La riproduzione
è
una
caratteristica
fondamentale degli organismi, in quanto ad essa è
legata la conservazione della specie.
Gli organismi animali possono riprodursi in due
modi:
•Riproduzione agamica o asessuata (nella maggior
parte dei casi si basa esclusivamente su una serie di divisioni
mitotiche)
•Riproduzione gamica o sessuata
Talvolta questi due modi di riproduzione possono
alternarsi nel ciclo vitale di una specie.
Ciclo cellulare
mitotico
Tutte le cellule, dopo una divisione
(M), seguono un ciclo attraversando
diverse fasi. L’insieme di questi
stadi prende il nome di INTERFASE
G1: accrescimento, sintesi proteica,
produzione di sostanze
S: duplicazione del DNA
G2: sintesi delle diverse strutture
che verranno ripartite tra le due
cellule figlie
Alcune cellule si fermano in G1 per sempre.
In tale caso si parla di G0
Mitosi quando…..
La mitosi avviene per:
•produrre altri organismi
•aumentare il numero delle cellule di un organismo
(sviluppo)
-moltiplicazione cellulare nell’adulto per alcuni tipi di
tessuto (a elementi labili e a elementi stabili no per
elementi perenni)
• per formare parti mancanti
Mitosi-
profase
DNA si duplica: ogni cromatidio è affiancato da un cromatidio fratello (due
molecole di DNA identiche con proteine (istoni) associate).
Questo avviene durante la fase G2
i due cromatidi fratelli sono attaccati a livello del centromero
cromatidio
metafase -
telofase
i centromeri si allineano sul piano equatoriale in fila per uno
i cromatidi fratelli si separano e si allontanano
un intero corredo cromosomico migra verso ciascun polo
si riformano i nuclei e comincia la citocinesi
LE CELLULE FIGLIE CHE
RISULTANO DALLA
MITOSI SONO
IDENTICHE ALLA
CELLULA MADRE
La citodieresi inizia con la comparsa
di un solco di scissione
Ma come si è evoluta la mitosi?
Riproduzione agamica:
In organismi unicellulari, procarioti ed eucarioti, la
riproduzione coincide con la moltiplicazione
cellulare che consiste nella divisione di una cellula
madre in due cellule figlie, in genere di grandezza
uguale, contenenti lo stesso patrimonio genetico,
con caratteristiche morfologiche e funzionali
identiche a quelle della cellula madre.
Le cellule figlie generalmente si
separano (fig a, b scissione
binaria di un ciliato, s. binaria di
un flagellato in entrambi i casi
prima della divisione mitotica
dell’organismo, si attua la
duplicazione
degli
organuli
citoplasmatici) ma in alcuni casi
possono
restare uniti per
formare
delle
colonie,
riproduzione definita scissione.
Scissione longitudinale
Scissione trasversa
Esempi di scissione binaria si
incontrano tra celenterati,
platelminti, anellidi ecc. e si
alterna
spesso
con
la
riproduzione sessuata.
Negli scifozoi la scissione si
presenta in modo particolare: il
corpo del polipo si divide in una
serie di segmenti sovrapposti,
che separandosi danno origine
alle forme larvali di una medusa
(efire) tale tipo di riproduzione
è detto strobilazione.
Aurelia aurita: 1 planula, 2-3
larva fissata, 4, schifistoma, 5
-7 strobilo, 8 efira.
Anellide: Microstomum
lineare, scissione trasversa
ripetuta
(fig c negli sporozoi è detta
sporulazione
o
scissione
multipla di uno sporozoo in
cui la produzione degli
individui figli viene preceduta
dalla
formazione
di
un
plasmodio,
caratterizzato
dalla divisione multipla del
nucleo non seguita subito da
citodieresi, la cellula madre
non esiste più.
Quando invece dalla superficie della cellula
madre si separa una cellula figlia più
piccola la riproduzione agamica è detta
gemmazione e la cellula madre conserva la
propria individualità. (fig d Formazione di
una colonia ottenuta per gemmazione di un
protozoo, eliozoo).
La riproduzione per
gemmazione
è
frequente in poriferi,
celenterati e tunicati
Cyclosalpa pinnata
Hydra viridis
Idra fusca
Riproduzione per:
•frammentazione
Suddivisione del corpo di un individuo in numerosi frammenti
che successivamente si sviluppano in organismi completi
attraverso la rigenerazione.
Es. spugne, cnidari, anellidi policheti e tunicati
•rigenerazione
salamandre, lucertole, stelle di mare e granchi
ricostruiscono nuove code zampe o altre appendici in
caso di perdita.
In alcuni animali come la stella di mare (genere
Linckia) e planaria si origina un nuovo individuo.
