Cellula aploide e cellula diploide
Struttura di una cellula aploide e di una cellula diploide
Aploidia e diploidia sono condizioni legate al numero di cromosomi di una cellula, infatti i termini aploide e diploide fanno riferimento al numero di cromosomi presenti in una cellula.
Le caratteristiche morfologiche e funzionali di qualsiasi organismo vivente sono codificate (determinate da apposite istruzioni) dai geni e quindi dal DNA.
Il DNA, sia nelle cellule procariotiche che in quelle eucariotiche, si presenta associato a proteine formando una o più strutture chiamate cromosomi.
Ogni cromosoma veicola tutti o alcuni dei geni di cui necessita un organismo.
L'insieme di tutti i cromosomi essenziali alla sopravvivenza di un organismo e della specie a cui appartiene nel tempo è detto set cromosomico.
Le cellule possono avere un singolo set cromosomico o multipli di esso
Una cellula con un set cromosomico completo è detta aploide, condizione indicata con la sigla n.
Molti organismi procariotici presentano cellule aploidi in tutto il loro ciclo vitale, mentre tra gli eucarioti l'aploidia è tipica solo di alcune cellule (i gameti) o, in alcune specie, di tutte.
In quest'ultimo caso l'aploidia si riscontra in una fase più o meno lunga del ciclo vitale di un organismo, che può coincidere con l'intero arco di vita.
La maggior parte delle specie eucariotiche (in tutto o in parte del loro ciclo vitale) e alcuni batteri presentano invece multipli dell'assetto cromosomico aploide.
In questi casi tutti i cromosomi sono presenti in più copie. Il numero di copie presenti è definito ploidia.
La condizione più comune nelle specie eucariotiche è quella diploide, indicata con la sigla 2n, dove sono presenti due copie di ciascun cromosoma.
Gli assetti cromosomici triploidi, tetraploidi, pentaploidi e così via, genericamente detti poliploidi, sono rispettivamente indicati con le sigle 3n, 4n, 5n, ecc.
I due o più cromosomi dello stesso tipo sono detti omologhi.
L'omologia si riferisce alla presenza della stessa sequenza e tipologia di geni, dei quali tuttavia possono coesistere negli omologhi varianti diverse, gli alleli, differenti in alcuni regioni della sequenza nucleotidica.
Gli omologhi non sono pertanto perfettamente identici.
Una cellula è definita aploide (n) quando nel suo nucleo sono presenti un certo numero di cromosomi (nell'immagine tre), diversi l'uno dall'altro, che nel complesso costituiscono un set cromosomico completo, dove sono contenuti tutti i geni essenziali alla sopravvivenza dell'organismo. Nella condizione diploide (2n), di ciascun cromosoma esistono due copie, pertanto si parla di coppie di cromosomi omologhi (nell'immagine tre coppie). Quando nel nucleo sono presenti più di due coppie di cromosomi omologhi, la cellula è definita poliploide. L'esempio riportato in figura si riferisce a una cellula esaploide (6n).
Le cellule aploidi e diploidi nelle specie eucariotiche e relazione con i cicli vitali
Nelle specie eucariotiche sono sempre aploidi i gameti, le cellule specializzate preposte alla riproduzione sessuata.
La produzione di cellule aploidi a partire da cellule diploidi avviene per meiosi.
Quando la meiosi avviene al momento della formazione dei gameti, essa è definita terminale o gamica e il ciclo vitale dell'organismo è detto diplonte (la sola fase aploide è rappresentata dai gameti).
Gli animali, alcune alghe marine e i funghi Oomiceti hanno cicli vitali diplonti.
In un ciclo vitale diplonte, a partire dallo zigote tutte le cellule dell'organismo sono diploidi. Sono aploidi solo i gameti, ottenuti mediante meiosi da cellule adibite a questo scopo. L'immagine fa riferimento alle alghe e ai funghi diplonti. Lo schema è valido anche per gli animali, dove tuttavia non si usa il termine gametofito.
Nella maggior parte delle piante e dei funghi e nei Protisti, la meiosi può avvenire subito dopo la formazione dello zigote (ciclo aplonte) o in una fase successiva del ciclo vitale (ciclo aplodiplonte), dando luogo a cellule e individui aploidi, da cui, mediante mitosi, si formeranno in seguito i gameti.
Le fasi aploidi di questi cicli vitali corrispondono ai gametofiti.
I cicli aplonte e aplodiplonte
In alcune alghe di acqua dolce, e in alcuni funghi si assiste, dopo la formazione dello zigote diploide, a una meiosi immediata (iniziale o zigotica) che produce cellule aploidi, dalle cui divisioni cellulari per mitosi si generano i gametofiti.
Un ciclo vitale di questo tipo è detto aplonte e la fase diploide si riscontra solo al momento della formazione dello zigote.
I molti funghi, alghe e in tutti i vegetali terrestri, il ciclo vitale di un organismo prevede l'alternarsi di una fase diploide e una aploide (questo fenomeno è noto come alternanza di generazioni).
La fase diploide si rinviene nello sporofito che produce per meiosi (definita intermedia) spore dalla cui germinazione (mediante una serie di divisioni cellulari per mitosi) si ottengono gametofiti aploidi che produrranno gameti per mitosi.
Un ciclo di questo tipo è detto aplodiplonte.
Nelle piante terrestri superiori (Angiosperme e Gimnosperme) il gametofito è notevolmente ridotto in dimensioni e protetto in apposite strutture dello sporofito, più sviluppato e corrispondente al corpo della pianta che si osserva.
In un ciclo vitale aplonte, l'organismo, che corrisponde al gametofito, è aploide in tutto il suo ciclo vitale; esso produce gameti per mitosi e dalla fecondazione si ottiene uno zigote diploide che va subito incontro a meiosi. Nel ciclo aplodiplonte, lo zigote ottenuto da gameti aploidi, si divide per mitosi e produce uno sporofito diploide. Lo sporofito produce spore per meiosi dalla cui germinazione nasceranno gametofiti aploidi preposti alla produzione dei gameti per mitosi.
Esempi di poliploidia
La poliploidia è frequente nelle piante a fiore, conferendo notevoli vantaggi in termini di sopravvivenza e produttività.
Inoltre, il passaggio da assetti diploidi a poliploidi è entrata in gioco in molti meccanismi di speciazione.
Negli animali, la poliploidia non sempre è compatibile con la vita (nell'uomo è la causa di molti aborti) o se lo è rende in alcuni casi gli individui sterili (ad esempio una specie di trota triploide gigante pescata in alcuni laghi dell'America Settentrionale).
La poliploidia è diffusa ed è del tutto conciliabile con la sopravvivenza in alcuni insetti, crostacei, pesci, anfibi e rettili.
Solo due casi di poliploidia sono noti tra gli uccelli e uno solo tra i mammiferi (una specie di ratto dell'Argentina).
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