Riproduzione
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Tra i fattori essenziali per l’esistenza di un certo tipo di essere vivente, la capacità di riprodursi e moltiplicarsi occupa un ruolo di primaria importanza. Con riproduzione si indica l’insieme dei meccanismi mediante i quali gli esseri viventi provvedono alla conservazione della propria specie formando nuovi individui simili a sé e che finiscono col sostituire il genitore, o i genitori, nella popolazione. Occorre porre una distinzione con il termine moltiplicazione, che indica la frequenza con cui si attua la riproduzione e che è necessaria per ovviare alle inevitabili perdite dovute alla lotta per l’esistenza. La riproduzione, a differenza di tutti gli altri processi biologici, è unica in quanto non è necessaria per la sopravvivenza dell’individuo, al contempo è l’unico processo che evita l’estinzione della specie. Negli animali si sono evoluti svariate modalità di riproduzione, che possono rientrare globalmente in due tipi fondamentali: riproduzione asessuale e riproduzione sessuale.
Benché le due modalità siano molto diverse, producono tipicamente un numero di discendenti maggiore del numero dei genitori, compensando così l’incapacità di molti individui di sopravvivere alle sfide con l’ambiente. In linea di massima, in lunghi periodi, entrambi i tipi di riproduzione portano alla sostituzione dei genitori da parte di un numero pressoché identico di discendenti, in tal modo le popolazioni tendono ad avere una densità di componenti relativamente costante, la quale dipende dalle disponibilità che l’ambiente stesso offre. Questo concetto si collega in parte al concetto di bilancio energetico della riproduzione. Gli esseri viventi infatti, indipendentemente dal tipo di riproduzione che presentano, possono investire l’energia disponibile in due modi differenti: una prima strategia, assai diffusa, è quella di puntare sul numero, ossia tutta l’energia viene spesa per produrre il maggior numero di gameti e di zigoti, i quali vengono poi abbandonati nell’ambiente. La strategia del numero ammette che la maggior parte dei discendenti muoia, ma, dalla notevole quantità di progenie prodotta, individui particolarmente favoriti sopravvivono e raggiungono la maturità sessuale. L’alternativa al puntare sul numero è produrre un numero relativamente piccolo di discendenti ed investire moltissima energia nelle cure parentali prestate ai piccoli, strategia evolutasi nella sua massima espressione nelle classi dei Mammiferi e degli Uccelli.
[modifica] Riproduzione asessuale
La riproduzione asessuale (o asessuata, o agamica, o monogamicaNTE, o vegetativaNTE o agamia)è la riproduzione di organismi che produce individui che condividono, salvo mutazioni, il patrimonio genetico dei genitori. È l'unica forma di riproduzione dei procarioti. Negli eucarioti, quando presente, si affianca di solito alla riproduzione sessuale, tranne che nei ciliati e in alcune piante ibride o poliploidi. Negli animali richiede molti adattamenti anatomici e fisiologici, ha un grande valore di sopravvivenza e consiste nello sviluppo di uno zooide non derivante dalle cellule sessuali, ma da parti del corpo del generante. Essendo basata fondamentalmente sulla mitosi, produce un insieme di discendenti, detti cloni, identici all’individuo generante esteriormente e geneticamente. Il problema più importante che si pone nella riproduzione asessuata degli organismi pluricellulari è quello di spiegare come un organismo ormai adulto e differenziato possa iniziare la formazione di parti corporee di un nuovo individuo, cioè come possa realizzare una spiccata attività organogenetica, propria degli embrioni. La soluzione di questo problema la si trae dall’osservazione dei numerosi casi di riproduzione agamica, ove si rende evidente che i nuovi processi morfogenetici che hanno luogo nell’animale adulto sono legati alla persistenza, nell’organismo differenziato, di cellule indifferenziate, e quindi capaci di originare più tipi cellulari. In casi estremi, come in certi Poriferi e Platelminti, il nuovo organismo sembra originarsi addirittura da una sola cellula, avendo così la totipotenza che è normalmente esclusiva dello zigote. Questa eventuale espressione di totipotenza da parte di cellule somatiche non deve stupire, perché la capacità di guidare i processi embriogenetici dipende dai fattori ereditari e noi sappiamo che le cellule, pur moltiplicandosi, mantengono intero il loro patrimonio genetico. La riproduzione asessuata può avvenire come:
- scissione, dove un individuo generante produce individui generati assolutamente identici tra di loro e al generante attraverso la divisione del suo corpo. Quando la divisione avviene separando l'animale in due parti identiche, longitudinalmente, si parla di scissione binaria (tipico delle planarie e di numerosissimi protisti), altrimenti si ha una scissione multipla con la formazione di numerosi individui (Anellidi, Cnidari, Apicomplexa).
