La riproduzione sessuale.
Nel post precedente abbiamo visto brevemente la riproduzione asessuale, e alcune caratteristiche. Ovviamente non si poteva non introdurre anche la riproduzione sessuale, a cui cercherò di dedicare largo spazio in tutto il mese di novembre con una serie di post scritti sia su queto blog che su Biosproject. Per ora questo post prendetelo come una specie di introduzione sull'argomento.
Come nel caso della riproduzione asessuale, possiamo distinguere vari tipi di riproduzione sessuale. Nonostante esistano varie forme di riproduzione sessuale, ci sta da dire che tutte implicano la formazione di un paticolare gruppo di cellule note come gameti. In seguito ci occuperemo nello specifico del processo della fecondazione. Molte specie animali che si riproducono sessualmente sono dioiche, cioè hanno sessi separati. Gli individui di sesso maschile hanno gonadi (organi sessuali) noti come testicoli, coinvolti nella produzione degli spermatozooi, mentre gli indvidui di sesso femminile hanno gli ovari, coinvolti nella produzione delle cellule uovo. Ovari e testicoli sono definiti come caratteri sessuali primari. Inoltre le femmine e i maschi di molte specie hanno dei caratteri sessuali secondari, che intervengono nella riproduzione sessuale. In molti animali le gonadi sono coinvolte anche nella produzione di ormoni che influenzano lo sviluppo di tali caratteri. I caratteri sessuali comprendono: le dimensioni, la forma, il colore del corpo ecc.
Le specie in cui maschi e femmine hanno delle caratteristiche differenti presentano il dimorfismo sessuale.
La riproduzione sessuale in natura è molto comune. Infatti a differenza della riproduzione asessuale, tale tipo di riproduzione può avvantagiare gli organismi in vari modi. I benefici derivano prima di tutto dalla variabilità genetica che assicura ad ogni generazione. I discendenti si originano dagli zigoti, cellula uovo fecondate che contiengono geni che provengono da gameti aploidi (cellule sessuali spermatozoo e cellula uovo) che provengono da entrambi i genitori, e quindi differiscono tra loro e i genitori.
La variabilità genetica ha un grande vantaggio; permettere agli organismi di adattarsi con più facilità a svariati ambienti. Infatti la possibilità che qualcuno dei discendenti diversi riesca a sopravvivere in un ambiente soggetto a cambiamenti è maggiore della probabilità che avrebbero se i discendenti fossero tutti uguali, come accade nella riproduzione asessuale. Con la variabilità genetica può aumentare anche la fitness globale di una popolazione di organismi. In parole povere in una popolazione di individui geneticamente diversi le cui combinazioni di geni promuovono la sopravvivenza in un determinato ambiente, tali individui hanno più probabilità di riprodursi e di trasmettere i propri geni alla generazione successiva, rispetto agli individui che hanno combinazioni di geni meno efficaci. Con il trascorrere del tempo tale meccanismo genera popolazioni principalmente composte da individui le cui combinazioni di geni assicurano un alto grado di fitness per l'ambiente.
Un esempio di effetti genetici della riproduzione sessuale e di quella asessuale sono riportati quà sotto.
Un esempio banale in realtà ma è giusto per rendere l'idea:
dai due esempi possiamo vedere come si in due individui idfferenti di una specie che si riproducono asessualmente si producono due mutazioni benefiche tali che il gene a muti in A in un individuo e il gene b muti nel gene B in un altor individuo. Come accennato nel post precedente la generazione filiale che viene ottenuta attraverso meccanismi di riproduzione asessuata non sono altro che cloni dell'organismo da cui derivano. Ciò rende impossibile che le due mutazioni si trovino insieme nello stesso individuo. La combinazione AB la potremmo trovare solo se si verifica successivamente una seconda mutazione in uno degli organismi della generazioni filiale. Ne consegue che individui ottenuti da una riproduzione asessuale è difficile che due mutazioni favorevoli si vengano a trovare insieme.
Discorso diverso per la riproduzione sessuale dove la combinazione CD è possibile se gli individui che portano le mutazioni si accoppiano. Se la mutazione CD non è letale, anzi benefica in certe condizioni ambientali, tale mutazione sarà ereditata dalle generazioni future, da momento che tali organismi adattandosi meglio ad un certo ambiente avranno più probabilità di riproduzione. (spero di non aver tirato troppo per le orecchie la spiegazione).
Nelle specie che si riproducono sessualmente, la riproduzione i gameti per opera dei due genitori permette alle mutazioni che si producono in ude differenti individui di coesistere in una nuova generazione. Benchè in alcuni casi le mutazioni possano determinare variabilità genetica ed avere degli effetti positivi, nella stragrande maggioranza dei casi le mutazioni non sono benefiche. In realtà molte finiscono per produrre alleli letali, alcune mutazioni sono innocue da sole m diventano letali in concomitanza con altre mutazioni. Quindi nel caso di geni o dicombinazioni di geni, letali, può esere maggiore la probabilità che individui prodotti sessualmente vengano danneggiati dalle mutazioni.
