Zoologia Lezione 4 PDF

RIRPODUZIONE E CICLI VITALI La RIPRODUZIONE è il processo attraverso il quale gli organismi viventi danno origine ad altri organismi uguali o simili a loro stessi, e permette la trasmissione dell’informazione genetica da una genera...

RIRPODUZIONE E CICLI VITALI La RIPRODUZIONE è il processo attraverso il quale gli organismi viventi danno origine ad altri organismi uguali o simili a loro stessi, e permette la trasmissione dell’informazione genetica da una generazione alla generazione successiva. Gli stadi principali di questo processo sono definiti CICLI VITALI. LA RIPRODUZIONE ASESSUALE (o AGAMICA) Si tratta della tipologia di riproduzione che necessita di un solo patrimonio genetico di partenza, e porta alla formazione di un nuovo individuo geneticamente identico ad esso (non c’è ricombinazione genetica e il nuovo organismo è un “clone” di quello di partenza). È tipica di alcuni invertebrati, inseriti in nicchie ecologiche che non subiscono particolari cambiamenti o modificazioni. Essa è correlata alle capacità rigenerative dell’organismo, e può avvenire secondo due principali modalità: EPIMORFOSI (nell’organismo persiste una quantità di cellule indifferenziate, le cellule staminali; è la modalità tipica nei metazoi -ovvero gli organismi che allo stadio germinativo sono unicellulari ma durante lo sviluppo raggiungono una condizione pluricellulare-) o MORFALLASSI (alcune cellule dell’organismo, provenienti da diversi distretti corporei, sono in grado di “sdifferenziarsi” per effettuare un riarrangiamento tissutale). Tra le forme di riproduzione asessuata troviamo: - FRAMMENTAZIONE: si tratta della forma più semplice di riproduzione asessuata, e avviene mediante il processo di AUTOTOMIA (ovvero la capacità di alcuni animali di perdere una parte del corpo o di automutilarsi, per poi farla ricrescere in maniera completa). È tipica degli echinodermi. Un esempio è la lucertola che perde la coda. -SCISSIONE: si tratta della forma di riproduzione asessuata in cui un organismo si divide in due o più porzioni e, dalle porzioni divise, si ricostruiscono le parti necessarie affinché si formino degli organismi identici a lui. La ricostruzione può avvenire in sezione longitudinale (SCISSIONE LONGITUDINALE) o in sezione trasversale (SCISSIONE TRASVERSALE).  Degli esempi sono: la SCISSIONE BINARIA, la STROBILAZIONE degli scifozoi (gli scifozoi, precursori delle meduse, effettuano una scissione multipla, e passano da una prima fase di gameti a quelle di scifozoi, strobile, ephyra e infine meduse adulte). - GEMMAZIONE: si tratta della forma di riproduzione asessuata in cui alcune parti del corpo di un organismo effettuano un riarrangiamento tissutale, diventando ammassi indifferenziati di cellule che si staccheranno dal resto del corpo e daranno origine ad un nuovo individuo identico a quello di partenza. È tipica dei protozoi e di alcuni animali come i poriferi e gli cnidari. - PARTENOGENESI: si tratta della forma di riproduzione sessuata in cui un organismo femminile genera organismi senza la fecondazione da parte di un maschio. Essa avviene grazie al processo di riproduzione virginale della cellula uovo, che basta a sé stessa e non necessita dello spermatozoo per iniziare a replicarsi (la sua attivazione può essere accidentale, se si attiva accidentalmente per poi bloccarsi, facoltativa, se si attiva occasionalmente, o obbligatoria, se è l’unica modalità di riproduzione). In base alla modalità con cui la cellula uovo è in grado di riprodursi in maniera autonoma la partenogenesi si divide in PARTENOGENESI AUTOMITTICA (la cellula uovo effettua una prima divisione, e il globulo polare prodotto si fonde con la cellula figlia portandola ad una condizione di diplodia) o PARTENOGENESI APOMITTICA (la cellula uovo si