AUTOFECONDAZIONE: NEGLI ANIMALI, NELLE PIANTE ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

L' autofecondazione è l'unione dei gameti maschili e femminili dello stesso individuo. Si verifica negli organismi che sono ermafroditi, esseri che combinano funzioni maschili e femminili in un singolo individuo, in sequenza o simultaneamente.

Quando la produzione dei gameti di entrambi i tipi si sovrappone nel tempo (almeno nel tempo), gli ermafroditi sono simultanei. Questa modalità offre la possibilità di autofecondazione.

L'autofecondazione avviene in diverse specie di piante
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Negli organismi multicellulari, in particolare piante e animali, essere ermafroditi sembra essere un fenomeno ampiamente distribuito.

L'autofecondazione è una strategia ottimale per ambienti costanti con poca disponibilità di partner. Tuttavia, porta alcune conseguenze negative, come la depressione dovuta alla consanguineità.

In questo fenomeno si riduce la variabilità genetica della popolazione, il che riduce la sua capacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali, la resistenza ai patogeni o agli erbivori. Questi aspetti sembrano essere importanti per il lignaggio di piante e animali.

Nelle piante

Nelle piante è comune che lo stesso individuo sia "il padre e la madre" dei loro semi. Sebbene il ruolo principale dei fiori sia - molto probabilmente - quello di promuovere la fecondazione incrociata, l'autofecondazione può esistere nelle specie ermafrodite.

Alcuni esempi di piante in cui si verifica questo fenomeno sono i piselli (l'organismo utilizzato da Gregor Mendel per sviluppare le leggi fondamentali dell'ereditarietà, dove l'evento di autofecondazione era determinante per il processo) e alcuni legumi.

Nel caso dei fiori di soia, ad esempio, i fiori possono aprirsi per consentire l'impollinazione incrociata da parte degli insetti, oppure possono rimanere chiusi e autoimpollinarsi.

Negli animali

Secondo Jarne et al. (2006), escludendo gli insetti, circa un terzo delle specie animali presenta il fenomeno dell'ermafroditismo. Questo fatto ha facilitato l'evoluzione dell'autofecondazione in numerose specie animali.

La distribuzione dei tassi di selfing è simile a quella delle piante, suggerendo che processi simili hanno operato in entrambi i lignaggi a favore dell'evoluzione del selfing.

Per Jarne et al. (2006), l'ermafroditismo è raro nei phyla di animali più grandi, principalmente artropodi. È un fenomeno comune nei phyla più piccoli, tra cui spugne di mare, meduse, vermi piatti, molluschi, schizzi di mare e anellidi.

Questi autori hanno scoperto che l'evento di autofecondazione si verifica nei taxa in cui i gameti (sia maschi che femmine) sono prodotti in un singolo sito o ghiandola, come accade nelle lumache polmonari.

Può anche verificarsi in situazioni in cui i gameti vengono prodotti in luoghi diversi o quando vengono espulsi in acqua, come accade nelle specie marine.

In alcuni trematodi e oligocheti, il selfing si verifica dopo una necessaria copulazione nello stesso individuo.

Vantaggi dell'autofecondazione

Ci sono alcuni vantaggi dell'autofecondazione a breve termine. In primo luogo, sia i gameti femminili che quelli maschili provengono dallo stesso individuo genitoriale.

Pertanto, gli organismi beneficiano di un ulteriore 50% dalla trasmissione dei loro geni, rispetto al solo 50% tipico contributo della riproduzione sessuale, poiché il restante 50% corrisponde a quello fornito dal partner sessuale.

L'autofecondazione può essere favorita anche quando la regione abitata dalla specie in questione è caratterizzata da un basso numero di potenziali compagni o, nel caso delle piante, in zone dove c'è poca disponibilità di impollinatori.

Inoltre, nelle specie vegetali, l'autofecondazione porterebbe a un risparmio energetico, poiché i fiori di queste piante possono essere piccoli (non devono più essere grandi e visibili per attirare gli impollinatori) con una quantità limitata di polline.

Pertanto, l'autofecondazione garantisce la riproduzione e aumenta la colonizzazione dell'area. L'ipotesi ecologica più accettata per spiegare l'evoluzione dell'autofecondazione è quella relativa alla garanzia della riproduzione.

Svantaggi del selfing

Il principale svantaggio del selfing è considerato la depressione da consanguineità. Questo fenomeno implica la riduzione dell'idoneità o dell'atteggiamento biologico della progenie consanguinee rispetto alla progenie incrociata.

Per questo esistono specie che, pur essendo ermafroditi, hanno meccanismi per impedire l'autofecondazione. I meccanismi principali saranno trattati nella prossima sezione.

L'attuale visione dell'evoluzione dell'autofecondazione coinvolge forze ecologiche ed evolutive. Dal punto di vista di Fisher, si ipotizza un'interazione tra gli ovvi vantaggi dell'autofecondazione e la depressione dovuta alla consanguineità.

Questo modello prevede la formazione di autofecondazioni o incroci puri, in conseguenza di una selezione dirompente (quando si privilegiano gli estremi di un tratto), che non favorisce un aumento della frequenza delle varianti intermedie.

In questo modo, i modelli propongono l'evoluzione di questo sistema come l'interazione dei suoi benefici contro i suoi svantaggi.

I modelli ecologici, da parte loro, propongono tassi intermedi di autofecondazione.

Meccanismi che impediscono l'autofecondazione nelle piante

È ampiamente noto che la riproduzione sessuale fornisce immensi benefici. Il sesso aumenta la diversità genetica dei discendenti, il che si traduce in una maggiore probabilità che i successori possano affrontare sfide maggiori, come i cambiamenti ambientali, organismi patogeni, tra gli altri.

Al contrario, l'autofecondazione si verifica in alcune piante e animali coltivati. Si suggerisce che questo processo garantisca il pieno sviluppo del nuovo individuo ed è anche una strategia praticabile, sebbene dipenda dalle specie e dalle condizioni ambientali.

È stato riscontrato che in varie angiosperme sono presenti meccanismi che impediscono l'autofecondazione negli organismi ermafroditi, complicando in vari modi il fatto che il fiore possa fecondarsi da solo.

Queste barriere aumentano la varietà genetica della popolazione, poiché cercano di garantire che i gameti femminili e maschili provengano da genitori diversi.

Le piante che presentano fiori con stami e carpelli funzionali evitano l'autocompensazione con la discrepanza del tempo di maturazione delle strutture. Un'altra modalità è una disposizione strutturale che impedisce il trasferimento del polline.

Il meccanismo più comune è l'autoincompatibilità. In questo caso, le piante tendono a rifiutare il proprio polline.

Riferimenti

1. Jarne, P. e Auld, JR (2006). Anche gli animali confondono: la distribuzione dell'autofecondazione tra gli animali ermafroditi. Evoluzione, 60 (9), 1816-1824.
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