Introduzione alla zoologia e riproduzione dei metazoi

I TIPI DI FECONDAZIONI

Fec zi in n : trasferimento diretto di spermatozoi dal maschio alla femmina. Evoluzione di organi riproduttivi e

comportamenti complessi atti a questo trasferimento. Penetrazione di organo maschile in un organo preposto femminile. Tipica in

metazoi di ambiente terrestre.

Nei ragni accade per mezzo della bocca (hanno organi nella bocca). Ragno maschio molto piccolo. Raggiunge la tela del maschio facendo

un lo ed inizia a suonare il lo. Se la femmina accetta lo fa avvicinare per fargli depositare gli spermatozoi, sennò se lo mangia. 10

Fec zi es n : rilascio di gameti nell’ambiente circostante, dove avverrà la fecondazione. Il

mare assicura un medium omogeneo e ospitale per i gameti — avviene negli organismi marini durante

lo stesso periodo dell'anno in ogni specie. Gameti dei ricci di mare. avviene quando i maschi non si

muovono e lo fanno per far incontrare i gameti alle femmine. In alcuni casi però esiste fecondazione

interna — negli squali attraverso dei peli dove passano gli spermatozoi. Questa vale anche per i granchi

e molti altri animali marini

Per aumentare il successo riproduttivo però sono necessari alcuni adattamenti biochimici e

comportamentali:

1. Rilascio simultaneo (legato a segnali esterni recepiti, o ad orologi biologici interno in fase con eventi

periodici come lune nuove o equinozi), femmine sparano feromoni per avvertire i maschi e prepararli al

rilascio

2. Enorme produzione di gameti — la probabilità di incontro rimane bassa e quindi tutti i gameti

devono essere piccole e una grande quantità

3. Riconoscimento specie-speci co tra gameti (di tipo biochimico, spesso dovuto a proteine segnale)

gameti hanno proteine per il riconoscimento, se sono un gamete femmina riconosce che l'altro è maschio

essi si incontrano, sennò non lo fanno. I gameti sono tanti di tante specie e i gameti della stessa specie si

riconoscono tra di loro.

i cromosomi

Nel genoma esistono due tipi di cromosomi:

- cromosomi sessuali: determinano il sesso e i caratteri ad esso associati; non in tutte le specie però il sesso è

determinato così. Non sempre i cromosomi sono per il maschio XY e le femmine XX negli animali, ad esempio

Det na e si m a de

nelle cimici (famiglia degli emitteri) il maschio ha solo un cromosoma X —

se di ti X -X0 (Hem ra)

. Il sesso è deciso dallo speratozoo anche in questo caso. Tutte le uova che

produce una femmina hanno un cromosoma X, il maschio poi può dare o meno l’altro cromosoma X

- autosomi: controllano tutti gli altri caratteri. Controllano le cellule ed i tessuti del nostro corpo

Due tipi di spermi:

autosomi

autosomi + X

Det na e si m a de se di ti X -X (vo )

Uova: 22 autosomi + 1 cromosoma X

Spermi: 22 autosomi + 1 cromosoma X (50%) \ 22 autosomi + 1 cromosoma Y (50%)

Det na e de se di ti Z -Z (uc l , fa , fa l : ep te ,

al pe )

Spermi: autosomi + 1 cromosoma Z (maschi sono ZZ)

Uova: autosomi + 1 cromosoma Z (50%) \ autosomi + 1 cromosoma W (50%) — le

femmine sono ZW. 11

Il sesso è deciso dall’uovo femminile e non dallo spermatozoo in questo caso.

Determinazione del sesso in base a condizioni ambientali o comportamentali:

Determinazione metagamica del sesso: nei coccodrilli, in molte tartarughe e in alcune lucertole

(rettili non aviani) la temperatura di incubazione determina il sesso della prole e cambia da specie

a specie, probabilmente attraverso sia meccanismi indiretti che attivano o sopprimono

l’espressione genica, sia direttamente, interagendo con lo sviluppo degli organi genitali

dell’individuo. La temperatura che determina il sesso cambia da specie a specie. Sta alla mamma

gestire la temperatura di incubazione delle uova — i nidi sono molto strutturati come nei

coccodrilli del nilo. Il vantaggio evolutivo è che posso gestire il sesso della cucciolata ma non ho

sempre sottocontrollo il clima (cambiamenti climatici sono fattori che non posso controllare).

In molte tartarughe a temperatura bassa nascono femmine, a temperatura alta nascono maschi,

nelle lucertole ed alligatori è il contrario.

Determinazione progamica del sesso: il sesso del nascituro è già determinato prima ancora della

fecondazione dalla femmina. Esempio: nel polichete Dinophilus gyrociliatus lo stato

nutrizionale della madre produrrà uova più grandi, che dopo la fecondazione daranno femmine,

e più piccole, che daranno maschi. Se mangia di più e produce uova più grandi da esse nasceranno femmine senza bisogno dello

spermatozoo perché esse avranno già il vantaggio di essere grandi per produrre uova.

MODELLI RIPRODUTTIVI

Specie ovipare:

- depongono uova fecondate (fecondazione interna) — come le galline

- rilasciano uova non fecondate (fecondazione esterna) — pesci che sparano cellule riproduttive

- deposizione in modo non selettivo/selettivo — proteggere le loro uova come gli uccelli che le covano o le rane che lasciano la loro uova

negli stagni.

- sono la stragrande maggioranza di invertebrati e vertebrati

-Tutte le uova rilasciate al momento del rilascio sono fecondate. I pesci però una volta che rilasciano le uova devono essere ancora

fecondate — sono però sempre ovipari

Specie ovovivipare:

- trattengono l’uovo nell’ovidutto o nell’utero e le uova si schiudono nell’organismo materno — non le nutre, non ha la placenta e non

crescono dentro di lei, ma solo dentro l’uovo. Le uova si schiudono dentro la madre.