arresta durante la prima divisione meiotica, prima di diventare aploide). Può essere CONTINUA (la fase amittica, ovvero di attivazione autonoma, è l’unica fase possibile) oppure CICLICA (la fase amittica di attivazione autonoma viene alternata da una fase anfimittica di attivazione mediante interazione con lo spermatozoo; l ciclo in questione è definito CICLO ETEROGONICO). LA RIPRODUZIONE SESSUALE (o GAMICA) Si tratta della tipologia di riproduzione che necessita di due patrimoni genetici omologhi (ovvero non uguali ma morfologicamente simili tra loro) racchiusi all’interno di speciali cellule, i GAMETI (essi si formano in organi specifici dell’apparato riproduttore, le gonadi), e porta alla formazione di un nuovo individuo geneticamente differente, lo ZIGOTE, dato dall’unione (SINGAMIA) seguita ad un riassortimento dei due patrimoni genetici mediante il processo di MEIOSI. È tipica degli organismi eucarioti pluricellulari. In base a quanto i gameti sono morfologicamente simili, la riproduzione sessuale prende il nome di ISOGAMIA (i due gameti hanno la stessa dimensione), ANISOGAMIA (i due gameti hanno dimensioni differenti -quello maschile è detto microgamete mentre quello femminile è detto macrogamete-) o OOGAMIA (i due gameti sono morfologicamente e funzionalmente differenti -quello maschile è detto SPERMATOZOO mentre quello femminile è detto CELLULA UOVO-). Tra le forme di riproduzione sessuata troviamo: - ERMAFRODITISMO: si tratta della forma di riproduzione sessuata in cui i due patrimoni genetici sono forniti da un solo organismo (esso possiede entrambi i tipi di gonadi oppure una sola gonade in grado di produrre entrambi i gameti). La riproduzione per ermafroditismo può dividersi in: ANFIMISSI o ERMAFRODITISMO INSUFFICIENTE (nonostante l’organismo possieda entrambi i gameti, esso non è in grado di trasferire il gamete maschile nell’apparato riproduttore femminile, e dunque non può riprodursi da solo bensì necessita di un partner per farlo) o AUTOMISSI o ERMAFRODITISMO SUFFICIENTE (l’organismo possiede entrambi i gameti ed è in grado di autofecondarsi, senza la necessità di un partner per farlo). Sono legati all’ermafroditismo i casi di INVERSIONE SESSUALE, in cui un individuo nato femmina diventa maschio a causa di una regressione dell’apparato femminile (PROTEROGINIA) o in cui un individuo nato maschio diventa femmina a causa di una regressione dell’apparato maschile (PROTERANDRIA); queste inversioni sessuali possono essere determinate da diversi fattori (fattori ambientali, espansione della popolazione ecc.). - GONOCORISMO: si tratta della forma di riproduzione sessuata in cui i due patrimoni genetici sono forniti da due organismi sessualmente differenti (DIMORFISMO SESSUALE, ognuno dei due sessi possiede una sola delle due gonadi ed è dunque in grado di produrre un solo tipo di gamete). Anche gli organismi eucarioti unicellulari (protozoi) possono effettuare una riproduzione sessuale, sebbene la loro moltiplicazione avvenga sempre per mitosi: vengono effettuati dei meccanismi di ricombinazione genetica, che non comportano però ad un aumento del numero di individui. Una tipologia di riproduzione sessuata nei protozoi è la CONIUGAZIONE (i due patrimoni genetici si uniscono mediante il passaggio di micronuclei aploidi attraverso un ponte citoplasmatico, che si origina a livello dei citostomi -ovvero gli organelli deputati alla fagocitosi-; è tipica dei ciliati). VANTAGGI SVANTAGGI - in specie coloniali si - assenza di può osservare una ricombinazione genica rapida ed esponenziale - la popolazione non è in espansione grado di adattarsi a variamente delle condizioni ambientali - in ogni habitat si trovano poche specie RIPRODUZIONE diverse ASESSUALE - variabilità genica - espansione più lenta - la popolazione si - possibili