Diploidia e triploidia
Che cosa sono la diploidia e la triploidia?
I termini diploidia e triploidia stanno ad indicare il numero di corredi cromosomici presenti nel nucleo di una cellula o più in generale nelle cellule somatiche di un individuo.
La maggior parte degli organismi eucarioti possiede un corredo cromosomico somatico diploide, in molte specie esiste una alternanza di generazioni con corredi cromosomici aploidi/diploidi, mentre la triploidia è una condizione spesso incompatibile con la vita, sempre incompatibile con la riproduzione sessuale, talvolta riscontrabile in alcune specie che si riproducono per vie diverse da quella sessuale propriamente detta.
Figura 1: Corredo cromosomico triploide completo di tipo diandrico (XYY).
Corredo cromosomico diploide e meccanismi della riproduzione sessuale
Nella maggior parte degli eucarioti il nucleo della cellula somatica (cioè di qualunque cellula ad eccezione dei gameti) contiene due copie di ogni cromosoma, una ereditata dal padre e l'altra ereditata dalla madre. I cromosomi contengono le informazioni, scritte sotto forma di sequenze nucleotidiche di DNA, che vengono comunemente chiamati "geni", cosicché per ogni gene ne siano presenti due copie. Un corredo genetico di questo tipo si definisce appunto diploide.
Durante la riproduzione sessuale, e più in particolare durante la meiosi, le cellule della linea germinale che daranno origine ai gameti vanno incontro a due successive divisioni durante le quali il corredo cromosomico viene distribuito solo in parte nelle cellule figlie, le quali avranno un corredo cromosomico aploide, cioè costituito da una sola copia di ogni cromosoma e quindi di ogni gene.
Con la fecondazione, due gameti aploidi si incontrano e, fondendo i rispettivi nuclei, danno vita a uno zigote, cioè la cellula da cui si origina l'embrione, in cui viene ristabilita il corredo cromosomico diploide.
Alternanza di generazioni nei vegetali
Tra le piante e tra i funghi è diffuso un ciclo vitale che passa attraverso la alternanza di due generazioni a differente corredo cromosomico. La fase di vita della pianta in cui le cellule somatiche sono diploidi è detta sporofito e genera, quali cellule deputate alla riproduzione, spore aploidi che daranno vita ad un organismo, il gametofito, le cui cellule somatiche sono anch'esse aploidi.
Il gametofito produce gameti aploidi che tramite la fecondazione ristabiliscono il corredo diploide dando vita ad un nuovo sporofito. In alcuni organismi, come ad esempio alcuni funghi, l'unione dei gameti non comporta immediatamente la fusione dei nuclei.
Si genera quindi un organismo le cui cellule sono binucleate e ogni nucleo è aploide; solo in un secondo momento avviene la cariogamia, cioè la fusione dei due nuclei e quindi la definitiva ricostituzione del corredo cromosomico diploide.
Triploidia: un errore fatale
Talvolta può accadere che durante la meiosi vi sia un qualche tipo di intoppo e i gameti prodotti ricevano il . parentale intero. Ciò accade perché in una delle due Anafasi della meiosi non avviene la segregazione dei cromosomi omologhi o dei cromatidi fratelli, a causa, ad esempio, di una mancata formazione del fuso.
La cellula che riceve il corredo cromosomico intero sarà quindi un gamete diploide, che andando incontro al proprio destino si unirà con un altro gamete, aploide, andando a costituire un organismo dal corredo cromosomico triploide, recante cioè tre copie di ogni cromosoma.
Se il gamete diploide è ereditato dal padre, si parla di triploidia diandrica, altrimenti si verifica la cosiddetta triploidia diginica. Inoltre è possibile distinguere la fase della meiosi in cui è avvenuta la mancata segregazione del materiale genico, distinguendo così la condizione di triploidia di tipo I (sia diandrica che diginica), in cui la mancata segregazione è imputabile all'Anafase I, da quella di tipo II in cui l'errore è determinato durante l'Anafase II.
Talvolta la condizione di triploidia non dipende da un errore in fase meiotica ma da una contemporanea fecondazione dell'oocita da parte di due spermatozoi, con le medesime conseguenze di una triploidia di tipo diandrico.
Nell'uomo questa condizione non è compatibile con la vita e determina aborto spontaneo o morte prematura del bambino nel primo anno di vita. In alcune piante ed animali può non essere incompatibile con la vita ma non permette comunque la riproduzione sessuale perché comporta errori insanabili in fase di accoppiamento dei cromosomi durante la meiosi.
L'incidenza nei bambini nati vivi è pari all'incirca ad 1 ogni 10000, mente la percentuale di aborti spontanei dovuti a questo tipo di condizione è compresa tra l'1 e il 13 per cento.
Figura 2: Triploidia causata dalla fecondazione dell'ovulo da parte di due spermatozoi.
Organismi triploidi commerciali
In commercio è possibile reperire diverse specie triploidi, selezionate per le loro caratteristiche che ne rendono favorevole la coltivazione o l'allevamento.
Una di queste è l'ostrica edule Crassostea Gigas, prodotta nella varietà triploide perché più resistente, dall'accrescimento più veloce e dalla caratteristica di essere commestibile ed apprezzata tutto l'anno. Quest'ultima peculiarità le deriva dal fatto che, essendo triploide, è sterile e pertanto non produce il seme che rende non apprezzate le carni della varietà naturale durante il periodo riproduttivo.
La produzione di questa ostrica è stata realizzata inducendo dapprima il raddoppio del patrimonio genetico in alcuni riproduttori, che hanno sviluppato così corredo cromosomico tetraploide (compatibile con la riproduzione sessuale); i gameti, diploidi, prodotti da questi organismi, vengono fatti fecondare da gameti aploidi provenienti da organismi naturali per produrre prole triploide, che non è considerata OGM non possedendo alcun gene modificato.
Figura 3: L'ostrica d'allevamento Crassostea gigas, tipico organismo triploide per utilizzo commerciale.
Un'altra specie triploide selezionata per ragioni economiche è il banano commerciale, la cui riproduzione in condizioni di coltivazione avviene per via vegetativa attraverso il trapianto di talee, senza necessità di ricorrere alla riproduzione sessuale.
Organismi triploidi in natura
In natura è possibile osservare triploidia nell'artemia salina e nel fasmide siciliano, due artropodi che si riproducono asessualmente per partenogenesi.
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