Riproduzione asessuata e sessuata in batteri e protisti protozoi

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La riproduzione è quella capacità comune a tutti i viventi di produrre nuovi individui fecondi, uguali o simili ai genitori, uguaglianza che deriva da fatto che i genitori sono in grado di trasmettere i propri geni, e quindi i geni tipici della specie, alla prole. La riproduzione, in tutti i viventi, può compiersi attraverso due modalità:

• Asessuale o asessuata: non prevede fenomeni di sessualità

Sessuale o sessuata: prevede fenomeni di sessualità .

Sessualità in biologia

Per sessualità, in biologia, si intende quell'insieme di eventi che consentono l'unione di due genomi, ossia l'unione del DNA proveniente da individui differenti della stessa specie. i fenomeni di sessualità sono anche antecedenti ai fenomeni riproduttivi, troviamo fenomeni di sessualità anche in organismi molto semplici come i batteri. Nei batteri il processo biologico di sessualità è rappresentato da un processo di scambio di DNA tra individui differenti appartenenti alla stessa specie. Uno dei processi sessuali che troviamo nei batteri si chiama coniugazione, vediamo che cosa avviene durante la coniugazione tra due individui batterici.

• Coniugazione nei batteri: nei batteri che effettuano questo processo di sessualità abbiamo, nell'ambito della stessa specie, due tipologie di cellule che non sono necessariamente maschi e femmine ma sono due cellule che si differenziano perché all'interno del citoplasma batterico, oltre ad avere il cromosoma batterico circolare abbiamo delle altre molecole di DNA più piccole che si chiamano plasmidi, altre cellule invece presentano solo il DNA batterico e mancano del plasmide. La cellula, nell'ambito della stessa specie, che presenta il plasmide viene chiamata cellula donatrice mentre le cellule prive del plasmide vengono chiamate cellule riceventi. Quando queste due tipologie di cellule si coniugano, il processo della coniugazione avviene attraverso la formazione di un'estroflessione della membrana cellulare che porta in contatto i due individui, attraverso il pilus si forma una sorta di unione citoplasmatica tra le due cellule. una volta che si esplica questo ponte citoplasmatico il plasmidio si duplica creando una copia identica a se stessa tant'è che una delle due copie viene trasferita dalla cellula donatrice alla cellula ricevente; a questo punto le due cellule si staccano e così otteniamo due cellule come inizialmente, quindi non c'è stato un aumento numerico degli individui, ma ciò che è avvenuto è stato semplicemente uno scambio tra la cellula donatrice e la cellula ricevente che ha fatto diventare la cellula ricevente a sua volta donatrice. Quindi la cellula ricevente è cambiata, ha acquisito nuove caratteristiche dovute all'acquisizione del plasmide prima mancante in essa e di conseguenza questo processo di scambio di DNA è un processo sessuale. Non ci sono organi copulatori, non c'è ricerca del piacere, questo processo è semplicemente finalizzato allo scambio di DNA tra due cellule. la coniugazione è quindi un processo esclusivamente sessuale ma non riproduttivo perché affinché un processo biologico possa essere definito riproduttivo esso deve necessariamente portare all'aumento numerico degli individui, ovvero quando una coppia della nostra specie si riproduce, al termine del processo abbiamo la nascita di un nuovo individuo o due. Questo non avviene soltanto nel nostro caso ma in tutti gli esseri viventi che si riproducono, la riproduzione è un processo attraverso cui si ha l'aumento numerico degli individui; qualunque altro processo, anche uno sessuale, che non produca l'aumento degli individui non è un processo riproduttivo. Quindi possiamo dire che nei batteri il processo sessuale è indipendente dai processi riproduttivi.

Variazioni e passi evolutivi

Una volta che le cellule riceventi si sono modificate in cellule donatrici hanno subito una variazione, considerata un passaggio evolutivo della cellula, quindi le cellule batteriche attraverso questo scambio di DNA producono dei piccoli passi evolutivi. A questo scambio di DNA vanno aggiunti alcuni altri processi come le mutazioni che sono errori nella struttura del DNA che possono portare, assieme alla coniugazione, al modificarsi del patrimonio genetico delle cellule dei singoli individui aumentando così la variabilità genetica nell'ambito di ciascuna popolazione nell'ambito di una data specie.

