Di Kevin Beck
Aggiornato il 30 agosto 2022
Sebbene la maggior parte dei corsi di biologia riguardino la divisione cellulare, pochi spiegano perché la riproduzione debba combinare la duplicazione con meccanismi che aumentano la diversità genetica. La meiosi è quel processo essenziale che garantisce che la prole possieda un mix unico di tratti che migliorano la sopravvivenza in ambienti mutevoli.
Nella biologia quotidiana, la divisione cellulare di solito significa semplice duplicazione:una cellula cresce, replica il suo DNA e si divide in due cellule identiche. Ciò descrive la mitosi e la fissione binaria, ma trascura la danza intricata e coordinata della meiosi, che non solo dimezza il numero dei cromosomi ma mescola anche il materiale genetico.
Procarioti (Batteri e Archea) sono organismi unicellulari privi di organelli legati alla membrana. Il loro materiale genetico esiste come un singolo cromosoma circolare nel citoplasma e la riproduzione avviene mediante crescita, replicazione del DNA e fissione binaria.
Eucarioti possiedono un nucleo e numerosi organelli. Il loro DNA è suddiviso su più cromosomi (gli esseri umani ne hanno 46, 23 da ciascun genitore). Le cellule eucariotiche solitamente si dividono per mitosi, producendo due cellule figlie identiche, ma le cellule riproduttive subiscono la meiosi per generare gameti aploidi.
I cromosomi eucariotici sono fasci di DNA avvolti attorno alle proteine istoniche, formando cromatina compatta. Durante la divisione, la cromatina si condensa in cromosomi distinti e visibili. Ogni cromosoma contiene due cromatidi fratelli identici uniti in un centromero. I cromosomi omologhi, uno per ciascun genitore, si accoppiano durante la meiosi per formare bivalenti.
Le cellule iniziano nell'interfase, che comprende la crescita (G1), la sintesi del DNA (S) e un'ulteriore crescita e preparazione (G2). Dopo l'interfase, la maggior parte delle cellule entra nella mitosi (fase M). Le cellule germinali, tuttavia, procedono alla meiosi invece che alla mitosi.
La meiosi rispecchia la mitosi nelle sue quattro fasi – profase, metafase, anafase, telofase – ma consiste in due divisioni successive, producendo quattro cellule aploidi invece di due cellule diploidi. Le differenze chiave sono l'incrocio (ricombinazione genetica) e l'assortimento indipendente, che si verificano rispettivamente durante la profase I e la metafase I.
Comprendere la meiosi va oltre la memorizzazione dei nomi delle fasi. Il primo evento critico è l'accoppiamento di cromosomi omologhi per formare cromosomi bivalenti. Durante la profase I, questi bivalenti subiscono il crossover, scambiandosi piccoli segmenti di DNA. Nella metafase I, i bivalenti si allineano casualmente lungo la piastra della metafase, assicurando che ciascuna cellula figlia riceva un mix di cromosomi materni e paterni. La divisione successiva separa i cromosomi omologhi, non i cromatidi fratelli, mentre la seconda divisione si comporta come la mitosi ordinaria, separando i cromatidi.
Profase I: I cromosomi si condensano, si forma il fuso, gli omologhi si accoppiano in bivalenti e avviene l'incrocio.
Metafase I: I bivalenti si allineano casualmente sulla piastra metafase. Con 23 coppie di cromosomi, il numero di possibili disposizioni è 2^23, ovvero circa 8,4 milioni.
Anafase I: I cromosomi omologhi si separano ai poli opposti, producendo due corredi cromosomici non identici. Ogni cromosoma ha ancora due cromatidi fratelli.
Telofase I e citocinesi: La cellula si divide in due nuclei aploidi.
Profase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II: Queste fasi rispecchiano la mitosi, separando i cromatidi fratelli e producendo quattro cellule aploidi.
In una cellula umana, la progressione è simile a questa:
Questi gameti si fondono durante la fecondazione, ripristinando il numero diploide (46) e fornendo a ciascun cromosoma un nuovo omologo.
