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LO SVILUPPO:
Quando in zoologia si parla di sviluppo, si intende tutto il percorso della vita di un organismo, che parte dallo zigote(la primissima cellula) e arriva fino al momento in cui l’individuo è sessualmente maturo, cioè capace di riprodursi. Questo sviluppo si divide in due grandi fasi.
🧬 SVILUPPO EMBRIONALE
Lo sviluppo embrionale è la prima fase e va dallo zigote fino alla nascita o alla schiusa dell’uovo. Tutto inizia con la fecondazione. La fecondazione è il processo in cui i due gameti , cioè:
- lo spermatozoo (gamete maschile)
- l’ uovo (gamete femminile) si fondono. Con questa fusione si ricostruisce il corredo diploide , cioè il numero completo di cromosomi tipico della specie. 👉 Il risultato finale della fecondazione è lo zigote , che è la prima cellula del nuovo individuo.
🔹 Segmentazione
Dopo la fecondazione inizia la segmentazione. La segmentazione è una serie di divisioni cellulari per mitosi (divisione cellulare “normale”), durante le quali lo zigote non cresce di dimensioni , ma si divide in tante cellule più piccole. Queste cellule si chiamano blastomeri (cioè “cellule dell’embrione”). Man mano che le divisioni continuano:
- prima si forma la morula , che è una specie di pallina compatta di cellule (come una mora)
- poi la blastula , che è una sfera di cellule con una cavità interna
🔹 Gastrulazione
Dalla blastula si passa alla gastrulazione , una fase fondamentale. Durante la gastrulazione la blastula si trasforma in gastrula.
Qui avviene una cosa importantissima: si formano i foglietti embrionali , cioè strati di cellule che daranno origine a tutti i tessuti e gli organi del corpo. 👉 I foglietti embrionali sono quindi la base da cui si svilupperà tutto l’organismo.
🔹 Organogenesi
Dopo la gastrulazione inizia l’ organogenesi. Il termine significa letteralmente “formazione degli organi”. In questa fase:
- le cellule si differenziano (cioè diventano cellule specializzate)
- si formano organi e apparati A questo punto l’embrione ha già una struttura riconoscibile. 👶 SVILUPPO POST-EMBRIONALE Lo sviluppo post-embrionale inizia dopo la nascita o la schiusa. L’individuo può presentarsi come: - neonato , oppure - larva (una forma giovane diversa dall’adulto) In questa fase avvengono: - accrescimento (aumento di dimensioni) **- raggiungimento della forma adulta
- maturazione sessuale** Quando l’individuo è sessualmente maturo, lo sviluppo può dirsi completato. ⚥ MASCHIO E FEMMINA: DIFFERENZA BASE La distinzione tra maschio e femmina si basa su: **- dimensione
- mobilità dei gameti**
🧬 Determinazione genetica
Qui il sesso dipende dai cromosomi sessuali. Nell’uomo e nella drosophila:
- maschio XY (eterogametico) - femmina XX (omogametica) Negli uccelli e nei lepidotteri: - femmina ZW (eterogametica) - maschio ZZ (omogametico) Esiste anche l’ aplodiploidia , dove:
- (^) individui diploidi → femmine
- individui aploidi → maschi
🚻 CARATTERI SESSUALI
I caratteri sessuali compaiono dopo la maturità sessuale.
- Primari : gonadi (testicoli e ovaie) - Secondari : organi copulatori, comportamento, differenze fisiche Nei vertebrati esistono caratteri: - somatosessuali → determinati geneticamente - (^) eusessuali → dipendono dagli ormoni (pelo, voce, seni, comportamento)
♻ ERMAFRODITISMO (SPIEGATO BENE
E CON CALMA)
In alcune specie animali non esistono individui maschi separati da individui femmine , ma un solo individuo possiede sia le gonadi maschili sia quelle femminili. Queste specie si chiamano ermafrodite o monoiche. Le gonadi sono gli organi che producono i gameti:
- (^) testicoli → producono spermatozoi - ovaie → producono uova Negli individui ermafroditi, quindi, nello stesso organismo possono essere presenti:
- testicoli e ovaie separati
- oppure una sola gonade con porzioni maschili e femminili Le due sessualità possono:
- funzionare contemporaneamente
- oppure in momenti diversi della vita ✅ VANTAGGI DELL’ERMAFRODITISMO L’ermafroditismo è vantaggioso perché:
- permette la riproduzione anche se ci sono pochissimi individui
- è utile per specie: ◦ poco mobili ◦ con popolazioni a^ bassa densità In questi casi trovare un partner del sesso opposto sarebbe difficile. 🔹 ERMAFRODITISMO SUFFICIENTE (AUTOGAMO) Nell’ ermafroditismo sufficiente , detto anche autogamo , lo stesso individuo:
- produce gameti maschili e femminili
- ed è in grado di autofecondarsi 👉 Questo tipo è raro e si trova soprattutto in alcuni parassiti. 🔹 ERMAFRODITISMO INSUFFICIENTE (DICOGAMO) Nell’ ermafroditismo insufficiente , detto anche dicogamo , l’individuo: - possiede sia gonadi maschili sia femminili - ma non può autofecondarsi
