5.01 GAMETOGENESI E FECONDAZIONE

5.01 GAMETOGENESI E FECONDAZIONE

Ultimo aggiornamento: 28/12/2024

La gametogenesi è il processo biologico attraverso il quale si formano i gameti, ovvero le cellule sessuali maschili e femminili. Questo processo si distingue in:

• Spermatogenesi, che avviene nei maschi e porta alla formazione degli spermatozoi.
• Oogenesi, che avviene nelle femmine e porta alla formazione delle cellule uovo.

Analizziamole nel dettaglio:

Spermatogenesi

La spermatogenesi si svolge nei testicoli, dove risiedono le cellule germinali progenitrici, chiamate spermatogoni. Questo processo può essere suddiviso in diverse fasi:

1. Moltiplicazione: Gli spermatogoni si dividono attivamente per mitosi, assicurando una popolazione costante di cellule progenitrici.
2. Crescita e maturazione: Alcuni spermatogoni crescono e si trasformano in spermatociti primari.
3. Meiosi:
   • Durante la I divisione meiotica, ogni spermatocita primario produce due spermatociti secondari.
   • Questi spermatociti secondari entrano nella II divisione meiotica, dando origine a quattro spermatidi, ciascuno aploide.
4. Differenziamento: Gli spermatidi si differenziano in spermatozoi maturi attraverso un processo chiamato spermiogenesi, durante il quale acquisiscono una coda e una testa distintiva contenente il nucleo.

Al termine della spermatogenesi, ogni spermatogonio diploide produce quattro spermatozoi aploidi. Questo processo è continuo e inizia alla pubertà, proseguendo per tutta la vita adulta.

Oogenesi

L’oogenesi si svolge nelle ovaie e coinvolge la trasformazione delle cellule germinali progenitrici (oogoni) in cellule uovo mature. A differenza della spermatogenesi, l’oogenesi è un processo discontinuo e più complesso:

1. Moltiplicazione e crescita: Gli oogoni si moltiplicano per mitosi durante lo sviluppo embrionale e si trasformano in oociti primari, che iniziano la meiosi I.
2. Blocco della meiosi: Negli esseri umani, gli oociti primari interrompono il loro ciclo nella profase I durante lo sviluppo fetale e rimangono in questo stato fino alla pubertà.
3. Ripresa della meiosi: A partire dalla pubertà, ogni mese un oocita primario riprende la meiosi I, producendo due cellule:
   • Un oocita secondario, che contiene la maggior parte del citoplasma.
   • Un piccolo globulo polare, che ha un ruolo limitato e successivamente degenera.
4. Meiosi II e fecondazione: L’oocita secondario inizia la meiosi II, ma il processo si arresta nella metafase II. La meiosi si completa solo se l’oocita è fecondato da uno spermatozoo. Al termine della meiosi II, si formano:
   • Una cellula uovo (l’ootide), che matura in un gamete femminile funzionale.
   • Altri globuli polari, che degenerano.

A differenza della spermatogenesi, nell’oogenesi una sola cellula diploide produce un solo gamete maturo, poiché la maggior parte del citoplasma viene concentrata nella cellula uovo per garantire risorse sufficienti allo sviluppo dell’embrione.

Nel seguito viene mostrata una schematizzazione di entrambi i processi.

A questo punto concentriamoci sulla Fecondazione.

La fecondazione è il processo biologico attraverso il quale i gameti maschile (spermatozoo) e femminile (cellula uovo) si uniscono, dando origine allo zigote, la prima cellula da cui si sviluppa un nuovo organismo. Questo evento rappresenta il culmine della riproduzione sessuata ed è essenziale per la combinazione dei patrimoni genetici dei due genitori, favorendo la variabilità genetica.

La fecondazione può avvenire in due modalità principali: esterna e interna. Ognuna di queste presenta vantaggi e svantaggi, legati alle condizioni ambientali e alle strategie riproduttive delle diverse specie. Analizziamole entrambe.

Fecondazione Esterna

Nella fecondazione esterna, i gameti vengono rilasciati nell’ambiente, di solito acquatico, dove avviene la fusione. Questo metodo è comune tra organismi acquatici, come pesci, anfibi e molti invertebrati.

• Caratteristiche principali:
  • I gameti sono rilasciati simultaneamente dai due genitori nell’acqua, che funge da mezzo per il trasporto degli spermatozoi verso le uova.
  • La sincronizzazione è fondamentale: per garantire il successo, i partner devono rilasciare i gameti nello stesso momento, spesso in risposta a segnali ambientali (ad esempio, la temperatura, la luce o le maree).
• Vantaggi:
  • Non richiede strutture complesse per la riproduzione, come organi copulatori o comportamenti di accoppiamento elaborati.
  • Può coinvolgere un gran numero di gameti, aumentando le probabilità che alcuni di essi sopravvivano e si incontrino.
• Svantaggi:
  • La fecondazione è influenzata da fattori esterni come le correnti d’acqua, la predazione dei gameti o la dispersione casuale, che riducono l’efficienza del processo.
  • La probabilità di sopravvivenza dell’embrione è più bassa, perché è esposto a predatori e variazioni ambientali.

Esempi di specie con fecondazione esterna includono rane e ricci di mare.

Fecondazione Interna

La fecondazione interna, invece, si verifica all’interno del corpo della femmina, dove gli spermatozoi sono introdotti e raggiungono la cellula uovo. Questo metodo è tipico di molti animali terrestri, come mammiferi, rettili e uccelli, ma è presente anche in alcuni pesci e anfibi.

• Caratteristiche principali:
  • Il maschio possiede strutture anatomiche (come il pene o l’organo copulatore) che consentono l’introduzione degli spermatozoi nell’apparato riproduttivo femminile.
  • La fecondazione avviene in un ambiente controllato, come le tube uterine nei mammiferi.
• Vantaggi:
  • Protezione dei gameti e degli embrioni dalle condizioni ambientali avverse, come siccità o predatori.
  • Maggiore efficienza nella fecondazione, grazie alla prossimità dei gameti.
  • Permette l’evoluzione di strategie riproduttive avanzate, come lo sviluppo interno (viviparità) o il deposito di uova protette (oviparità).
• Svantaggi:
  • Richiede strutture anatomiche specializzate e comportamenti riproduttivi complessi.
  • Solitamente, il numero di gameti prodotti è inferiore rispetto alla fecondazione esterna, riducendo la possibilità di generare molti discendenti contemporaneamente.

Esempi di animali con fecondazione interna includono gli esseri umani, i cani e i rettili.