Biologia - riproduzione

Appunti di biologia – riproduzione

La riproduzione è il processo che consente il perpetuarsi delle specie attraverso la formazione di una discendenza in grado di riprodursi. Non sempre la conservazione delle specie prevede la conservazione dell’individuo che ha generato la discendenza: le piante annue muoiono dopo aver prodotto il seme, mentre le specie policarpiche fioriscono producendo seme più volte nella loro vita.

Fattori che influenzano la maturità sessuale

Il raggiungimento della maturità sessuale dipende da:

• Fattori genetici
• Condizioni ambientali
• Stadio di nutrizione

Tipi di specie vegetali

In base alla porzione di corpo vegetale interessata al fenomeno riproduttivo si individuano due tipi fondamentali:

Specie olocarpiche

Dopo un periodo di vita vegetativo, l’individuo passa tutto intero alla fase riproduttiva. La riproduzione comporta la scomparsa dell’individuo. Le specie olocarpiche si trovano solo negli organismi unicellulari nei quali la funzione vegetativa e quella riproduttiva sono distanziate soltanto nel tempo.

Specie eucarpiche

(più evolute): dopo un periodo di vita vegetativa l’individuo differenzia organi specifici che sono i soli a partecipare al fenomeno riproduttivo.

Cicli delle piante

Ciclo delle piante annue

Compiono il proprio ciclo vitale in un anno o in una stagione. Nell'ultimo periodo della vita garantiscono la moltiplicazione della specie tramite la produzione di semi. La strategia consiste in una rapida germinazione e crescita seguita da una altrettanto veloce transizione a fiore, con la produzione del seme.

Ciclo delle piante bienni

La strategia consiste nel formare, nella prima stagione vegetativa, strutture capaci di sopravvivere all'inverno, come bulbi, tuberi, e andare a fioritura nella seconda stagione vegetativa.

Ciclo delle piante perenni

Svolgono il loro ciclo vitale in più stagioni, spesso arrivando alla fioritura solo dopo due o più anni. Possono essere più o meno longeve.

Metodi di riproduzione

A partire dallo sporofito la divisione può avvenire in due modi:

• Moltiplicazione vegetativa: via agamica (mitosi),
• Riproduzione sessuale: per sporogonia, coinvolge una gamia (unione maschio+femmina).

Nelle specie vegetali normalmente i due metodi riproduttivi coesistono per mescolare i vantaggi di tutte le tecniche. La viola, ad esempio, ha riproduzione sessuata (fiori alti che sono impollinati dall’esterno e fiori bassi autoimpollinati) per creare nuovo materiale genetico e moltiplicazione vegetativa (stoloni).

La moltiplicazione vegetativa

La moltiplicazione vegetativa (o agamica) consiste nella produzione di nuovi individui in seguito alla suddivisione in due o più parti del corpo vegetativo di un individuo, o al semplice distacco di una sua parte più o meno grande. Lo sviluppo del nuovo individuo (clone) avviene in seguito a divisioni mitotiche, mantenendo così costante il genotipo delle successive generazioni. Si crea un clone con lo stesso patrimonio genetico dello sporofito, se ci sono le condizioni ambientali ottimali è un vantaggio perché è già adattato, se c’è una variazione l’individuo non presenta nuovi caratteri che ne consentano l’adattamento. In alcune piante sono presenti propavuli (tessuti meristematici protetti da tessuti che servono per riprodurre la pianta).

Forme di moltiplicazione vegetativa

• Scissione: nei procarioti la divisione cellulare ha come risultato la riproduzione dell’intero organismo. La cellula cresce di dimensione, duplica il proprio DNA e poi si divide in due. Negli eucarioti si ha un processo di mitosi: ogni cellula madre genera due cellule figlie con lo stesso corredo cromosomico della madre.
• Gemmazione: le cellule originatesi per mitosi sono più piccole della cellula madre. Formazione di una protuberanza collegata alla cellula madre da un istmo: il materiale genetico migra verso la protuberanza, originando infine una cellula indipendente.
• Frammentazione vegetativa: consiste nel distacco di una parte del corpo dell’individuo (propagulo) capace a propria volta di riaccrescersi e di ripristinare un nuovo individuo. Cloni geneticamente identici alla pianta madre.
• Sporulazione: il frammento è costituito da una sola cellula prodotta per mitosi (mitospora). Le spore generano nuovi individui attraverso una serie di mitosi. Nei batteri: dopo la divisione del materiale cellulare con un setto si forma uno strato di peptidoglicani sul doppio strato fosfolipidico della spora. Si aggiunge poi strato esterno di natura proteica definito cortex che sostituisce un'ulteriore difesa per la cellula contro un eventuale ambiente ostile. Contemporaneamente alla formazione delle strutture esterne avviene la disidratazione del citoplasma sporale. Infine la spora viene rilasciata all'esterno per lisi della cellula batterica che l'ha prodotta.

La riproduzione sessuata

Interviene la meiosi che determina lo sviluppo di cellule con metà del numero di cromosomi della cellula madre. L’importanza della riproduzione sessuale risiede più che nell’aumento del numero degli individui, nella ricombinazione del loro patrimonio genetico. In tal modo vengono sostanzialmente migliorate le condizioni per l’adattamento e l’evoluzione permette la ricombinazione del patrimonio genetico aumentando la capacità di adattamento.

Si inizia dalla meiosi in cui il patrimonio genetico (2n) delle cellule sessuali viene dimezzato (n), si producono le spore che per mitosi originano il gametofito sia maschile che femminile che daranno rispettivamente origine a sperma e cellula uovo, dalla cui unione si formerà lo zigote con corredo cromosomico diploide diverso sia dalla madre che dal padre da cui avrà origine un nuovo individuo con il proprio genoma.

Conseguenze della fase riproduttiva

In relazione alle conseguenze che la fase riproduttiva determina sulla pianta madre, si hanno:

• Piante policarpiche: le specie policarpiche fioriscono più volte durante la vita dell’individuo, nello stesso anno o in anni successivi. La pianta madre sopravvive e quindi può nuovamente riprodursi.
• Piante monocarpiche: fioriscono una sola volta, la fioritura determina la morte della pianta madre.

La gamia è l'unione di due cellule ciascuna con corredo cromosomico aploide che determina la formazione dello zigote con corredo cromosomico diploide. Essa è costituita da plasmogamia (riguarda organuli e citoplasma) e cariogamia (nucleo), i processi sono separati perché non in tutti i casi avvengono entrambi. La gamia richiede molte energie all’individuo, è necessario che si producano molti gameti poiché la possibilità di riuscita non è mai totale.

• Semplici gameti = gametogamia
• Intere strutture che recano i gameti (gametangi) = gametangiogamia (es. piante, ascomiceti)