I principali tipi sono:
- (^) scissione binaria → un individuo si divide in due - gemmazione → una parte dell’organismo dà origine a un nuovo individuo - (^) frammentazione → da un frammento si rigenera un nuovo individuo
🔹 RIPRODUZIONE SESSUATA
Nella riproduzione sessuata:
- vengono prodotti gameti maschili e femminili
- avviene la fecondazione Può essere: - (^) fecondazione interna → uovo fecondato nel corpo della femmina - fecondazione esterna → gameti liberati nell’ambiente In base allo sviluppo dell’embrione: - (^) ovipara → sviluppo nell’uovo - vivipara → sviluppo all’interno della femmina - ovovivipara → uovo trattenuto nel corpo della femmina
STRATEGIE RIPRODUTTIVE (SCRITTE
COME UN RACCONTO)
Negli animali esistono diverse strategie riproduttive , cioè diversi modi di produrre nuovi individui. Queste strategie possono essere divise in riproduzione asessuata e riproduzione sessuata.
🔹 RIPRODUZIONE ASESSUATA
Nella riproduzione asessuata partecipa un solo individuo e non avviene la produzione di gameti. Il nuovo individuo deriva quindi direttamente dal corpo del genitore ed è, dal punto di vista genetico, uguale ad esso.
Uno dei tipi più semplici è la scissione binaria , in cui un individuo si divide in due parti uguali che danno origine a due nuovi individui indipendenti. Un altro tipo è la gemmazione. In questo caso, una piccola porzione del corpo dell’organismo cresce formando una gemma , che può:
- staccarsi e diventare un nuovo individuo
- oppure rimanere attaccata, formando colonie Esiste anche la frammentazione , in cui da un frammento del corpo di un organismo può rigenerarsi un individuo completo. Queste modalità sono vantaggiose perché permettono una riproduzione rapida e non richiedono la ricerca di un partner.
🔹 RIPRODUZIONE SESSUATA
La riproduzione sessuata è caratterizzata dalla produzione di gameti maschili e femminili e dalla loro fusione , che prende il nome di fecondazione. La fecondazione può avvenire in due modi:
- fecondazione esterna , quando i gameti vengono liberati nell’ambiente - fecondazione interna , quando la fusione avviene all’interno del corpo della femmina In base a dove si svolge lo sviluppo embrionale , si distinguono tre modalità principali. Negli organismi ovipari , lo sviluppo embrionale avviene all’interno dell’uovo , che viene deposto nell’ambiente esterno. Negli organismi vivipari , invece, l’embrione si sviluppa all’interno del corpo della femmina , che partorisce individui già formati. Negli organismi ovovivipari , lo sviluppo avviene all’interno di un uovo , ma l’uovo rimane nel corpo della femmina fino alla schiusa.
🐣 PARTENOGENESI
La partenogenesi è una strategia riproduttiva particolare in cui l’embrione si sviluppa da un uovo non fecondato. Questo significa che non avviene la fusione dei gameti , quindi non partecipa direttamente il sesso maschile. Per questo motivo la partenogenesi viene definita una riproduzione unisessuale , perché coinvolge solo il sesso femminile.
🐝 ESEMPIO CHIAVE: LE API E L’APLODIPLOIDIA Nelle api , la partenogenesi è associata a un sistema di determinazione del sesso chiamato aplodiploidia. In questo sistema:
- le femmine sono diploidi e derivano da uova fecondate
- i maschi sono aploidi e derivano da uova non fecondate Di conseguenza, il sesso è determinato dal numero di cromosomi e non dalla presenza di cromosomi sessuali. 🔄 MODALITÀ DI COMPARSA DELLA PARTENOGENESI La partenogenesi può manifestarsi in modi diversi nel ciclo vitale di una specie. Può essere accidentale , quando compare solo occasionalmente. Può essere facoltativa , quando si alterna alla riproduzione sessuata, come avviene in api, formiche e vespe , dove può servire per produrre solo maschi. Può essere obbligatoria , quando rappresenta l’unica modalità riproduttiva. In alcune specie è continua , cioè si susseguono solo generazioni partenogenetiche. In altre è ciclica , cioè fasi partenogenetiche si alternano a fasi di riproduzione sessuata. ⚖ VANTAGGI E SVANTAGGI DELLA PARTENOGENESI La partenogenesi presenta vantaggi evidenti :
- non è necessario cercare un partner
- si risparmia tempo ed energia
- in condizioni ambientali favorevoli permette un rapido aumento della popolazione Tuttavia presenta anche svantaggi importanti. Poiché gli individui sono geneticamente molto simili:
- la variabilità genetica è bassa
- la popolazione risponde peggio ai cambiamenti ambientali Se l’ambiente cambia bruscamente, tutti gli individui possono essere colpiti allo stesso modo.
