nella popolazione.

La riproduzione asessuale

I discendenti degli organismi che si riproducono per mitosi sono cloni dei loro genitori. La mitosi può avvenire per:

• Scissione binaria (nei protozoi): in questo caso il corpo dell'individuo adulto si divide in due parti subuguali.
• Scissione multipla (protozoi e attinie): è analoga alla scissione binaria, cambia il numero di sezioni in cui si divide il corpo del genitore.
• Strobilazione (scifozoi, anellidi): alcuni polipi dividono il proprio corpo in modo trasversale a partire dalla zona apicale e le sezioni si staccano una dopo l'altra, dando vita a meduse che si riprodurranno sessualmente con altre meduse; da questa riproduzione nascerà una larva che si svilupperà in polpo, il quale, quando sarà maturo, si dividerà a sua volta per strobilazione. Lo stesso concetto è quello che porta alla formazione delle proglottidi della tenia. È interessante notare che lo stesso individuo, con lo stesso patrimonio genetico, può avere fenotipi diversi, e presentarsi quindi sotto forma di polipo o di medusa.
• Gemmazione (idrozoi, briozoi): in questo caso i nuovi individui si sviluppano come gemme sui lati dell'individuo genitore e possono staccarsi o rimanere attaccate. Nel secondo caso si viene a formare una colonia di gemmazione (idre).
• Frammentazione (idrozoi, echinodermi): questo tipo di riproduzione avviene negli animali marini grazie alla divisione di un organismo in diversi frammenti per autotomia. Da ciascun frammento si rigenera un individuo completo (idre d'acqua dolce). La frammentazione avviene grazie alla presenza di cellule totipotenti negli organismi e si può innescare nel momento in cui, per esempio, un movimento dell'acqua permette la migliore dispersione dei frammenti. Gli individui che si riproducono in questo modo attuano un processo simile a quello che avviene quando le lucertole "abbandonano" la coda o (in maniera ridotta) quando la sinfisi pubica di una donna diventa maggiormente flessibile durante il periodo della gravidanza.
• Poliembrionia: è un tipo di riproduzione asessuale, ma "involontaria", che consiste nella formazione di più nuovi individui a partire da un solo zigote (ed è alla base della nascita dei gemelli omozigoti).

La riproduzione sessuale

Per quanto riguarda la riproduzione sessuale, possiamo dire che la base di questo processo è il fenomeno che chiamiamo coniugazione e che avviene fra batteri: anche se la loro riproduzione avviene per scissione binaria, questi possono anche scambiarsi informazioni attraverso la membrana cellulare, attraverso questo metodo "primitivo" che assicura una certa variazione nel patrimonio genetico.

La riproduzione sessuata avviene grazie ai gameti, che vengono prodotti dalle gonadi (derivati mesodermici). Questo tipo di riproduzione, al contrario di quella asessuale, implica un dispendio energetico elevato per la scelta del partner, per il corteggiamento e per avere la certezza che i gameti si incontrino.

Tipi di riproduzione sessuata sono:

• Gonocorismo: è la condizione per cui le gonadi maschili e femminili si trovano su organismi diversi (e riconoscibili, anche grazie ai caratteri sessuali secondari, come i palchi nei cervidi o la criniera nei leoni), ed è contrapposta all'ermafroditismo.
• Fecondazione esterna negli invertebrati marini: alcuni invertebrati che solitamente vivono in aggregati rilasciano uova e spermi in base alle condizioni ambientali; questo metodo implica un grande dispendio energetico (soprattutto per gli individui femminili che devono produrre cellule uovo con un vitello che sia in grado di nutrire lo sviluppo iniziale dell'embrione).