Processi sessuali nei protozoi

I processi sessuali, slegati dalla riproduzione, non sono esclusivi dei batteri ma li troviamo anche nei protozoi, protisti, organismi unicellulari con cellula eucariotica simile agli animali (differiscono dagli animali perché unicellulari). La sessualità nei protisti protozoi è un processo più complesso di quello dei batteri ma esclusivamente sessuale. Anche nei protozoi la sessualità può esplicarsi attraverso diverse modalità:

• Coniugazione nei protisti protozoi: nei protisti protozoi ciascun individuo è caratterizzato dall'avere nella propria cellula due nuclei, uno più grande, macronucleo o nucleo stanziale, e uno più piccolo, micronucleo o nucleo mobile. Entrambi i nuclei contengono una serie di molecole di DNA e hanno un cariotipo diploide, quindi ogni molecola ha il proprio omologo. Per prepararsi alla coniugazione i macronuclei degenerano e rimangono solo i micronuclei. Ciascun micronucleo all'interno delle due cellule che si preparano alla coniugazione subisce una meiosi e di conseguenza passeremo da un unico nucleo diploide a 4 nuclei aploidi in entrambe le cellule; di questi, 3 degenerano e all'interno di ciascun nucleo coniugante rimane un unico nucleo aploide che subisce una divisione mitotica e produce due nuclei aploidi, uno continua ad essere micronucleo e l'altro si trasforma in macronucleo. A questo punto le due cellule sono pronte ad effettuare la coniugazione perché hanno trasformato i loro due nuclei da diploidi in aploidi. Anche nei protozoi si forma un ponte citoplasmatico che mette in comunicazione i due coniuganti e si ha uno scambio reciproco di micronuclei, per questo vengono detti mobili, perché sono quelli che nella coniugazione vengono scambiati. Il micronucleo di un coniugante si unisce al macronucleo di un altro coniugante e così succede anche nell'altra cellula. Si forma così di nuovo un nucleo diploide. A questo punto i due coniuganti cessano di essere in contatto, il ponte si rompe e i due nuclei diploidi (derivati dallo scambio reciproco dei micronuclei e successiva fusione con i macronuclei dei due coniuganti) subiranno una mitosi, quindi si formano due nuclei anch'essi diploidi uno dei quali darà origine al nucleo mobile e l'altro al nucleo stazionario. Anche in questo caso avviene un processo di scambio di DNA, quindi un processo sessuale a cui non è associato un processo riproduttivo perché siamo partiti da due individui monocellulari e finiamo con gli stessi individui ma profondamente modificati dal punto di vista genetico perché i geni tipici del coniugante A si sono mischiati ai geni tipici del coniugante B e viceversa. Quindi abbiamo ottenuto lo stesso numero di cellule ma diverse geneticamente da quelle ordinarie.

RIPRODUZIONE ASESSUALE

La riproduzione asessuale è un processo riproduttivo, che porta quindi all'aumento numerico della popolazione ma non prevede processi sessuali. Si esplica in tutti gli esseri viventi senza coinvolgere fenomeni di sessualità, quindi generalmente è coinvolto un unico individuo, quindi possiamo dire che è una riproduzione uniparentale e i nuovi individui che si formano per riproduzione asessuale sono coppie assolutamente identiche ai genitori che li ha prodotti. Le caratteristiche principali dei processi riproduttivi asessuali sono: la mancanza di sessualità, la mancanza di scambio di DNA tra individui differenti, quindi se c'è la mancanza di sessualità non è necessario che siano coinvolti due individui, anzi spesso è uniparentale e viene denominata riproduzione asessuata agamica, vegetativa o agametica perché in realtà negli animali essa si esplica non solo senza fenomeni di sessualità ma nemmeno senza la produzione di cellule specializzate che sono i gameti, cioè si esplica senza produrre cellule uovo e spermatozoi. Questo accade nella stragrande maggioranza dei casi, poi c'è un piccola eccezione di modalità riproduttiva asessuale negli animali che prevede almeno la formazione della cellula uovo. Se vogliamo analizzare la più semplice tipologia di riproduzione asessuale che troviamo tra gli esseri viventi è quella che vediamo nei batteri e enei protozoi.

Scissione binaria nei batteri

Scissione binaria nei batteri: il batterio genitore che si riproduce asessualmente deve come prima cosa duplicare la propria molecola di DNA circolare per formarne due molecole che dovrà poi distribuire nelle due cellule figlie che si ottengono alla fine del processo riproduttivo, infatti le due molecole di DNA una volta ottenute per duplicazione della prima si distanziano, la cellula batterica si allunga, dopo di che metà della cellula compare una strozzatura così come compare la strozzatura nelle cellule eucariote durante la citodieresi e si formeranno le due cellule figlie. Questa modalità riproduttiva nei batteri porta alla formazione di due cellule figlie esattamente identiche alla cellula madre attraverso semplicemente la duplicazione del DNA. Per ritornare alle mutazioni che possono avvenire durante la duplicazione del DNA, le due cellule figlie possono anche essere leggermente diverse ma solo se durante la duplicazione del DNA sono avvenuti degli errori, altrimenti sono perfettamente identiche. Gli errori durante la duplicazione del DNA sono molto frequenti non solo nelle cellule batteriche ma anche nelle cellule eucariote che si duplicano per mitosi ma esistono anche dei meccanismi deputati a riparare gli eventuali errori che possono capitare, quindi è raro che un errore rimanga nella molecola di DNA perché spesso viene riparato.Questo processo è un processo di riproduzione perché siamo partiti da un individuo genitore e abbiamo ottenuto due individui figli, quindi si è avuto l'aumento numerico della popolazione, le cellule figlie sono generalmente cloni della cellula genitore e non c'è stato nessuno scambio di DNA ma semplicemente una distribuzione equa nelle due cellule affinché fossero funzionanti.

