MEIOSI E CICLO VITALE

MEIOSI E CICLO VITALE La meiosi avviene in una determinata fase del ciclo vitale degli organismi. Negli organismi aplonti, caratterizzati da un patrimonio genetico aploide (con un'unica copia di ciascun gene), la meiosi è detta zigotica, perché interviene nello zigote diploide che si 444c28e forma dopo la fusione di due cellule aploidi; in tal modo, la meiosi interviene a formare cellule aploidi da cui si svilupperanno per mitosi nuovi individui, e quindi permette di ripristinare il patrimonio genetico della specie.

Negli organismi diplonti, caratterizzati da un patrimonio genetico diploide (con due copie di ciascun gene), la meiosi è detta gametica, perché si verifica in particolari cellule dell'organismo deputate alla formazione di cellule riproduttive aploidi (gameti); i gameti permettono l'attuazione della riproduzione sessuata e, fondendosi al momento della fecondazione, formano zigoti diploidi da cui si sviluppano i nuovi individui. La meiosi in questo caso è compresa nel processo di gametogenesi, che porta dalla formazione dei gameti aploidi alla loro completa maturazione. In particolare, i gameti maschili sono detti spermatozoi e quelli femminili cellule uovo.

Negli organismi aplo-diplonti, la mitosi è detta intermedia: come nei diplonti, la meiosi avviene in una cellula particolare (cellula gonotoconte o zeugide) degli organismi della fase diploide (sporofiti) e porta alla formazione di spore aploidi (meiospore); in questo caso, però, le spore aploidi si moltiplicano per mitosi e danno origine a individui aplonti (gametofiti).

FASI DELLA MEIOSI La meiosi avviene secondo due fasi principali, dette rispettivamente prima e seconda divisione meiotica, o meiosi I e meiosi II.

Prima divisione meiotica o meiosi I Nella prima divisione meiotica avviene la ripartizione di ciascuna coppia di cromosomi omologhi in due cellule figlie, che risultano aploidi.

Profase I La cromatina visibile nel nucleo cellulare, che rappresenta la massa del DNA quando la cellula svolge le sue normali attività metaboliche, si condensa, in modo che si formano strutture bastoncellari, i cromosomi. Ciascun cromosoma appare a forma di X (stadio di tetrade), poiché è formato da due cromatidi fratelli, uniti in un punto detto centromero; essi si formano da un processo di duplicazione del DNA, e pertanto ogni cromatidio è geneticamente identico all'altro. Possono avvenire scambi di frammenti di cromosoma tra i cromatidi dei due cromosomi omologhi, con un fenomeno che prende il nome di crossing-over. La membrana che avvolge il nucleo si disgrega. Si forma un fascio di microtubuli proteici (fuso), che si estende da un polo all'altro della cellula e le cui due estremità fanno capo a due coppie di organuli, detti centrioli.

Metafase I Le coppie di cromosomi omologhi (ovvero, le coppie di tetradi) si dispongono lungo una immaginaria linea equatoriale, trasversale rispetto al fuso, in modo che ciascuna tetrade della coppia di omologhi sia rivolta verso uno dei due poli del fuso.

Anafase I Le fibre del fuso prendono contatto con i centromeri; ciascuna tetrade migra verso un polo della cellula.

Telofase I Ai due poli della cellula madre si formano due agglomerati di cromosomi aploidi, in cui, cioè, è presente un solo cromosoma per ciascun tipo. I cromosomi sono ancora allo stadio di tetrade. Il citoplasma delle due cellule si ripartisce e avviene la citodieresi, ossia la vera e propria divisione della cellula originaria in due cellule figlie distinte (in alcuni casi, questa ripartizione può essere incompleta). Le fibre del fuso si disgregano; i cromosomi si despiralizzano.

Seconda divisione meiotica o meiosi II Nella seconda divisione meiotica avviene, in modo analogo alla mitosi, la duplicazione di ciascun cromosoma, in modo che si formano due cromatidi fratelli collegati in un punto (centromero); i cromatidi si ripartiscono in due cellule figlie, che risultano anch'esse aploidi. Spesso la seconda divisione meiotica avviene immediatamente dopo la prima divisione.

Profase II La cromatina si condensa nuovamente, in modo che si possono osservare i cromosomi, formati da due cromatidi uniti dal centromero. Si forma nuovamente il fuso di microtubuli.

Metafase II I cromosomi si dispongono su una linea equatoriale, trasversale rispetto alle fibre del fuso, in modo che ciascun cromatidio sia rivolto verso uno dei due poli della cellula. I centromeri prendono contatto con le fibre.

Anafase II I cromatidi migrano ciascuno verso un polo della cellula, spostandosi verso le fibre del fuso. In tal modo, ciascun cromatidio diviene un nuovo cromosoma.

Telofase II Ai poli della cellula, si formano due aggregati di cromosomi. Le fibre del fuso si disgregano, i cromosomi cominciano a decondensarsi, e si forma infine una membrana nucleare. Il citoplasma della cellula si ripartisce in due, così da portare alla formazione di due cellule figlie aploidi.

MEIOSI E VARIABILITÀ GENETICA Da un punto di vista genetico, la meiosi assume una grande importanza perché rappresenta il modo con cui possono formarsi nuove combinazioni di geni e, quindi, rende possibile la variabilità genetica tra individui di una stessa specie. Infatti, già con il crossing-over, ovvero con lo scambio di porzioni di DNA tra cromatidi di due cromosomi omologhi, al momento della profase I, avviene una prima modificazione dell'assortimento di geni rispetto a quello della cellula madre. Inoltre, occorre considerare che la divisione dei due cromosomi omologhi (allo stadio di tetrade) durante la fase di anafase I avviene in modo casuale: ciò significa che non è prestabilito il polo della cellula verso cui migrerà ciascun cromosoma. Dunque, a partire da una cellula madre, si formano con la prima divisione meiotica due cellule aploidi che sono geneticamente differenti tra loro e diverse da qualsiasi altra coppia di cellule che derivano dalla stessa cellula madre. La diversità genetica riguarda, precisamente, gli alleli presenti nel patrimonio di un individuo; in altri termini, ciò che è suscettibile di variazioni non è il numero di cromosomi o il numero di geni presenti (caratteristiche che devono restare costanti perché tipiche della specie), ma il tipo di allele che, per ciascun carattere, ciascuna cellula figlia può ereditare. La variabilità genetica, assicurata anche dai meccanismi di mutazione spontanea, assume un ruolo essenziale nei processi evolutivi, secondo il concetto di selezione naturale.