Un esempio classico è quello degli afidi : in primavera si riproducono rapidamente per partenogenesi producendo solo femmine, mentre in autunno tornano alla riproduzione sessuata producendo maschi e femmine alati.
LA CELLULA UOVO (OOCITA):
RACCONTO COMPLETO E SPIEGATO
La cellula uovo , chiamata anche oocita , è la cellula da cui inizia lo sviluppo di un nuovo organismo. La sua caratteristica principale è che contiene tutto ciò che serve all’embrione nelle primissime fasi della vita , quando ancora non è in grado di nutrirsi da solo. All’interno della cellula uovo è presente una sostanza di riserva chiamata vitello o tuorlo. Il vitello è formato da:
- proteine e lipidi strutturali , che servono per costruire le cellule - molecole energetiche , che forniscono energia per le divisioni cellulari Queste riserve sono fondamentali perché lo sviluppo embrionale iniziale dipende completamente da ciò che è già presente nell’uovo.
🧈 TIPI DI UOVA: QUANTO TUORLO C’È E DOVE SI
TROVA
Le cellule uovo non sono tutte uguali. Si distinguono in base a:
**1. quanta quantità di tuorlo contengono
- come il tuorlo è distribuito nel citoplasma**
🔹 In base alla quantità di tuorlo
- (^) Alecitiche → uova **senza tuorlo
- Oligolecitiche** → uova con poco tuorlo - (^) Mesolecitiche → uova con **quantità intermedia di tuorlo
- Macrolecitiche** → uova con molto tuorlo
🔹 In base alla distribuzione del tuorlo
- Isolecitiche → il tuorlo è distribuito in modo uniforme
Tutte queste proteine vengono sintetizzate grazie a mRNA materno , cioè RNA prodotto dalla madre e già presente nella cellula uovo prima della fecondazione. LE SUCCESSIVE DIVISIONI DELLO ZIGOTE – RACCONTO SEMPLICE Dopo che si è formato lo zigote , cioè la prima cellula del nuovo individuo, comincia una fase molto importante dello sviluppo embrionale: la segmentazione.
🌱 SEGMENTAZIONE: cosa succede davvero
Lo scopo principale della segmentazione è trasformare lo zigote, che è una sola cellula, in una struttura pluricellulare , cioè fatta da tante cellule. L’obiettivo finale è arrivare alla blastula. Durante la segmentazione, lo zigote si divide tante volte per mitosi e produce cellule chiamate blastomeri. Queste cellule non crescono di dimensioni , ma cambiano molto al loro interno. Dentro i blastomeri succede questo:
- aumenta molto il DNA , perché le mitosi sono continue
- c’è un lieve aumento di RNA
- aumenta molto il citoplasma
- aumenta il consumo di ossigeno , quindi la respirazione cellulare
- aumentano istoni e tubuline , che vengono prodotti grazie a mRNA materno 👉 Questo significa che, all’inizio dello sviluppo, l’embrione usa soprattutto mRNA e proteine che la madre aveva già messo nella cellula uovo , prima ancora della fecondazione.