errori durante adatta a variamente la ricombinazione delle condizioni genica RIPRODUZIONE ambientali (selezione SESSUALE naturale) I CICLI VITALI Un ciclo vitale, o CICLO BIOLOGICO, è l’insieme delle fasi di sviluppo che un organismo vivente attraversa dalla sua nascita alla produzione di prole (equivale al periodo di vita compreso tra una generazione di organismi e quella successiva). Esso determina il modo in cui gli organismi delle diverse specie vivono, crescono e si riproducono. Esistono diversi tipi di cicli vitali: 1. CICLO APLOIDE: nel ciclo aploide i gameti si fondono dando origine ad uno zigote, che però effettua subito una serie di divisioni meiotiche (MEIOSI ZIGOTICA) grazie al quale si origina una SPORA, cellula aploide 1n che dividendosi da origine a diverse generazioni aploidi. Gli organismi che effettuano un ciclo aploide sono detti APLONTI. 2. CICLO DIPLOIDE: nel ciclo diploide i gameti si fondono dando origine ad uno ZIGOTE, cellula diploide 2n che si sviluppa dando origine a sua volta a diverse generazioni diploidi ed effettuerà un solo ciclo meiotico per dare origine ai gameti (MEIOSI GAMETICA). Gli organismi che effettuano un ciclo diploide sono detti DIPLONTI. 3. CICLO APLO-DIPLONTE: nel ciclo aplo-diplonte i gameti aploidi 1n si fondono dando origine ad uno zigote diploide 2n, che si divide per mitosi dando origine a sua volta ad uno SPOROFITO, cellula diploide 2n che va incontro a meiosi dando origine a spore aploidi 1n (MEIOSI INTERMEDIA); a questo punto le spore effettuano una serie di divisioni mitotiche dando origine ad un GAMETOFITO, cellula aploide 1n che si sviluppa dando origine a gameti aploidi 1n. Gli organismi che effettuano un ciclo aplo-diplonte sono detti APLODIPLONTI. CICLO DIPLOIDE CICLO APLOIDE CICLO APLO- DIPLONTE La METAGENESI è un ciclo vitale caratteristico di alcune specie di organismi in cui si alternano due fasi distinte: una FASE SESSUATA, con riproduzione sessuale, e una FASE ASESSUATA, con riproduzione asessuale. Un esempio sono gli cnidari (tra cui le meduse, che alternano una fase asessuata in cui sono definiti POLIPI ed una sessuata in cui sono definiti MEDUSE). L’ETEROGONIA è un ciclo vitale caratteristico di alcune specie di organismi in cui si alternano due fasi distinte: l’ANFIGONIA, con riproduzione sessuale, e la PARTENOGENESI, con riproduzione sessuale. La differenza con la metagenesi è che in questo caso l’alternanza dei due cicli vitali non è determinata dall’organismo stesso ma da fattori ambientali esterni (la fase sessuata avviene nei periodi invernali mentre quella asessuata in quelli estivi). Degli esempi sono gli insetti, i crostacei ed i rotiferi. Grazie allo studio dei cicli vitali dei diversi organismi, è possibile distinguerli in base a diverse caratteristiche: - In base a quante volte si riproduce l’organismo: distinguiamo una condizione di SEMELPARITÀ (l’organismo si riproduce una sola volta nella vita) o di ITEROPARITÀ (l’organismo si riproduce più volte nella vita; gli organismi iteropari si dividono a loro volta in UNIVOLTINI, se possono dare origine ad una generazione all’anno, in SEMIVOLTINI, se possono dare origine a più generazioni nell’arco di più anni, e in MULTIVOLTINI, se possono dare origine a più generazioni nello stesso anno). - In base a dove si sviluppa l’embrione: distinguiamo gli organismi in OVIPARI (l’embrione si sviluppa interamente al di fuori della madre, e l’associazione trofica è fornita dall’UOVO; un esempio sono gli uccelli), OVOVIVIPARI (l’embrione si sviluppa all’interno della madre che però non contribuisce al suo sviluppo, e l’associazione trofica è fornita anche in questo caso dall’uovo; degli esempi sono alcuni pesci, come gli squali, e alcuni rettili, come le vipere) o VIVIPARI (l’embrione di sviluppa all’interno