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Riproduzione asessuata

Come avviene la riproduzione asessuata?

La riproduzione asessuata o riproduzione vegetativa non prevede l’intervento di cellule specializzate (i gameti) prodotti da individui di sesso diverso, ma comporta la generazione di nuovi individui a partire da un solo organismo genitore, a cui risultano geneticamente identici e per tale ragione definiti cloni.

La scissione binaria nei batteri e la divisione cellulare mediante mitosi e citodieresi delle cellule eucariotiche rappresentano meccanismi di riproduzione asessuata.

Sono noti anche altri meccanismi di riproduzione asessuata nelle piante e negli animali, dove sono intere parti del corpo dell’organismo e non singole cellule a generare nuovi individui.

Scissione binaria nei batteri

Gli organismi procariotici possono incrementare il numero di individui in una popolazione esclusivamente mediante un meccanismo di riproduzione asessuata che viene definito scissione binaria, in quanto la cellula madre si divide in due cellule figlie identiche in dimensioni.

Nella scissione binaria dei batteri, contrariamente alla scissione binaria descritta in alcuni organismi eucariotici unicellulari, gli eventi necessari alla divisione della cellula madre avvengono quasi contemporaneamente: duplicazione del DNA, sintesi della membrana plasmatica e della parete cellulare, formazione del setto di separazione e ripartizione del materiale genetico.

La scissione binaria nei batteri avviene in tempi variabili, da pochi minuti ad alcuni giorni, a seconda della tipologia di organismo, portando alla formazione, in poco tempo, di colonie di batteri, visibili anche ad occhio nudo.

Scissione binaria di Escherichia coli

A) Immagine al microscopio elettronico in cui è possibile osservare la scissione binaria di Escherichia coli, un tipico batterio di forma bastoncellare. La freccia bianca indica chiaramente il punto di scissione di una cellula madre nelle due cellule figlie. B) In un laboratorio di microbiologia la coltura e il mantenimento dei batteri viene condotto su appositi terreni allestiti nelle piastre Petri, dove dopo 24 ore o più di incubazione di un campione (che si suppone contenga batteri e può essere di varia provenienza: biologica, alimentare, ambientale, ecc.), si può osservare la comparsa di colonie, il cui aspetto varia da microrganismo a microrganismo. Le colonie derivano dal proliferare dei pochi batteri (e quindi nel complesso non visibili ad occhio nudo) inizialmente presenti nel campione, mediante ripetuti eventi di scissione binaria.

Meccanismi di riproduzione asessuata negli organismi eucariotici unicellulari

Gli organismi eucariotici unicellulari (lieviti, protozoi, alghe unicellulari) si caratterizzano perché affiancano alla riproduzione sessuata, sicuramente più vantaggiosa in termini evolutivi, anche episodi di riproduzione asessuata, più rapida ed efficiente nel garantire in tempi brevi il mantenimento e l’aumento delle dimensioni della popolazione.

In tutti i casi la riproduzione si realizza mediante divisione della cellula madre.

La divisione delle cellule eucariotiche prevede una fase nucleare (mitosi o cariocinesi), mediante cui si realizza la ripartizione dei cromosomi nelle future due cellule figlie, e una cellulare, la citodieresi, che separa il citoplasma nelle cellule figlie.

Il meccanismo di divisione cellulare più semplice è la scissione binaria, così chiamata perché le cellule figlie hanno uguali dimensioni.

Come detto, nonostante venga usata la stessa terminologia, gli eventi della scissione binaria dei batteri e di quella degli eucarioti sono diversi.

Scissione binaria del paramecio

Scissione binaria del paramecio, un protozoo diffuso nelle pozze d’acqua dolce.

Il solco di divisione che si forma durante la citodieresi non sempre si localizza al centro della cellula madre, ma può essere un po’ più spostato, generando cellule di dimensioni differenti.

È il caso della gemmazione in cui si osserva la formazione di una cellula figlia sotto forma di una piccola protuberanza della cellula madre.

Tipica di lieviti, come quelli appartenenti al genere Candida, la gemmazione è una modalità di divisione cellulare in cui la cellula madre (parent cell) forma una o più cellule figlie sotto forma di protuberanze (bud).

