Corredo cromosomico aploide e diploide
Differenza tra corredo cromosomico aploide e diploide
Il corredo cromosomico di un organismo è l'intero patrimonio genetico contenuto nel nucleo delle cellule somatiche.
Si definisce corredo cromosomico aploide quello formato da un'unica copia di ciascun cromosoma, mentre è definito diploide quello in cui ciascun cromosoma è presente in due copie, una di derivazione materna e una di derivazione paterna.
Sebbene sia importante sottolineare che il corredo cromosomico di riferimento per l'individuo sia quello contenuto nelle cellule somatiche, cioè tutte le cellule diverse da quelle sessuali, questa definizione è calzante per gli animali superiori, ma può essere poco allineata con quanto accade negli organismi vegetali dove i cicli vitali e riproduttivi sono più complessi ed elaborati.
Corredo cromosomico diploide, in cui ogni cromosoma è presente in due copie, e corredo cromosomico aploide con una singola copia per ognuno di essi.
Corredo cromosomico aploide e diploide negli animali
Nella stragrande maggioranza dei metazoi cioè gli animali pluricellulari, le cellule somatiche, ovvero tutte le cellule ad esclusione di quelle che appartengono alla linea delle cellule riproduttive, possiedono un corredo cromosomico diploide.
I cromosomi, cioè le macromolecole di DNA in cui sono contenuti i geni, sono presenti pertanto in duplice copia. Anche le cellule sessuali primordiali sono diploidi ma, con la meiosi, producono quattro cellule figlie che ereditano solo una copia di ciascun gene, dette gameti, che sono pertanto aploidi.
Quando i gameti si uniscono con la fecondazione, si forma uno zigote il cui nucleo possiede sia i cromosomi provenienti dal nucleo del gamete paterno che quelli provenienti dal nucleo del gamete materno. Dallo zigote si sviluppa così un nuovo organismo dal corredo cromosomico diploide.
Negli animali superiori le uniche cellule aploidi sono quelle riproduttive, mentre l'intero organismo ha corredo cromosomico diploide.
Corredo cromosomico aploide e diploide nei vegetali
Il processo descritto in precedenza è valido per la quasi totalità degli animali (esistono delle eccezioni, di cui parleremo più avanti). Negli organismi vegetali invece vi è in genere una alternanza di generazioni aploidi e diploidi, in un ciclo vitale definito aplodiplonte.
La stessa pianta, cioè, esiste in due differenti versioni: la versione dal corredo cromosomico aploide è detta gametofito e produce gameti per mitosi.
I gameti si uniscono a formare uno zigote dal cui sviluppo si genera l'altra versione della pianta, a corredo cromosomico diploide, detta sporofito.
Lo sporofito produce, per meiosi, spore aploidi che vengono disperse nell'ambiente e si sviluppano formando un nuovo gametofito. Gametofito e sporofito possono essere identici o presentare un aspetto molto diverso.
Nelle alghe si assiste a alternanze di generazioni anche più complesse. In molte specie di alghe rosse, ad esempio, le generazioni che si alternano sono tre, due generazioni a corredo cromosomico diploide (carposporofito e tetrasporofito) e una generazione a corredo cromosomico aploide che produce gameti (gametofito).
Ciclo aplodiplonte con alternanza di generazioni.
Animali con corredo cromosomico aploide
Abbiamo definito in precedenza che il corredo cromosomico nei metazoi è sempre diploide. In realtà esistono alcune eccezioni, legate generalmente a fenomeni riproduttivi e stili di vita particolari.
Sottolineiamo già dal principio, ad ogni modo, che in nessun caso è esclusa la presenza, almeno in un momento del ciclo vitale di questi animali, di individui dal corredo cromosomico diploide.
Caso 1 - le api: le api sono insetti dallo stile di vita e le abitudini riproduttive assai peculiari. La totalità delle operaie e la regina sono api femmine e possiedono un corredo cromosomico diploide.
I maschi, detti fuchi, sono invece dotati di un corredo cromosomico aploide e sono prodotti dalla regina per partenogenesi, cioè attraverso lo sviluppo diretto di uova (aploidi) non fecondate.
I fuchi non partecipano alle attività di mantenimento della colonia, ma il loro unico compito è fecondare la regina perché possa dare il via alla produzione di una nuova generazione di operaie dal corredo cromosomico diploide. Dopo aver compiuto il proprio compito, i fuchi muoiono.
Caso 2 – i rotiferi: i rotiferi sono piccoli crostacei dalla dimensione di pochi decimi di millimetro, che in genere hanno un ciclo vitale del tutto analogo a tutti gli altri animali.
Alcune specie che vivono in ambienti soggetti a importanti mutamenti delle condizioni chimico-fisiche, hanno invece sviluppato dei cicli di vita più complessi: la popolazione di questi individui è formata, in condizioni ottimali, da sole femmine il cui corredo cromosomico è diploide e si riproducono per partenogenesi dando vita a altre femmine diploidi. Queste generazioni sono dette amittiche.
In risposta a condizioni ambientali sfavorevoli, si ha la nascita di una generazione di femmine mittiche, che producono uova aploidi da cui si genera, per partenogenesi, un maschio dal corredo cromosomico aploide.
Questi maschi hanno il compito di fecondare le femmine mittiche portando alla produzione di zigoti dal corredo cromosomico diploide caratterizzati dalla capacità di resistere per lungo tempo in uno stato di quiescenza, per poi svilupparsi quando le condizioni ritornino nuovamente favorevoli dando l'avvio ad una nuova generazione di femmine amittiche diploidi.
Cicli vitali in rotiferi (a) e api (b).
Corredo cromosomico diploide: il significato evolutivo
Dopo aver esaminato la diffusione dei corredi cromosomici aploidi e diploidi negli organismi superiori, è utile effettuare una disamina sul significato biologico ed evolutivo che comporta il possesso di un corredo diploide, in cui ogni cromosoma (e quindi ogni gene) è presente in due copie. Il significato primario di questa condizione è legato alla riproduzione sessuale e alla variabilità genetica.
Avendo due copie di ciascun gene, di diversa provenienza, ciascun individuo ha la possibilità di accedere potenzialmente a due versioni differenti della stessa informazione.
Così facendo, si favorisce la diversità genetica, il rimescolamento delle possibili combinazioni di caratteri, che è alla base della sopravvivenza e della possibilità di adattamento delle specie alle mutazioni ambientali.
Il fenomeno del crossing-over, in particolare, è possibile solo in organismi dal corredo cromosomico diploide ed è il principale sistema di ricombinazione che permette la nascita di cromosomi unici, in cui non è praticamente mai presente la stessa qualità delle informazioni di qualunque altro cromosoma omologo in natura.
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