RIPRODUZIONE PARASESSUALE: MONERA, PROTISTI E FUNGHI - BIOLOGIA - 2024

La riproduzione parasessuale è un particolare tipo di riproduzione che prevede il trasferimento di materiale genetico senza che si verifichi un processo di divisione di riduzione (meiosi) o intervento di gameti. La parasessualità è stata scoperta nel 1956 dal genetista italiano Guido Pontecorvo.

Il ciclo parasessuale è un meccanismo mitotico per ottenere la produzione di prole con nuovi genotipi attraverso la ricombinazione del genoma. A differenza della riproduzione sessuale, è un processo che manca di coordinazione e non coinvolge divisioni cellulari meiotiche.

Candida albicans ciclo parasessuale. Tratto e modificato da: Anja Forche, Kevin Alby, Dana Schaefer, Alexander D Johnson, Judith Berman, Richard J Bennett.

Sebbene sia stato originariamente scoperto nei funghi, in seguito questo tipo di riproduzione è stato osservato anche in altri organismi, come batteri e protisti. Alcuni autori hanno persino suggerito l'esistenza della parasessualità nelle piante da fiore.

Nei funghi

La riproduzione parasessuale è stata originariamente scoperta nel fungo Aspergillus nidulans, sebbene la sua capacità sia già stata dimostrata in un ampio gruppo di specie diverse. Il ciclo si compone di tre fasi: diploidizzazione, formazione di chiasmi mitotici e aploidizzazione.

Diploidizzazione

Il processo di riproduzione parasessuale nei funghi inizia, come nel caso del ciclo sessuale, con la formazione di un eterocariota per unione di due miceli geneticamente differenti e fusione dei loro citoplasma cellulari (plasmogamia). L'eterocariota risultante ha cellule con due nuclei aploidi.

Occasionalmente, i nuclei aploidi possono fondersi (cariogamia), producendo nuclei diploidi. Questi nuclei possono dividersi per mitosi dando origine a nuovi nuclei diploidi. In questo modo, l'eterocariota avrà cellule con nuclei aploidi e con nuclei diploidi.

Formazione e crossover del chiasma mitotico

Il chiasma è un ponte che si stabilisce tra i cromatidi fratelli durante la ricombinazione che avviene nel processo meiotico. Durante la mitosi, anche se molto meno frequentemente, può verificarsi anche la formazione di questo ponte tra i cromatidi.

La rara presenza del chiasma mitotico è dovuta al fatto che i cromosomi in questo tipo di divisione cellulare generalmente non si accoppiano in modo regolare. Tuttavia, si verifica nel ciclo parasessuale, con conseguente ricombinazione genetica che si traduce in variazioni nella progenie.

Aploidizzazione

L'aploidizzazione è il processo mediante il quale una cellula con un carico cromosomico maggiore del normale carico aploide della specie, recupera la condizione aploide eliminando i cromosomi, senza che si verifichi un processo di meiosi.

Durante le divisioni mitotiche dei nuclei diploidi del ciclo parasessuale, può verificarsi la non disgiunzione dei cromosomi, facendo sì che uno dei nuclei risultanti abbia un cromosoma aggiuntivo e l'altro un cromosoma mancante. Questi nuclei sono chiamati aneuploidi.

Questi nuclei aneuploidi tendono ad essere instabili e perdono cromosomi durante le successive divisioni mitotiche, fino a raggiungere il carico cromosomico aploide.

A Monera

Nei sistemi di classificazione di Copeland, 1938 e Whittaker, 1969, Monera è un regno di organismi unicellulari caratterizzati dalla mancanza di un nucleo. Corrisponde agli ora chiamati Eubatteri e Archea, così come agli antichi Procarioti.

In questi organismi la riproduzione parasessuale è stata segnalata secondo tre diversi meccanismi: coniugazione, trasformazione e trasduzione.

Coniugazione batterica

È un processo di trasferimento di materiale genetico tra due batteri (o archaea), uno che funge da donatore di detto materiale e l'altro da ricevente. Questo trasferimento avviene per contatto diretto tra entrambe le cellule.