della madre, che contribuisce al suo sviluppo mediante associazione trofica; un esempio sono i mammiferi). - In base a come si sviluppa l’individuo: distinguiamo una condizione di SVILUPPO DIRETTO (i vari processi di crescita e sviluppo avvengono mediante cambiamenti morfologici diretti nei confronti dell’individuo, che non cambia la propria identità; un esempio è l’uomo) o di SVILUPPO INDIRETTO (i vari processi di crescita e sviluppo avvengono mediante cambiamenti morfologici indiretti e totali nei confronti dell’organismo, che assume un’identità totalmente differente; un esempio è la farfalla).  I PROTOZOI I protozoi sono una classe di organismi molto ampia, accomunati da una principale caratteristica, l’UNICELLULARITÀ. Possono avere vita libera, ma molto spesso vivono in simbiosi con altri organismi. La condizione di simbiosi rende alcuni protozoi dei PARASSITI. In particolare, le forme parassitarie fanno parte di alcuni gruppi di protozoi: sarcodina, mastigophora, ciliophora, apicomplexa e microspora. Presentano l’organizzazione cellulare tipica di una cellula eucariotica, con diverse specializzazioni: - una PELLICOLA, che comprende la membrana plasmatica (può raggiungere diversi gradi di complessità, dovuti alla formazione di gusci e teche che fungono da rivestimento). - Un CITOSCHELETRO composto da un complesso di FILAMENTI CONTRATTILI ACTINICI, FILAMENTI CONTRATTI NON- ACTINICI e MICROTUBULI (formano l’assonema di ciglia e flagelli). - Un CITOPLASMA contenente lisosomi, perossisomi, PLASTIDI (importanti per la vita autotrofa), VACUOLI CONTRATTILI, il CITOPIGIO (ovvero dei fori che permettono l’esocitosi di materiale di scarto per l’organismo), il CITOSTOMA (ovvero una sacca profonda attraverso cui si creano i punti di contatto per il passaggio di materiale genetico nel momento della simbiosi). - Un NUCLEO con organizzazione variabile. Sono prevalentemente AUTOTROFI, ed effettuano gli scambi metabolici mediante diffusione, pinocitosi e fagocitosi. La digestione dei nutrienti avviene attraverso i VACUOLI ALIMENTARI, posti in prossimità del citostoma. Essi possono effettuare una RIPRODUZIONE ASESSUALE (scissione binaria, divisione multipla o gemmazione) oppure una RIPRODUZIONE SESSUALE (coniugazione mediante ciclo aploide, diploide o aplo- diplonte), in base alla specie a cui si fa riferimento. Si muovono attraverso diverse modalità: MOVIMENTI PSEUDOPODIALI (ovvero un movimento provocato da rapide polarizzazioni e depolarizzazioni dell’actina citoscheletrica), movimenti attraverso CIGLIA e FLAGELLI o scivolamento (possono emettere dalla pellicola un secreto mucoso, che permette lo scivolamento sulle superfici). I SARCODINI I sarcodini sono un sottogruppo di protozoi appartenenti al phylum delle AMEBE. Sono caratterizzati dalla presenza di molti PSEUDOPODI, che ne permettono la locomozione e il nutrimento per fagocitosi. Sono formati da una pellicola semplice, formata dalla sola membrana plasmatica. Il loro citosol si divide in ECTOPLASMA (più esterno, ha consistenza gelatinosa) ed ENDOPLASMA (più interno, ha consistenza fluida), due strutture che, grazie alle diverse densità (sol-gel), si spingono verso l’esterno danno origine a delle estroflessioni, gli pseudopodi. Al loro interno presentano una quantità ridotta di organelli. Degli esempi di sarcodini sono: - L’ENTAMOEBA HISTOLYTICA, un parassita che entra nell’organismo attraverso l’ingestione di acqua o cibo contaminati per poi maturare, mediante un ciclo cistico, diventando un organismo patogeno ed invasivo, che prende il nome di CISTI. Essa può regredire alla forma non matura in maniera autonoma, mediante il processo di incistamento,(si tratta di un processo dannoso per l’organismo ospitante in quanto può provocare infezioni) per poi essere espulso tramite feci.