- frammentazione, in cui una parte dell'organismo che si distacca rigenera un individuo completo. La si nota frequentemente tra i vegetali, come nei bulbi delle Liliaceae che producono bulbilli laterali. Una forma particolare di frammentazione è visibile in alcune attinie attraverso un procedimento detto lacerazione pedale consistente nella perdita di cellule del piede dell’animale abbandonate sul substrato, le quali si moltiplicano generando individui completi. Si conoscono molti casi in cui di l'autotomia, ovvero una tendenza posseduta da varie specie per l’autoamputazione di parti del corpo in caso di pericolo, può rivelarsi importante ai fini riproduttivi. Ad esempio le stelle marine sono in grado di rigenerare un braccio perso e, questo, (se attaccato ad un pezzo del disco centrale) è in grado di ricostituisce l’intero individuo.
- gemmazione, che prevede la formazione di gemme laterali che si separano definitivamente dando vita a nuovi individui o rimangono unite formando una colonia, come nel caso dei coralli ed altri Cnidari. Si può parlare di gemmazione anche nel caso di organismi unicellulari, quando una normale scissione produce due cellule figlie dalle dimensioni diverse e contenuto citoplasmatico non egualmente ripartito.
- poliembrionia, cioè divisione in più parti dello zigote o dell’embrione nei primissimi stadi di sviluppo, di solito durante la segmentazione. Alla poliembrionia si devono i gemelli monozigotici (fenomeno noto anche per la specie umana), che, originandosi da un unico uovo fecondato, sono tutti dello stesso sesso, possiedono una placenta comune. I gemelli biovulari, dal punto di vista della loro origine, non sono altro che fratelli derivando da due cellule uovo differenti. Quando la poliembrionia avviene in una larva libera nell'ambiente, prende il nome di amplificazione larvale.
- per propaguli: si formano nel genitore strutture particolari che, una volta distaccatesi, generano nuovi organismi
- sporulazione, la formazione per mitosi di particolari cellule riproduttive, le mitospore, in grado di generare un nuovo individuo in contesti ambientali favorevoli. Prodotte in particolari cellule specializzate (sporocisti), le mitospore sono munite di una spessa parete di protezione che permette loro di resistere a condizioni avverse. Possono essere mobili, munite di flagelli (zoospore), oppure esserne prive (aplanospore). In alcuni funghi terrestri è prodotto un particolare tipo di aplanospore esogene (cioè esterne alla sporocisti), dette conidiospore.
[modifica] Riproduzione sessuale
La riproduzione sessuale (o sessuata, o gametica, o anfigonica, o vegetativa, o gamia) è il processo attraverso cui opera l’evoluzione e si correla ad aspetti di notevole peso evoluzionistico come la “sopravvivenza del più idoneo” e la fitness. Contrariamente alla precedente, presuppone la formazione di cellule specializzate: i gameti, che di norma vengono prodotte per meiosi e sono aploidi, cioè con corredo cromosomico pari ad 1/2 rispetto a quello dell'individuo generante. In genere vi sono due tipi di gameti: quello maschile, più piccolo e mobile, e quello femminile, più grosso, meno mobile e contenente le sostanze di riserva necessarie per lo sviluppo dell' embrione . Negli animali i gameti femminili si chiamano uova e quelli maschili spermatozoi. La principale conseguenza dovuta alla divisione cellulare meiotica consiste nel rimescolamento del materiale ereditario dando luogo, in seguito alla fusione del gamete femminile con quello maschile, ad individui geneticamente diversi fra loro e dai genitori. Questi meccanismi di riproduzione possono verificarsi sia in specie dioiche che ermafrodite. Ecco i tipi fondamentali di riproduzione sessuale:
- Anfigonia: fecondazione di due gameti per formare una nuova cellula, lo zigote.