Ci sono organismi in grado di utilizzare entrambi i tipi di riproduzione, ciò offre vantaggi. Tipicamente, in tali specie, la riproduzione asessuale avviene quando le condizioni dell'ambiente nel quale vivono sono favorevoli e costanti. Come accennato nel post precedente, la riproduzione asessuale permette un'espansione molto rapida, poco costosa a livello energetico, della popolazione con conseguente sfruttamento delle risorse che l'ambiente mette a disposizione. La riproduzione sessuale da parte di questi organismi inizia ad essere sfruttata quando le condizioni non sono più così favorevoli. Abbassamento della temperatura, approssimarsi dell'inverno, diminuzione di risorse importanti (ad esempio mancanza di acqua o il cibo non è più presente in grande abbondanza). In questi casi la riproduzione sessuale produce zigoti dormienti che sono resistenti alle condizini sfavorevli. Avere la possibilità di adoperare due titpi di rirproduzione offre anche grandi vantaggi dal punto di vita della dispersione di una popolazione.
Varianti della riproduzione sessuale.
La riproduzione sessuale implica la fecondazione attuata dalle cellulenote come gameti (spermatozoo e cellula uovo) nelle specie dioiche e viene definita riproduzione biparentale. Esistono però specie che sono differenti da quelle dioiche e sono quelli in cui ogni individuo ha sia organi sessuali maschii che femminili. Queste spcie sono definite anche monoiche o ermafroditi. Ma l'ermafroditismo non è l'unica eccezzione al più comune processo della fecondazione.
Partenogenesi.
La partenogenesi è lo sviluppo fino alla maturità di uova non fecondate, ha caratteristiche che somigliano sia alla riproduzione sessuale, sia a quella asessuale. Poichè la partenogenesi riguarda soltanto uova. Secondo alcune correnti questo tipo di riproduzione dovrebbe essere annoverata tra quelle asessuali, in quanto non comprende il processo della fecondazione. La partenogenesi è un processo particolare che potrebbe essersi evoluto da processi sessuali che implicavano la fecondazione di cellule uova. Molti organismi sono in grado di sfruttare questa variante riproduttiva, dai platelminti ad alcuni tipi di crostacei e alcuni vertebrati sono capaci di riprodursi per partenogenesi. Offre dei vantaggi, tra cui quello di risparmiare energia e tempo producendo discendenti senza l'accoppiamnto. Ciononostante, la maggior parte delle specie partenogenetiche comprende a un certo punto del ciclo biologico, anche la riproduzione sessuale con fecondazione. Vari sono i modi in cui si può svolgere la partenogenesi. Le uova partenogenetiche possono riprodursi sia mitoticamente che meioticamente, e possono essere sia aploidi che diploidi. Ogni volta che la partenogenesi implica uova prodotte con la meiosi, la ricombinazione avviene per crossing over, ovviamente dobbiamo sempre ricordare che nella partenogenesi non avviene la fecondazione, per cui la variabilità genetica nella prole non può essere tanto grande quanto nella riproduzione sessuale che implica la fecondazione, dal momento che in questo caso soltanto un genitore fornirà cromosomi alla generazione successiva. La partenogenesi che non implica la meiosi, ma la mitosi è un processo puramente asessuale, nella quale dalle uova si svilupperanno solo cloni.
Molti insetti sono in grado di attuare la partenogenesi. un esempio sono insetti socialmente utili come le api domestiche. Schematizzando il processo possiamo dire che : lo zigote diventa femmina, le uova aploidi non fecondate si sviluppano in maschi. In una colonia di api domestiche la singola regina e le numerose operaie sono diploidi, i maschi aploidi.
Ermafrotidismo.
All'inizio di questo post avevamo detto che la stragrande maggioranza delle specie che si riproduce sessualmente sono dioiche...vi sono specie monoiche che si riproducono sessualmente. Gli individui i uestione sono ermafroditi e possiedono sia testicoli che ovari. Questi organismi in genere non sono in grado di autofecondarsi, poichè la loro anatomia lo impedisce e generalmente deve avvenire la copulazone tra due ermafroditi. tipiamente, durante la copulzione entrambvi gli individui liberano speatozooi e le uova prodotte da entambi i patner sessuali vengono fecondate da spermatozooi prodotti dall'altro patner. In molte specie monoiche l'autofecondazione viene impedita perchè gli individui producono uova e spermatozooi in momenti differenti. Gli individui subiscono la cosidetta inversione sessuale, essendo di un sesso nella fase precoce del ciclo biologico e dell'altro sesso successivamente. Quando parliamo di ermafroditismo sequenziale dobbiamo tenere conto che gli organismi sono o proterogini (prima femmine e poi maschi), oppure proterandi (prima maschi e poi femmine).
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