⏱ CICLO CELLULARE: cosa cambia nell’embrione
Normalmente, tutte le cellule seguono un ciclo chiamato interfase , che comprende tre fasi:
- G1 : la cellula cresce, produce proteine e sostanze - S : il DNA viene duplicato - G2 : si preparano le strutture che andranno alle due cellule figlie
⚠ Durante lo sviluppo embrionale manca la fase G1. Questo è molto importante. I blastomeri:
- non aumentano di volume
- si dividono molto velocemente Nella maggior parte degli animali:
- la velocità di divisione dipende dalla temperatura
- ed è controllata dal citoplasma materno , cioè da proteine e mRNA prodotti durante la formazione dei gameti SEGMENTAZIONE OLOBLASTICA La segmentazione oloblastica è un tipo di segmentazione in cui i piani di divisione attraversano tutta la cellula uovo. Questo significa che tutta la cellula si divide. In questo tipo di segmentazione:
- si formano blastomeri
- i blastomeri sono completamente separati l’uno dall’altro
- ogni blastomero è delimitato da una membrana cellulare La segmentazione oloblastica avviene nelle: **- uova isolecitiche
- uova mesolecitiche** La segmentazione oloblastica può presentarsi in forme diverse: **- radiale
- spirale
- bilaterale
- rotazionale**
SEGMENTAZIONE RADIALE
- uova telocitiche : ◦ cefalopodi ◦ rettili ◦ uccelli ◦ pesci
- uova centrolecitiche : ◦ insetti SEGMENTAZIONE OLOBLASTICA COMPLETA Nella segmentazione oloblastica completa :
- si ha la produzione di blastomeri separati da una membrana cellulare La prima e la seconda divisione :
- sono uguali
- avvengono sempre lungo l’ asse animale-vegetativo La terza divisione :
- avviene perpendicolarmente rispetto all’asse animale-vegetativo
- segue l’ asse polare
- è una divisione diseguale , quindi asimmetrica Questa divisione porta:
- alla formazione di micromeri al polo animale
- e di macromeri al polo vegetativo , se il tuorlo non è distribuito in modo uniforme Se il tuorlo è distribuito in modo uniforme:
- si formano 8 blastomeri equivalenti Questa fase è importante perché:
- contribuisce a determinare la specializzazione regionale dell’embrione
ESEMPI
- Riccio di mare Si parte da un uovo fecondato con divisioni simmetriche. I primi stadi della segmentazione danno origine a blastomeri di dimensioni simili.
- Rana Le uova sono telolecitiche. Alla terza divisione si modifica la simmetria: ◦ compaiono^ micromeri^ al polo animale.
- Pollo La segmentazione è parziale , quindi meroblastica. L’embrione si sviluppa sulla massa di vitello sotto forma di: ◦ disco cellulare ◦ chiamato^ discoblastula GASTRULAZIONE La gastrulazione è la fase in cui:
- si formano i foglietti embrionali
- le cellule si differenziano in tessuti e organi Durante la gastrulazione:
- la porzione della blastula situata al polo vegetativo si invagina
- si forma una nuova cavità chiamata archenteron
- l’archenteron è l’ intestino primitivo
- durante l’organogenesi si svilupperà nell’ apparato digerente Durante questo processo:
- il blastocele si riduce
- l’apertura dell’archenteron verso l’esterno si chiama blastoporo Il blastoporo:
- in alcuni animali diventa l’ apertura boccale
- in altri l’ ano FOGLIETTI EMBRIONALI
- formando un terzo foglietto , il mesoderma Dai foglietti embrionali derivano, nelle fasi successive dello sviluppo:
- tutti i tessuti
- tutti gli organi
- tutti i sistemi dei metazoi TIPI DI GASTRULAZIONE
Gastrulazione per invaginazione (o embolia)
Avviene per esempio in echinodermi e vertebrati. La blastula presenta una cavità chiamata blastocele (celoblastula). La porzione al polo vegetativo si invagina verso l’interno:
- si forma l’ archenteron
- l’apertura verso l’esterno è il blastoporo (futuro ano) Le cellule invaginate formano l’ endoderma. Le cellule esterne formano l’ ectoderma. La gastrula formata è una celogastrula.
Gastrulazione per epibolia
Avviene per esempio in platelminti e anellidi. È presente una stereoblastula :
- una sfera cellulare compatta
- priva di blastocele Le cellule del polo animale:
- proliferano
- formano l’ectoderma
- ricoprono i blastomeri interni I blastomeri ricoperti diventano endoderma. Si forma una stereogastrula. L’archenteron si forma successivamente per cavitazione dell’endoderma a partire dal blastoporo.
Gastrulazione per involuzione
Avviene per esempio in uccelli e cefalopodi. È presente una discoblastula :
- derivata da segmentazione meroblastica
- formata da un cappuccio di blastomeri al polo animale
- sopra una massa vitellina non segmentata Le cellule ai margini del disco:
- proliferano
- crescono sotto il disco Si forma una discogastrula :
- ectoderma in superficie
- endoderma al di sotto Le cellule interne proliferano e formano il mesoderma. PROTOSTOMI E DEUTEROSTOMI – RACCONTO SEMPLICE Durante lo sviluppo embrionale, nella fase di gastrulazione, si forma un’apertura chiamata blastoporo. Da questa apertura, nel corso dello sviluppo, si formeranno bocca e ano , ma il modo in cui questo avviene non è uguale in tutti gli animali. Negli organismi protostomi , dal blastoporo si origina la bocca. Successivamente, in un secondo momento, si apre anche l’ ano , nel punto in cui l’ archenteron entra in contatto e si fonde con l’ ectoderma nella parte posteriore del corpo. Questo significa che nei protostomi: **- prima si forma la bocca
- poi si forma l’ano** La maggior parte dei metazoi appartiene ai protostomi. Sono protostomi:
- artropodi