Riproduzione sessuata
= due cellule (gameti) si fondono
formando lo zigote tale processo è detto fecondazione.
Nei protozoi le cellule che partecipano alla fecondazione possono essere
uguali ma solo morfologicamente ISOGAMIA in questo caso si uniscono
cellule di origine diversa indicati con il segno + e –
Oppure strutturalmente diverse ANISOGAMIA
OOGAMIA = uno dei due gameti è piccolo
e mobile per flagello o per pseudopodi
(spermatozoo, nematodi, diplopodi, acari e
crostacei), mentre l’altro gamete è di
notevoli dimensioni e immobile (uovo,
ovocellula, ovulo o cellula uovo).
Sessualità non sempre coincide con la riproduzione sessuata
Es. Coniugazione (protisti ciliati) senza moltiplicazione di individui
Significato della sessualità
a) Due
individui
si
fondono
in
corrispondenza
dell’apertura
orale
(citostoma)
b) Il micronucleo si divide in ciascuno dei
due coniuganti
c) Seconda divisione dei micronuclei
d)-e) Riassorbimento di tre micronuclei e
del macronucleo
e) Terza divisione
f) Uno dei due micronuclei migra attraverso
il citostoma nell’altro individuo, per cui
viene considerato come maschile,
mentre l’altro è sedentario è viene
considerato come femminile
g) Il micronucleo migrante si fonde con
quello sedentario (cariogamia)
f) Dopo separazione dei coniugati con
patrimonio ereditario diverso da quello
precedente il micronucleo si forma di
nuovo
Nella maggior parte degli animali i gameti sono prodotti da individui
diversi, sessi separati GONOCORISMO: il sesso maschile produce
spermatozoi, il sesso femminile uova (specie dioiche).
Se sono prodotti dallo stesso individuo = ERMAFRODITISMO
Spermatozoi e uova vengono prodotti nelle gonadi, testicolo per
spermatozoi, ovario per uova.
Le gonadi = caratteri sessuali primari
In alcune specie individui maschi e femmine non presentano differenze
somatiche, in altre specie esistono differenze esteriori che permettono
la diagnosi del sesso senza ricorrere all’esame dei caratteri sessuali
primari DIMORFISMO SESSUALE.
Caratteri esterni o interni (ad eccezione delle gonadi), che
permettono il riconoscimento del sesso sono caratteri
sessuali secondari e interessano il sistema riproduttore (vie
genitali e organi copulatori) e altre parti come nella specie
umana sviluppo dell’apparato muscolare e scheletrico
sviluppo delle gh. mammarie ecc.
Differenze morfologiche
tra i due sessi vengono
indicate come
dimorfismo sessuale
Caratteri sessuali secondari
Lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari (c.s.s.) può dipendere
direttamente dal patrimonio genetico maschile e femminile (c.s.s.
SOMATOSESSUALI) o dalla secrezione di particolari ormoni da parte
delle gonadi (c.s.s. EUSESSUALI)
Nel gallo speroni e cresta caratteri eusessuali, piumaggio e struttura
scheletrica caratteri somatosessuali.
I c.s.s. eusessuali possono comparire in alcuni casi solo nel periodo
riproduttivo
costituendo l’ABITO o LIVREA NUZIALE
Es Tritone sul dorso si sviluppa una cresta cutanea seghettata;
Negli uccelli il piumaggio acquista colori vistosi;
Nel pesce spinarello, Gasterosteus aculeatus, pigmentazione rossa del
ventre.
Il corteggiamento dipende da ormoni sessuali.
Ermafroditismo: gonadi maschili e femminili
sono presenti nello stesso animale (specie
monoiche).
a) La maturazione delle gonadi
può essere contemporanea
(ermafroditismo
sufficiente)
b)(ermafroditismo
insufficiente);
Raramente uno stesso animale si
autofeconda, di solito due
ermafroditi si accoppiano e si
scambiano gli spermi
Ermafroditismo simultaneo
la presenza di due
apparati, entrambi
funzionanti, nello
stesso animale è di
norma dispendiosa,
ma il numero della
prole è doppio
Ermafroditismo sequenziale
Situazione in cui un individuo va incontro a inversione sessuale nel corso
del proprio ciclo vitale.
Proterogino se la fase femminile è la prima
Proterandro se la fase maschile precede quella femminile
maturazione dei due apparati riproduttori in
tempi successivi.
♀
♂
proteroginia
♂
♀
proterandria
Lambride caraibico dalla testa blu
Specie proterogina
In molte specie delle barriere coralline l’inversione sessuale è correlata con l’età e con la
dimensione degli individui.