Altra modalità di divisione che si riscontra soprattutto in alcuni protozoi, come il plasmodio della malaria, è la scissione multipla o schizogonia, dove la cellula va incontro a ripetute mitosi, diventando plurinucleata, prima che intervenga la citodieresi a separare i citoplasmi e quindi le varie cellule figlie.

Schema di scissione multipla o schizogonia di un protozoo

Schema di scissione multipla o schizogonia di un protozoo. La scissione multipla prevede numerose mitosi all’interno della stessa cellula madre. La cellula plurinucleata che ne deriva è detta schizonte, dalla cui citodieresi si ottengono numerose cellule più piccole dette merozoiti.

Meccanismi di riproduzione asessuata nelle piante

La riproduzione asessuata in seguito a scissione o frammentazione di una parte del corpo di un organismo è molto diffusa tra le piante.

Le modalità di riproduzione vegetativa nelle piante sono ampiamente sfruttate in agricoltura e nelle tecniche di giardinaggio.

Tecniche come la margotta e la talea si basano sulla capacità di un frammento di ramo o di altre parti della pianta di germinare e dare luogo a una nuova pianta geneticamente identica a quella di provenienza.

In alcune piante esistono strutture adibite appositamente alla riproduzione asessuata, come rizomi, stoloni, bulbi, tuberi o gemme.

Esistono anche casi di produzione di piante in miniatura su foglie o steli, che poi si distaccheranno dalla pianta madre per svilupparsi autonomamente.

Un esempio di riproduzione vegetativa molto sfruttata in agricoltura è quella della fragola, i cui stoloni (fusti sotterranei), strisciando sul terreno, emettono propaggini da cui si generano nuove piantine.

Meccanismi di riproduzione asessuata negli animali

Anche tra alcuni gruppi di animali è possibile descrivere fenomeni di riproduzione asessuata.

Le spugne, ad esempio, formano nuovi individui a partire da un aggregato di cellule rivestito di una capsula gelatinosa. Questa modalità di riproduzione vegetativa è detta gemmulazione.

Alcune meduse, come quelle del genere Hydra, si riproducono asessualmente per gemmazione, che a differenza di quella descritta precedentemente interessa gruppi di cellule.

Tale fenomeno è descritto anche in alcuni vermi, come la tenia.

Quando un individuo si scinde in due o più parti, ognuna capace di generare un organismo completo, si parla di frammentazione, tipica degli echinodermi, come le stelle di mare, gli anellidi e i licheni.

Altri meccanismi di riproduzione asessuata

Una menzione a parte va fatta per la sporulazione asessuata, tipica dei funghi e delle alghe.

Questo tipo di riproduzione vegetativa è affidata a spore prodotte per mitosi che garantiscono la rapida diffusione di una data popolazione.

Nei Funghi filamentosi (pluricellulari) prendono nomi diversi a seconda della forma e delle strutture in cui vengono prodotte e hanno una valenza tassonomica di fondamentale importanza.

Mitospore prodotte nei Funghi pluricellulari

Esempi di mitospore (spore asessuate) prodotte nei Funghi pluricellulari.

Partenogenesi

Spesso, tra le modalità di riproduzione asessuata, viene presa in considerazione anche la partenogenesi, tipica di molte piante e di animali come rettili, anfibi e insetti.

La partenogenesi prevede lo sviluppo di una cellula uovo senza che venga fecondata dallo spermatozoo (sviluppo virginale).

La cellula uovo può mantenere l’assetto cromosomico aploide oppure duplicarlo.

Nonostante il nuovo individuo si formi senza l’incontro dei due gameti, la cellula uovo viene però prodotta in seguito a meiosi.

Lo zigote che si sviluppa dalla sola cellula uovo non è quindi geneticamente identico all’organismo genitore e la partenogenesi è più correttamente da considerarsi una forma di riproduzione sessuata.

Vantaggi e svantaggi della riproduzione asessuata

Il principale vantaggio della riproduzione asessuata è la velocità e il minor spreco di energie rispetto alla riproduzione sessuata, dove la produzione dei gameti richiede un notevole investimento in termini di tempo e risorse.

In seguito a riproduzione asessuata vengono prodotti cloni e l’assenza di variabilità genetica risulta svantaggiosa se le condizioni ambientali variano bruscamente, portando la popolazione anche all’estinzione.

La diversità resa possibile dalla riproduzione sessuata offre, invece, maggiori opportunità di sopravvivenza se le condizioni ambientali non sono stabili.

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