TOTIPOTENZIALITÀ: STORIA, CARATTERISTICHE E IMPORTANZA - BIOLOGIA - 2025

La totipotenza o totipotenza è l'abilità, l'abilità e il potenziale posseduti da ciascuna delle cellule embrionali di produrre le cellule totali di un individuo. Il termine deriva dal latino totipotentia, che significa capacità per tutte le cose e / o capacità di diventare o dare origine a un organismo completo.

Le cellule totipotenti meglio definite o studiate sono lo zigote e le spore. Alcuni autori usano il termine cellule staminali e cellule totipotenti come sinonimo, ma non c'è comunque consenso al riguardo.

Cellule totipotenziali. Tratto e modificato da: Jucomo.

Le cellule staminali, secondo alcuni autori, sono gruppi di cellule indifferenziate che possono diventare diversi gruppi o tipi di cellule specializzate. Possono essere unipotenti, multipotenti e anche totipotenti. Solo questi ultimi sono in grado di dare origine a un individuo completo.

Storia

Il padre della totipotenzialità è il biologo e filosofo tedesco Hans Adolf Eduard Driesch. Questo scienziato ha rivoluzionato la comprensione dell'embriologia grazie ai suoi esperimenti con i ricci di mare.

Nel 1891 Driesch condusse esperimenti con embrioni bicellulari (bicellulari) del riccio di mare Echinus microtuberculatus (ora noto come Psammechinus microtuberculatus) sfidando le ipotesi accettate dell'epoca sullo sviluppo embrionale.

I loro risultati hanno mostrato che le cellule di un embrione precoce (zigote) quando sono separate, meccanicamente o naturalmente, potrebbero continuare a svilupparsi fino a formare larve normali, concludendo che queste cellule sono totipotenti nelle loro prime fasi di sviluppo.

Ciò era in contrasto con i risultati di Wilhelm Roux (pioniere dell'embriologia sperimentale), che aveva lavorato con uova di rana bicellulari. Roux ha scoperto che l'uccisione di una delle due cellule ha sviluppato embrioni malformati, concludendo che le cellule embrionali hanno destinazioni predeterminate.

Più tardi nel 1910, il chimico, zoologo e fisiologo americano Jesse Francis McClendon verificò che i risultati di Driesch potessero essere replicati in rane, polli, altri ricci e persino mammiferi.

caratteristiche

La totipotenzialità è caratterizzata dal potenziale di alcune cellule di dare origine a un individuo completo. Questi sono in grado di diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo e anche di altri tessuti extra-embrionali.

Le cellule totipotenti si formano negli organismi di riproduzione sia sessuale che asessuata, sono zigoti o spore. Possono essere uno zigote nel seme di una fanerogama (pianta), in un uovo di qualsiasi animale o nell'utero di un mammifero (come esseri umani, elefanti o topi).

Questo potenziale nella maggior parte dei casi ha una breve durata durante lo sviluppo. Nel corpo umano hanno un tempo limitato, circa 4 giorni dopo la fecondazione. In altri organismi come piante, spugne marine, vermi anellidi, stelle marine e topi hanno durata diversa.

Totipotenzialità in diversi gruppi di organismi

Nelle piante e nei funghi che si riproducono per spore, si dice che queste cellule che non necessitano di fecondazione siano di tipo totipotente, poiché lo zigote di questi organismi ha la capacità di produrre tutti i tipi di cellule necessari per sviluppare un individuo completo.

Numerosi studi di sviluppo, crescita e colture di tessuti nelle piante hanno ripetutamente dimostrato che molte cellule vegetali sono totipotenti. Ne sono un esempio le colture di piccoli tessuti o tagli del fusto che, se posti in terreni di crescita, sono in grado di dare origine o rigenerare un individuo completamente nuovo.

Invertebrati

Come già accennato in precedenza, il primo studio che ha dimostrato l'esistenza di cellule embrionali totipotenti è stato condotto con ricci di mare (echinodermi). Da allora sono stati effettuati molti studi per replicare l'esperimento di Driesch e in tutti il ​​risultato è lo stesso (l'esistenza della totipotenzialità).

Un altro caso negli echinodermi, ma questa volta con stelle marine e stelle marine, è la capacità di alcune specie di queste di rigenerare un organismo completo da una sezione o parte di un braccio (senza porzioni del disco centrale). Questa capacità rigenerativa è dovuta alla presenza di cellule staminali totipotenti adulte.

Stella marina Linckia guildingi, organismo rigenerato da un braccio di altri organismi. Tratto e modificato da: Emőke Dénes.

Gli studi sui tessuti poriferi (spugne) rivelano che questi organismi primitivi hanno un gran numero di cellule totipotenti. Ciò consente loro di produrre o ottenere qualsiasi tipo di cellula di cui hanno bisogno e talvolta anche di poter rigenerare un organismo completo da una piccola porzione del corpo.

Vertebrati

Nei vertebrati, gli studi sulla totipotenzialità sono descritti nello sviluppo embrionale; cioè le cellule embrionali di vertebrati come pesci, rettili, uccelli e mammiferi hanno un comportamento totipotente simile a quello dei ricci di Driesch.

Indipendentemente dal tipo di riproduzione (fecondazione incrociata, autofecondazione e anche partenogenesi) le cellule presenti tra lo zigote e la morula (prime segmentazioni dello zigote) hanno la capacità di produrre tutti i tipi di cellule e di organizzarle in un bauplan coerente (un organismo completo ).

Tipi di cellule in base alla loro capacità totipotente

Una buona parte della comunità scientifica classifica le cellule totipotenti in base alla loro origine e potenzialità. In base alla loro origine si classificano in embrionali, fetali e adulti, mentre in base alle loro potenzialità sono classificati nei seguenti gruppi.

Totipotente

Quelli che danno origine a un individuo completo.

Pluripotente

Possono formare cellule che daranno origine a qualsiasi lignaggio embrionale, ma non danno origine a un organismo completo.

Multipotente

Quelli che possono dare origine solo a cellule dello stesso lignaggio o strato embrionale.

Unipotente

Cellule specializzate che hanno la capacità di differenziarsi in un unico tipo di cellula.

Importanza

Gli studi con cellule totipotenti (in senso lato della classificazione in base al loro potenziale) ci permettono di vederle come una possibile cura per molte malattie, rigenerazione dei tessuti, terapie cellulari e anche potenziali fonti per la clonazione di piante, animali e dello stesso essere umano. che è stato oggetto di molti dibattiti etici.

Gli studi sulle malattie congenite e sul cancro vengono avvicinati da scienziati esperti in cellule totipotenti, a causa dello sviluppo e della moltiplicazione cellulare presente in alcune di queste malattie.

Le analisi e gli studi delle prime divisioni zigotiche (di cellule totipotenti) hanno fornito molte informazioni sull'attivazione e l'inattivazione dei geni e anche sul coinvolgimento delle proteine ​​che rendono possibile questo processo.

Altri progressi scientifici relativi agli studi delle prime divisioni embrionali o zigotiche sono malformazioni e / o difetti alla nascita causati da divisioni cellulari e differenziazione precoci anormali.

Riferimenti

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