La maggior parte delle specie proteroginiche ha un sistema di accoppiamento ad harem. Un
harem tipico consiste di un maschio dominante ed un certo numero di femmine il cui
territorio si sovrappone a quello del maschio. Se il maschio muore o viene rimosso, una
delle femmine, generalmente la più grande, incomincia a cambiare sesso nello spazio di
alcuni giorni e al completamento dell'inversione sessuale rimpiazzerà il maschio dominante
producendo spermatozoi.
In questa specie il maschio difende il proprio harem dagli intrusi e pertanto una
dimensione più grande può costituire un vantaggio riproduttivo maggiore per un individuo
maschile piuttosto che femminile.
Al contrario esistono maschi proterandri che mutano da
maschi a femmine al crescere delle dimensioni.
Un individuo si comporta da maschio quando è piccolo e
poi, quando il corpo aumenta di dimensioni, cambia sesso
(es. ostriche).
La proterandria potrebbe essere spiegata se si
considera che l'uovo è molto più grande dello
spermatozoo e quindi sarebbe più vantaggioso avere un
corpo di grandi dimensioni per produrre più uova.
In questi casi incrementa il successo riproduttivo delle
femmine.
CICLI RIPRODUTTIVI:
Sono controllati da una combinazione di fattori ormonali e ambientali
e questi ultimi comprendono ad esempio la temperatura, il regime
delle piogge, la lunghezza del fotoperiodo e i cicli lunari.
INVERTEBRATI
Es. tra i protozoi i ciliati, in presenza di sufficienti sostanze
nutritive si dividono una volta ogni 24 ore alla temperatura di 5– 10°C
e una volta ogni 12 ore alla temp. di 10-15°C.
Es. per le spugne attività riproduttiva ciclica che coincide con
l’estate e l’autunno
Es. per i celenterati la temp. condiziona il tipo di riproduzione: in
inverno è agamica per gemmazione mentre le alte temperature
favoriscono la maturazione delle gonadi.
Es. in policheti insetti e molluschi l’attività riproduttiva risente dei
cicli lunari.
VERTEBRATI
Per garantire la sopravvivenza dei giovani, il periodo dello spawning è legato ai
cicli di disponibilità delle prede consumate dai giovani appena schiusi.
Per esempio nella carpa (Cyprinus carpio), un pesce che si riproduce in estate, la
maturazione delle gonadi incomincia alla fine dell'inverno o all'inizio della
primavera. Lo starter sembra essere una combinazione dell'incremento delle ore
di luce e della temperatura. La stagione dello spawning si attua in estate e la sua
cessazione può in parte essere dovuta a effetti inibitori provocati dalle elevate
temperature estive raggiunte dall'acqua che esercitano un'azione di blocco sul
differenziamento gonadale. Lo spawning, però, non riprende in autunno, quando la
temperatura incomincia ad abbassarsi. Ciò indica che non è solo la temperatura il
fattore responsabile del controllo della riproduzione. Pertanto sia la
temperatura sia il fotoperiodo sono i maggiori fattori ambientali responsabili
della regolazione del ciclo riproduttivo nei pesci che vivono in habitat temperati.
Nei tropici vi sono minori cambiamenti stagionali della temperatura e del
fotoperiodo e alcune specie tropicali si riproducono in qualsiasi periodo
dell'anno.
In altre specie l'attività riproduttiva è influenzata, invece, dalla piovosità.
Nei teleostei, anfibi e rettili tutti eterotermi sono importanti temperatura
e luce.
Nei vertebrati omeotermi (uccelli e mammiferi), il fotoperiodo è l’unico
fattore ambientale che negli uccelli controlla anche la migrazione e la muta.
In genere gli animali si riproducono in periodi climaticamente più favorevoli
all’allevamento dei neonati:
•Nei mammiferi con un breve periodo di gravidanza accoppiamento e parto si
verificano in primavera.
•Nei ruminanti che si accoppiano in autunno la gravidanza dura 150 giorni
circa e il parto avviene tra la fine dell’inverno e l’inizio della primavera.
•Nella giumenta la gravidanza dura 11 mesi e nell’asina 12 e l’accoppiamento
avviene in primavera.
•Nei pipistrelli la copula avviene in settembre ottobre e la femmina ritiene
gli spermatozoi nella vagina o utero fino all’ovulazione che si verifica in
aprile, il parto segue in giugno o luglio.
•Nel capriolo, tasso, ermellino e donnola si verifica l’annidamento ritardato
dell’embrione. Dopo l’accoppiamento in luglio agosto le uova fecondate si
sviluppano fino allo stadio di blastocisti restano libere nell’utero fino al
gennaio seguente e il parto avviene in marzo.