Il processo di meiosi e i suoi effetti
La meiosi è un tipo particolare di divisione cellulare. Il suo unico scopo nell’uomo è la creazione di gameti – cellule sessuali come spermatozoi e ovuli. L’obiettivo finale di questo processo è formare cellule figlie che abbiano esattamente la metà dei cromosomi della cellula iniziale.
Meiosi contro mitosi
Una delle parti più importanti della meiosi da capire è come si distingue dal processo riproduttivo simile della mitosi. La maggior parte delle cellule del corpo umano si riproducono attraverso la mitosi e l’obiettivo è quello di creare una cellula figlia identica a quella iniziale, anche nel numero di cromosomi. La meiosi, invece, prende una cellula diploide – una cellula con due serie di cromosomi – e crea cellule aploidi che hanno la metà dei cromosomi.
L’importanza della meiosi
La riproduzione sessuale è essenziale per la sopravvivenza delle specie e la il processo di meiosi è essenziale per la riproduzione sessuale . La meiosi riduce il numero di cromosomi, trasformando le cellule diploidi in cellule aploidi. Durante questo processo, assicura la diversità genetica attraverso il mescolamento e l’accoppiamento del materiale genetico. La costante creazione di diverse combinazioni genetiche garantisce alle specie una maggiore possibilità di sopravvivenza in un mondo in continua evoluzione.
Come la meiosi mescola i geni
I gameti creati dalla meiosi sono tutti aploidi, ma non sono identici. Ogni gamete possiede una combinazione unica del materiale genetico presente nella cellula iniziale. Il crossing over è una funzione della meiosi in cui i cromosomi compatibili si scambiano le parti. Questo avviene in modo più o meno casuale, contribuendo alle differenze genetiche. Inoltre, durante la meiosi i cromosomi hanno orientamenti imprevedibili. Negli esseri umani, questo spiega gli oltre otto milioni di possibili tipi di gameti.
Numero di gameti
Nelle femmine, la meiosi ha luogo durante l’oogenesi. Nei maschi avviene durante la spermatogenesi. Entrambi i processi differiscono in molti modi, ma producono soprattutto numero diverso di gameti . La spermatogenesi produce quattro spermatozoi da ogni cellula iniziale, mentre le femmine producono un solo uovo funzionale. Questa differenza di produzione riflette il ruolo delle cellule sessuali. Gli spermatozoi devono essere estremamente mobili per fecondare l’uovo. Per farlo, trasportano soprattutto DNA e poco altro. Gli ovuli forniscono l’ambiente e le strutture necessarie per la divisione e la crescita delle cellule, quindi non hanno bisogno di essere così numerosi o mobili.
Tempistica della meiosi nelle femmine
La meiosi ha notevoli differenze di tempistica nei maschi e nelle femmine. Nelle femmine le prime fasi della meiosi iniziano in tutte le cellule germinali primordiali durante lo sviluppo del feto femminile. All’inizio di ogni ciclo mestruale, un ormone stimola la maturazione di piccoli gruppi di cellule dormienti. Queste continuano la meiosi prima di fermarsi nelle fasi successive, in attesa dell’ovulazione e della fecondazione.
Tempistica della meiosi nei maschi
La meiosi nei maschi avviene molto più tardi rispetto alle femmine. I tessuti dei testicoli maschili sopprimono la meiosi per molti anni dopo la nascita. Durante la pubertà, le cellule superano questa situazione e inizia la meiosi. La spermatogenesi si verifica continuamente per tutta l’età adulta in gruppi separati di cellule germinali, senza alcuna pausa. Ciò consente una produzione costante di gameti nella maggior parte dei maschi sani.
Ricerca in corso
Le immagini ad alta risoluzione, le tecnologie di identificazione delle proteine e le mutazioni genetiche hanno approfondito la comprensione del gamete. I ricercatori hanno scoperto che le cellule staminali possono subire la meiosi al di fuori del corpo umano, in un piatto, e produrre gameti aploidi. Tuttavia, in un corpo vivente, la meiosi ha successo a causa di spunti ormonali e cellule di supporto . Quando gli scienziati creano gameti in vitro, l’assenza di uno dei precisi comportamenti meiotici può causare anomalie cromosomiche. La creazione di tecnologie di editing del genoma può aprire le porte ad applicazioni terapeutiche più ampie.
Origine della meiosi
Uno dei più grandi misteri della meiosi è scoprire perché questo processo esiste. Comprendere l’origine o la funzione della meiosi in modo scientifico fornirebbe una visione significativa del processo evoluzione della riproduzione sessuale .Allo stato attuale, non c’è consenso su come sia nata la riproduzione sessuale, quale sia la sua funzione di base e come sia continuata. Quasi tutti i discendenti dei primi riproduttori sessuali sono rimasti tali, nonostante i costi e i rischi inerenti a questa forma di riproduzione.
Nondisgiunzione e meiosi
Uno dei rischi potenziali della meiosi è la non disgiunzione, che si verifica quando i cromosomi non si separano durante la meiosi. Questo porta a disturbi del numero di cromosomi Si verifica l’aneuploidia quando una persona ha un numero di cromosomi atipico. Negli esseri umani, di solito si tratta di 45 o 47, invece dei tipici 46. I tipi più comuni di aneuploidia sono:
- Monosomia, quando una persona ha una copia di un cromosoma che dovrebbe avere due copie
- Trisomia, quando una persona ha una terza copia di un cromosoma che dovrebbe avere due copie
Se una persona ha più di due serie complete di cromosomi, è poliploide piuttosto che aneuploide.
Disturbi genetici
Negli esseri umani, la non disgiunzione durante la meiosi può causare diversi disturbi cromosomici :
- Sindrome di Turner – alle femmine manca un cromosoma X
- Sindrome di Klinefelter – i maschi hanno un cromosoma X in più
- Sindrome di Jacobs – i maschi hanno un cromosoma Y in più
- Sindrome della tripla X – le femmine hanno un cromosoma X in più
- Sindrome di Down – trisomia del cromosoma 21
- Sindrome di Patau – trisomia del cromosoma 13
- Sindrome di Edwards – trisomia del cromosoma 18