Spieghiamo cos'è la meiosi e in cosa consiste ciascuna delle sue fasi. Inoltre, cos'è la mitosi e le sue differenze dalla meiosi.
Che cos'è la meiosi?
La meiosi è uno dei modi in cui dividere le cellule, che si caratterizza per dare origine a cellule figlie geneticamente diverse dalla cellula che le ha originate. Questo tipo di divisione cellulare è fondamentale per riproduzione sessuale, poiché attraverso la meiosi il organismi producono i loro gameti o cellule sessuali. Il nuovo individuo risultante dall'unione di due gameti (uno maschile e uno femminile) avrà a materiale genetico diverso da quello dei genitori, che nasce dalla combinazione di questi.
Meiosi (dal greco meioum, decremento) consiste nella divisione di una cellula diploide (2n), cioè dotata di due serie di cromosomi dare origine a quattro cellule aploidi (n), dotate di un unico set di cromosomi, cioè metà del carico genetico della cellula iniziale.
Nel animali (includendo il essere umano) la maggior parte delle cellule del corpo sono diploidi e sono chiamate cellule somatiche. Solo nel tessuto germinale si trovano cellule speciali che danno origine, attraverso la meiosi, a cellule aploidi. Queste cellule aploidi sono i gameti o cellule riproduttive che sono coinvolte nella riproduzione sessuale, cioè sono lo sperma (gameti maschili) e gli ovuli (gameti femminili).
Quando uno spermatozoo e un ovulo si fondono tra loro durante la fecondazione, ciascuno di essi contribuisce per metà del carico genetico del nuovo individuo che si forma a seguito di questa unione. Pertanto, entrambi i set aploidi di ciascun gamete si combinano per formare un set diploide completo, che è il genoma del nuovo individuo appena formato.
La meiosi è un processo essenziale prima della riproduzione sessuale, poiché durante questo processo si formano i gameti. Tuttavia, la meiosi fa anche parte di complessi cicli di vita nelle alghe, funghi e altri semplici eucarioti, per ottenere una certa alternanza generazionale, riproducendo le loro cellule in a sessuale sì asessuale in diverse fasi.
La meiosi è stata scoperta nel XIX secolo dal biologo tedesco Oscar Hertwig (1849-1922), sulla base dei suoi studi con le uova di riccio di mare. Da allora, successivi ricerca hanno contribuito a comprendere in modo più approfondito questo processo e a comprenderne l'importanza vitale nella Evoluzione delle forme superiori di vita.
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Fasi della meiosi
La meiosi è un processi complesso che coinvolge due diverse fasi: meiosi I e meiosi II. Ciascuno di essi è composto da più fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Ciò giustifica uno studio più dettagliato:
- Meiosi I. Si verifica la prima divisione cellulare diploide (2n), nota come riduttiva, poiché risulta in cellule con metà del carico genetico (n). La meiosi I si distingue dalla meiosi II (e dalla mitosi) perché la sua profase è molto lunga e nel suo corso i cromosomi omologhi (identici perché uno proviene da ciascun genitore) si accoppiano e si ricombinano per scambiare materiale genetico.
- Profase I. È suddiviso in più fasi. Nella prima fase il DNA si prepara condensandosi in cromosomi e diventando visibile. Quindi, i cromosomi omologhi vengono messi insieme a coppie, formando un complesso in cui scambiano materiale genetico. Questo processo è noto come ricombinazione genica. Infine, i cromosomi si separano, sebbene in alcuni punti rimangano uniti: questi sono i punti in cui è avvenuta la ricombinazione genica. Inoltre, la busta del nucleo e nella cellula si forma una sorta di linea di demarcazione.
- Metafase I. I cromosomi bivalenti (costituiti da due cromatidi ciascuno, motivo per cui è anche chiamato tetrade) sono disposti nel piano equatoriale della cellula e sono attaccati ad una struttura costituita da microtubuli chiamata fuso acromatico.
- Anafase I. I cromosomi omologhi di ciascun bivalente (ciascuno costituito da due cromatidi fratelli) si separano l'uno dall'altro, tendono a un polo della cellula e formano due poli aploidi (n). La distribuzione genetica casuale è già stata effettuata.
- Telofase I. I gruppi cromosomici aploidi raggiungono i poli della cellula. L'involucro nucleare è formato di nuovo. Il membrana plasmatica separa e dà origine a due cellule figlie aploidi.
- Meiosi II. Conosciuta come la fase duplicativa, assomiglia alla mitosi: due individui interi si formano duplicando il DNA.
- profase II. Le cellule aploidi create nella meiosi condensano i loro cromosomi e rompono l'involucro nucleare. Il mandrino acromatico ricompare.
- Metafase II. Come prima, i cromosomi tendono verso il piano equatoriale della cellula, preparandosi per una nuova divisione.
- Anafase II. I cromatidi fratelli di ciascun cromosoma si separano e vengono attirati verso i poli opposti della cellula.
- Telofase II. Ciascuno dei poli della cellula riceve un insieme aploide di cromatidi che vengono rinominati cromosomi. L'involucro nucleare è formato di nuovo, seguito dalla partizione del citoplasma e la formazione di membrane cellulari risultando in quattro cellule aploidi (n), ciascuna con una diversa distribuzione del codice genetico completo dell'individuo.
Meiosi e mitosi
Le differenze tra mitosi e meiosi sono diverse:
- La mitosi è associata alla riproduzione asessuata. La mitosi consiste nella divisione di una cellula originale per formare due cellule figlie geneticamente identiche. La mitosi è utilizzata come meccanismo nei diversi tipi di riproduzione asessuata, in cui un organismo produce “cloni” cellulari, senza aggiungere varietà al pool genetico. La meiosi, d'altra parte, è un processo necessario in preparazione alla riproduzione sessuale e, a differenza della mitosi, consente un'elevata ricombinazione genetica.
- La mitosi è associata ai processi di crescita e sviluppo. Gli organismi pluricellulari utilizzano il meccanismo della mitosi per mantenere e rinnovare la loro strutture Questo tipo di divisione cellulare consente di aggiungere nuove cellule durante lo sviluppo e la crescita dell'individuo e di sostituire le cellule vecchie e logore per tutta la vita dell'organismo.
- La mitosi crea due cellule figlie. Entrambi diploidi e identici. La meiosi, invece, produce quattro cellule discendenti, ma tutte aploidi e diverse tra loro e dalla cellula che l'ha originata.
- La mitosi preserva il DNA. La mitosi è un meccanismo per la conservazione del materiale genetico intatto (sebbene possano verificarsi mutazioni casualmente durante il processo), mentre la meiosi lo sottopone a un processo di ricombinazione in cui possono verificarsi errori, ma che arricchisce anche il genoma e consente la creazione di catene particolarmente riuscite. La meiosi è ad un certo punto in gran parte responsabile della variazione genetica tra gli individui.
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