L'informazione genetica trasferita, generalmente un plasmide o un trasposone, consente alla cellula donatrice di condividere con il ricevente una certa caratteristica o vantaggio che quest'ultimo manca, come la resistenza agli antibiotici. Se entrambe le cellule hanno questa caratteristica, la coniugazione non avrà luogo.

Trasformazione

È la modificazione del materiale genetico di una cellula procariotica dovuta all'incorporazione nel suo genoma di materiale genetico che si trova nudo nell'ambiente e che penetra nella sua membrana cellulare. Questo materiale genetico è conosciuto con il nome di DNA esogeno.

Non tutti i batteri sono in grado di incorporare materiale genetico esogeno, si dice che quelli che possono farlo si trovino in uno stato di competizione, che può verificarsi sia naturalmente che artificialmente.

Trasduzione

Consiste nel trasferimento di materiale genetico da un batterio a un altro dovuto all'azione di un batteriofago o virus fago. I batteriofagi si replicano all'interno delle cellule batteriche, sfruttando i processi di replicazione, trascrizione e anche della loro traduzione.

Durante l'incapsulamento del materiale genetico del fago, parte del materiale genetico del batterio può essere intrappolato, che può essere successivamente trasportato e trasferito ad altri batteri, dopo che il fago è stato rilasciato dai batteri donatori.

Trasduzione batterica. Tratto e modificato da: Materia di Microbiologia (Odontoiatria) presso l'Università di Oviedo (Spagna).

Nei protisti

I protisti sono un gruppo polifiletico di organismi che sono caratterizzati dal non svilupparsi da foglie o lamine embrionali. La maggior parte di questi organismi sono unicellulari, tuttavia possono anche essere multicellulari.

È stato recentemente scoperto che alcune specie di questo gruppo possono riprodursi parassessualmente. I ricercatori hanno dimostrato che la plasmogamia può verificarsi in questi organismi, ad esempio le amebe dei generi Cochliopodium e Variosea, mentre vengono coltivate in condizioni di laboratorio.

Dopo la plasmogamia, avviene la cariogamia, con una miscela del materiale genetico di ciascun nucleo e quindi la fissione nucleare e la plasmotomia, rilasciando cellule figlie con informazioni genetiche diverse da quella dei genitori, a causa del processo di ibridazione.

applicazioni

Nei funghi

I ricercatori hanno utilizzato la riproduzione parasessuale principalmente per produrre nuovi ceppi di funghi asessuati che sono di una certa importanza commerciale. Ad esempio, per produrre ibridi in grado di ottenere rese migliori nella produzione di antibiotici.

A Monera

La coniugazione batterica è stata utilizzata nell'ingegneria genetica per trasferire materiale genetico ad organismi di diversi regni. Infatti, in test di laboratorio, i ricercatori hanno trasferito con successo materiale genetico a lieviti, piante, mitocondri e cellule di mammiferi.

Questo strumento presenta alcuni vantaggi rispetto ad altri mezzi di trasferimento di materiale genetico, come il fatto che produce meno danni alla membrana cellulare della cellula ricevente, nonché la capacità di trasferire quantità relativamente grandi di materiale genetico.

In Protista

La recente scoperta dell'esistenza di questo tipo di processo nei protisti è la possibile causa per cui non è stata ancora sviluppata alcuna applicazione ad esso.

Riferimenti

1. Ciclo parasessuale. Su Wikipedia. Estratto da: en.wikipedia.org.
2. Y. Teklea, OR Anderson e AF Leckya (2014). Prove di attività parasessuale nelle amebe asessuali ”Cochliopodium spp. 4 (Amoebozoa): Ampia fusione cellulare e nucleare. Protista.
3. Processo di riproduzione parasessuale nei batteri. Estratto da: wikiteka.com.
4. AJ Clutterbuck (1996). Ricombinazione parasessuale nei funghi. Journal of Genetics.
5. Coniugazione procariotica. Su Wikipedia. Estratto da: es.wikipedia.org.
6. Trasduzione (genetica). Su Wikipedia. Estratto da: es.wikipedia.org.
7. Trasformazione (genetica). Su Wikipedia. Estratto da: es.wikipedia.org.