- Partenogenesi: riproduzione tramite sviluppo di gameti femminili senza fecondazione.
- Ginogenesi: simile alla partenogenesi con attivazione del processo da parte di uno spermatozoo.
- Ibridogenesi: riproduzione anfigonica senza ricombinazione del materiale genetico.
Simile alla partenogenesi è la riproduzione per meiospore. Esse differiscono dalle mitospore perché possiedono solo la metà dei cromosomi del genitore, per cui il nuovo individuo è diverso da esso.
La riproduzione gamicadi un organismo, è quella riproduzione secondo cui i caratteri ereditari dei genitori, si rimescolano in modo da portare una sopportazione migliore delle condizioni ambientali in cui vive l'organismo che le possiede. Questa riproduzione ha permesso la teoria dell'evoluzione.
[modifica] Riproduzione sessuale nelle piante
Il ciclo biologico di una pianta
Il ciclo biologico di una pianta è molto complesso. Le piante a noi più familiari come gli alberi, gli arbusti e le erbe rappresentano la FASE DELLO SPOROFITO o GENERAZIONE SPOROFITICA. La natura degli sporofiti è un fattore fondamentale: essi, come la maggior parte degli animali adulti, sono sempre diploidi. Le piante hanno organi sessuali (nelle Angiosperme localizzati nei fiori) contenenti cellule capaci di andare incontro a meiosi: è un tipo di divisione che negli animali forma gameti aploidi e nelle piante produce le SPORE aploidi. La differenza tra gameti e spore è notevole:
- i gameti possono fondersi con altri gameti in un processo chiamato SINGAMIA o FECONDAZIONE, che produce uno zigote diploide. Un gamete che non soggiace a singamia muore poiché non può vivere da solo né, normalmente, svilupparsi in un nuovo individuo aploide.
- Le spore delle piante esprimono un comportamento opposto: esse non subiscono singamia ma la mitosi e dividendosi ripetutamente formano una nuova pianta aploide completa chiamata GAMETOFITO. È così detta poiché rappresenta la pianta (-phyto) che produce i gameti (gameto-). Durante la riproduzione sessuale, quando un sporofito si riproduce, non genera una nuova pianta diploide identica a sé ma, anzi, una pianta aploide. Inoltre, il gametofito aploide, in tutte le piante vascolari, non somiglia minimamente allo sporofito diploide. È una minuscola massa di cellule senza radici, fusti, foglie o tessuti vascolari, ma è, comunque un individui. I gameti sono prodotti dalle piante aploidi mediante mitosi, non la meiosi. Essi effettueranno poi la singamia formando lo zigote che, accrescendosi, genererà il nuovo sporofito diploide, e così il ciclo biologico verrà completato. I gameti, nei mammiferi, sono di due tipi: piccole cellule spermatiche (microgameti) che nuotano, e grandi ovocellule (megagameti) immobili. Ciò è vero per molte piante e il processo è noto come oogamia. Gli spermi, nelle piante oogame, proprio come nei mammiferi oogami, sono ridotti da un individuo e le ovocellule da un altro: vi sono pertanto gametofiti “maschili” o microgametofiti e gametofiti “femminili” detti macrogametofiti o megagametofiti. I due tipi di gametofiti derivano da due tipi di spore:
- i microgametofiti dalle MICROSPORE
- i megagametofiti dalle MACRO- o MEGASPORE.
La presenza di due tipi di spore è nota come “eterosporia”. Tipicamente in un ciclo biologico ricorre un tipo solo di sporofito, e questo produce sia le microspore che le macrospore. Un ciclo vitale come questo, con due generazioni (sporofito e gametofito) è detto ALTERNANZA DI GENERAZIONI. Nella pianta, poiché i gametofiti non somigliano agli sporofiti, si attua un’alternanza di generazioni eteromorfe. Questo è un cilo complesso con almeno tre piante diverse (uno sporofito e due gametofiti). Il ciclo vitale dell’uomo, come quello degli altri animali, non presenta nulla di equivalente alla generazione aploide.
