Il corpo umano è composto da quasi due trilioni di cellule, ciascuna delle quali si divide quotidianamente per sostenere la crescita, la riparazione e l’omeostasi. La divisione cellulare avviene attraverso meccanismi distinti (mitosi, meiosi e fissione binaria), ciascuno adattato alle esigenze dell'organismo.

Perché le cellule si dividono

La divisione cellulare è alla base dello sviluppo embrionale, del rinnovamento dei tessuti e della guarigione delle ferite. Durante l'infanzia, vengono prodotte nuove cellule per aumentare le dimensioni del corpo senza ingrandire le cellule esistenti. Negli adulti, il ricambio cellulare sostituisce le cellule danneggiate o invecchiate, come nel caso della continua muta e sostituzione delle cellule della pelle a una velocità di 30.000-40.000 al giorno.

Tipi di divisione cellulare

Mitosi è la divisione delle cellule somatiche (non riproduttive) - pelle, muscoli, nervi e altri tessuti - che producono due cellule figlie diploidi geneticamente identiche. Meiosi genera gameti (sperma e ovulo), dimezzando il numero di cromosomi e introducendo diversità genetica attraverso il crossover.

Come le cellule sanno quando dividersi

Le cellule coordinano la divisione tramite complessi chinasi ciclina-ciclina-dipendenti che agiscono come interruttori di accensione/spegnimento molecolari. Il tempismo corretto è essenziale; la divisione incontrollata può portare al cancro. Il corpo umano perde circa 50 milioni di cellule al giorno e l'equilibrio tra rinnovamento e morte mantiene l'integrità dei tessuti.

Mitosi:fasi ed eventi chiave

• Interfase – Crescita cellulare, replicazione del DNA e preparazione alla divisione.
• Profase – La cromatina si condensa in cromosomi visibili; si formano le fibre del fuso.
• Prometafase – L’involucro nucleare si rompe; i cromosomi si attaccano ai microtubuli del fuso tramite cinetocori.
• Metafase – I cromosomi si allineano sulla piastra metafase.
• Anafase – I cromatidi fratelli si separano, muovendosi verso i poli opposti.
• Telofase – Gli involucri nucleari si riformano attorno a due serie di cromosomi; i cromosomi si decondensano.
• Citocinesi – Il citoplasma si divide; nelle cellule animali mediante solco di scissione, nelle cellule vegetali mediante una piastra cellulare.

Ogni cellula figlia è diploide e rispecchia il set cromosomico completo del genitore.

Meiosi:due round distinti

• Meiosi I – I cromosomi omologhi si accoppiano, si scambiano materiale genetico (crossing over), quindi si separano, riducendo della metà il numero di cromosomi.
• Meiosi II – I cromatidi fratelli si separano, producendo quattro gameti aploidi.

La meiosi introduce la variazione genetica, fondamento della diversità ereditaria.

Divisione cellulare procariotica:fissione binaria

Gli organismi unicellulari come i batteri sono privi di nucleo e si dividono per fissione binaria:replicazione del DNA, segregazione ai poli opposti, formazione di setto e separazione cellulare. Questo rapido processo consente ai batteri di raddoppiare il loro numero in soli 20 minuti.

Riproduzione asessuata negli eucarioti

Molti eucarioti si riproducono asessualmente, producendo una prole clonale identica al genitore. I meccanismi includono:

• In erba – ad esempio, il lievito, dove una cellula figlia si forma come una sporgenza e si stacca.
• Fissione – ad esempio, vermi piatti, che si dividono in due nuovi individui.
• Partenogenesi – alcuni insetti producono uova non fecondate che si sviluppano in prole.
• Propagazione vegetativa – le piante si replicano attraverso strutture come occhi di patata o ventose di banana, creando piante geneticamente identiche.

Queste strategie consentono una rapida crescita della popolazione e il mantenimento dei genotipi di successo.