- la madre non nutre gli embrioni

- invertebrati: anellidi, brachiopodi, insetti, molluschi gasteropodi. Vertebrati: pesci e rettili (come le vipere)

-il vantaggio è di portare i piccoli con sé se c’è bisogno di scappare (protegge le uova), la cosa negativa è che se muore la mamma muore

anche le uova. È di cile poi scappare perchè sei appesantito

Specie vivipare:

- non depongono uova — sono pochissime le specie vivipare

- L'embrione riceve nutrimento dalla madre — o con l’organo prodotto dalla madre incinta (La placenta —

organo misto temporaneo), anche nei marsupiali o negli scorpioni

- stadio di sviluppo alla nascita dipende dalle specie — o fanno degli embrioni come i canguri che poi si

sviluppano nel marsupio della madre o fanno un piccolo già sviluppato come le gira e.

- mammiferi, alcuni scorpioni, pesci elasmobranchi come squali (adelfofagia — si sviluppano più embrioni

ma uno si mangia gli altri quando si sviluppano), an bi, rettili

In questi due ultimi casi case dalla femmina esce un piccolo vivo e non esce un uovo

Nel corso dell’evoluzione si sono stabilizzati cicli vitali diversi —nei funghi gli adulti sono aploidi e non

avviene la meiosi anche se vanno in gametogenesi. Si formano dei gameti aploidi ed alcuni saranno maschi ed 12

alti femmine. Dall’unione di 2 gamenti si forma lo zigote (diploide) che va subito in meiosi (in realtà ci sono pochi secondi di vita diploide)

e forma delle spore aploidi. Noi abbiamo solo una fase aploide (i gameti), loro invece hanno solo una fase diploide (lo zigote).

L’EVOLUZIONE DEL SESSO Ma come e perché si è a ermata la riproduzione sessuale? È un piano B, tutti vanno in una

situazione in riproduzione sessuale.

E’ però un sistema parecchio complicato e non va data per scontata:

I partner sessuali devono incontrarsi e riconoscersi— si mangiano tra di loro in alcune specie;

✓ Spesso i maschi utilizzano molte energie nella competizione — maschi sgargianti per farsi dalle

✓

femmine notare ma questo costa energia al maschio, il pigmento è fatto solo dai maschi sani che

mangiano adeguatamente e questo è un segnale per le femmine che le invogliano a scegliere lui come

padre per la prole;

Le caratteristiche sessuali possono essere svantaggiose — come le code del pavone che sono

✓

ingombranti che vengono visti anche dai predatori o le rane che cantano e vengono trovate dai

parassiti;

I maschi sono un po’ uno spreco ai ni riproduttivi — i maschi non fanno uova ed è dall’uovo

✓

che nasce il piccolo (è attiva sessualmente per metà) quindi il. Le riserve che mette la femmina

nell’uovo che poi danno vita al piccolo. Il 50% di una popolazione bisessuale è come se non facesse

gli perchè non fa l’uovo.

È più vantaggiosa la riproduzione asessuale della bisessuale perchè ognuno fa il suo senza bisogno del

sesso opposto — fanno più uova.

Allora perché ci sono più esseri sessuali e bisessuali che asessuali se è più vantaggiosa? In realtà

sembra che storicamente possa essere avvenuto il seguente processo: secondo la teoria di Cleveland (1974) prima si è a ermata

un’alternanza di fasi aploidi e diploidi nel ciclo vitale e poi sono arrivate fecondazione e la meiosi come la conosciamo noi. Che senso ha

questa serie di stadi evolutivi e che vantaggi ha?

Tutto dipende da quello che succede al DNA (libretto di istruzioni).

STADIO I: ciclo aplo-diploide con endomitosi e meiosi a divisione singola

Attualmente si osserva in alcuni Protozoi ciliati, con cicli regolari di endomitosi e meiosi a

divisione singola

Quale vantaggio può ottenere una popolazione che usa questo tipo di ciclo rispetto a una

popolazione che si divide per mitosi?

Prima di ri ettere sulle possibili ipotesi dobbiamo fare due de nizioni: problemi legati al DNA

1. Mutazione: altera una molecola di DNA in un’altra molecola di DNA che porta un’informazione mutata (codi ca ancora, ma per

qualcosa di diverso) refuso in una copiatura che cambia il senso dei caratteri e genera un’altra proteina rispetto a quella che si doveva

generare senza mutazione; cambia il senso della proteina, ma la proteina viene codi cata lo stesso

2. Danneggiamento: altera una molecola di DNA in qualcosa che non è più DNA, non codi ca proprio nessuna proteina. Il

danneggiamento può essere riconosciuto dalle DNA polimerasi e dalle proteine del complesso di replicazione:

In natura al DNA possono avvenire entrambe le cose. Il danneggiamento è riconosciuto dalle molecole di polimerasi.

-se è su un lamento può essere riparato usando come template l’altro lamento — la polimerasi si accorge producendo RNA che una

parte di DNA è rotto (trova la parte mancante) e quindi legge dal lamento omologo ricostruendo il lamento danneggiato, i batteri non

lo possono fare ma noi eucarioti sì 13

-se entrambi i lamenti sono danneggiati…ci vuole un secondo doppio lamento omologo — se sei aploide questo non può avvenire. La

diploidia si è sviluppata proprio per questo, per far fronte ai danneggiamenti ed avere un libro di scorta. Gli

individui diploidi possono riparare il danneggiamento sul doppio lamento, gli aploidi no.

L’endomitosi ha quindi u