Riproduzione asessuale negli eucarioti

La riproduzione asessuale è staccata dai processi di sessualità in tutti i viventi, animali inclusi. Negli animali e in tutti gli eucarioti unicellulari e pluricellulari la divisione di una cellula madre in una cellula figlia è seguita da mitosi, quindi la divisione nucleare è seguita da quella citoplasmatica. Negli organismi eucarioti pluricellulari e monocellulari la riproduzione asessuale alla cui base c'è la divisione mitotica porta alla nascita di individui perfettamente identici al genitore. La riproduzione asessuale negli animali può avvenire in tutti gli stadi di sviluppo: nell'embrione, nella larva e negli adulti. Nella riproduzione sessuale lo stadio coinvolto è tipicamente quello adulto. Quando avviene allo stadio embrionale si chiama poliembrionia, per differenziarla da una riproduzione classico nello stadio adulto, quando avviene nelle larve si chiama amplificazione larvale.

Modalità di riproduzione asessuale

In ogni caso si esplica sempre attraverso tre possibili modalità:

• Scissione: il termine scissione indica che questa modalità riproduttiva avviene attraverso la divisione del corpo dell'individuo che funge da genitore. È binaria se si scinde in due parti, multipla se si scinde in più parti.

Scissione binaria

Binaria: avviene frequentemente nei platelminti a vita libera noti col nome volgare di planarie, sono molto utilizzate nei laboratori di ricerca in tutto il mondo dove si fanno studi sulla rigenerazione perché le planarie in natura sfruttano la scissione binaria ovvero il corpo del genitore presenta in un punto più o meno costante in tutti gli individui dove avviene la scissione. Questa scissione porta alla formazioni di due segmenti, uno anteriore e uno posteriore, ciascuno dei quali è in grado di rigenerare la parte mancante dal sito di scissione. Il frammento anteriore rigenera quello posteriore e viceversa. In corrispondenza della linea di scissione si localizza un blastema rigenerativo, lungo la superficie di scissione si accumulano delle cellule totipotenti, indifferenziate, che iniziano a riprodursi in maniera velocissima per mitosi e formano il blastema. Da queste cellule totipotenti si formeranno progressivamente gruppi di cellule che si differenzieranno nelle diverse tipologie necessarie per ricreare tutti i tessuti e tutti gli organi che mancano alle due porzioni. Dopo un certo periodo di tempo, dai due frammenti ottenuti per scissione binaria, si ottengono due nuovi individui perfettamente autonomi e funzionanti, capaci di vita autonoma, che saranno dei cloni dell'individuo madre. Anche in questo caso l'individuo progenitore smette di esistere ma la sua vita continua nei due individui figli di nuova produzione per effetto di una riproduzione asessuale.

• Frammentazione: è una modalità per certi versi molto simile alla scissione. La scissione avviene generalmente, negli animali che la sfruttano, in punti prestabiliti. La frammentazione invece avviene in punti non stabiliti per cui può portare alla formazione di frammenti davvero eterogenei, alcuni dei quali possono rigenerare le parti mancanti e dare origine ad altri individui, altri invece possono degenerare completamente e non dare origine al nuovo individuo. Un classico esempio di frammentazione è quella che può avvenire, per esempio, anche accidentalmente nelle stelle di mare; in una stella marina può venire rotto accidentalmente un solo bracci, per cui da questa frammentazione ne derivano due frammenti, il pezzo terminale del braccio e la stella marina intera senza un pezzo di braccio. Però può anche spezzarsi a metà, quindi la segmentazione è molto differente e crea frammenti differenti. Nonostante tutto le stelle marine sono in grado di sfruttare questa frammentazione accidentale come un processo di riproduzione sessuale, basta che vengano rispettate alcune condizioni: - Quando la frammentazione coinvolge anche il disco centrale si possono formare due individui completi da entrambi i segmenti, quindi a questo tipo di frammentazione segue una riproduzione asessuale classica. Questo tipo di frammentazione è un processo riproduttivo? Si, perché ha generato un nuovo individuo. - Se la frammentazione riguarda, per esempio solo un braccio la stella non riesce a rigenerare la parte mancante nel pezzo del braccio, in quanto dovrebbe rigenerare quasi l'intero individuo ma nell'altro pezzo, mancante solo di una parte di braccio, riesce a rigenerare il pezzo mancante per cui si ricostituisce un individuo intero. Questo tipo di