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Genetica nel terrario (parte prima)
In ambito terraristico si sente spesso parlare di tematiche inerenti la genetica quali ibridazione selettiva e problemi di consanguineità. Chi ne parla a volte lo fa con cognizione di causa, altre volte esprimendo solo un parere personale o estrapolando, in maniera non sempre esatta, osservazioni ottenute su di una specie animale ben definita.
Ho quindi deciso di scrivere questo micro trattato di genetica che vi permetta di porre le basi necessarie ad un serio approfondimento di questa complessa tematica e di potervi comunque fare un'idea del tutto personale sull'argomento senza ricorrere a pareri 'preconfezionati'!
La necessità di descrivere con semplicità fenomeni estremamente complessi mi costringe naturalmente a rendere i concetti in maniera elementare ed a tralasciare importanti approfondimenti, mi scuseranno coloro che, avendo una preparazione biomedica, troveranno noioso quanto segue. Come sempre chiunque voglia dare il suo contributo su questo argomento è comunque il benvenuto.
La cellula
Cominciamo dalla base ovvero dalla cellula: per chi non lo sapesse il corpo di tutti gli organismi è composto da organi (epiteli, muscoli, scheletro, apparato digerente, apparato respiratorio, ecc...) ognuno dei quali è formato da miliardi di cellule. La cellula rappresenta quindi il 'mattone' fondamentale con cui costruire forme di vita complessa. Visto che in genere usa nascere piccoli e poi crescere, è naturale che, non potendo le cellule aumentare di dimensioni, debbano necessariamente aumentare numericamente. Questo processo implica però un passo fondamentale ovvero ogni cellula deve continuare ad avere tutta l'informazione necessaria per compiere il proprio compito all'interno dell'organismo.
Il nucleo cellulare ed il DNA
L'informazione necessaria si trova nel nucleo: un apposito compartimento cellulare che separa il DNA dal resto della cellula (citoplasma, reticolo endoplasmico, mitocondri ecc).
Vi sto perdendo o mi seguite ancora??? Guardate la figura a lato che rappresenta una cellula: la parte rosa è il citoplasma, gli ovetti color salmone disegnati di viola sono i mitocondri (le centrali energetiche della cellula), le sacche e bolle azzurrognole rappresentano il reticolo endoplasmico e l'apparato di Golgi (servono a produrre proteine da rilasciare nell'ambiente esterno alla cellula). Infine il disco più scuro è il nucleo ed il filamento al suo interno è DNA!
Il DNA dovete conoscerlo per forza, anche alle medie non possono esservi sfuggiti i nomi di Watson e Creek che hanno preso il premio Nobel per averne scoperto l'organizzazione in forma elicoidale!
Comunque, in realtà, tutto questo non serve direttamente a quanto vogliamo scoprire.
Per ora accontentatevi di sapere che il DNA è un lungo filamento che contiene tutta l'informazione necessaria a far vivere e cooperare ognuna delle cellule che formano un organismo vivente. Ora, ogni volta che una cellula si divide deve necessariamente passare l'intera informazione ad ambedue le cellule 'figlie' quindi deve duplicare quel lungo filamento.
I cromosomi
Poiché se il filamento del DNA fosse costituito da un unico pezzo, sarebbe lungo quasi 3 metri (l'esempio si riferisce all'uomo) e quindi ingestibile, le cellule lo hanno spezzato in segmenti gestibili, detti cromosomi. Ogni specie ha un suo numero fisso di cromosomi, nell'uomo sono 46 (23 di origine materna e 23 paterna), nella drosofila 8, nel cane 78, nella patata 48, ecc... Nei rettili (vedi questo link per i particolari) il numero medio è di circa 50 nei cheloni (tartarughe) ed oscilla tra circa 24 e 48 in sauri e serpenti.
Quando la cellula ha duplicato il DNA e si prepara a dividersi in due, condensa i filamenti in strutture compatte ed allora i cromosomi assumono la tipica forma con cui forse li avete conosciuti, quella di una X o di una V. Per semplificarmi la vita con le immagini d'ora in poi rappresenterò sempre i cromosomi con la loro forma condensata, ma ricordate che, in realtà, tale forma viene assunta solo per permettere la divisione della cellula, mentre l'informazione viene letta sul filamento 'srotolato'.
La mitosi
Ovvero il processo di divisione: in questa fase la cellula 'disintegra' il nucleo ed i cromosomi si dispongono centralmente nel citoplasma. Ogni cellula figlia porterà con sé un cromosoma di origine paterna ed uno di origine materna, in modo da conservare immutata tutta l'informazione. Clicca sulla figura qui a fianco per visualizzare una mitosi (NOTA: ho rappresentato solo un cromosoma per semplificarmi la vita!)
Il fatto di avere cromosomi doppi (una serie paterna ed una materna) ha molteplici vantaggi: prima di tutto se l'informazione di un cromosoma fosse danneggiata si avrà un controparte sana sempre utilizzabile, inoltre, se una delle due informazioni funzionasse 'meglio', ogni cellula dell'organismo potrà utilizzarla avendone un vantaggio per la sopravvivenza dell'organismo stesso.
Riproduzione sessuale
Perchè ricorrere alla riproduzione sessuale quando è tanto comodo fare una mitosi??? Beh, già mi immagino le battutacce che potreste fare su questa mia affermazione, ma la mia domanda resta valida.
Ci sono infatti tantissimi organismi che si riproducono abitualmente per mitosi eppure praticano, almeno saltuariamente, un ciclo di riproduzione sessuata. E' questo il caso di organismi 'inferiori' quali batteri, protozoi, rotiferi, cnidari (coralli, attinie ecc), vermi piatti (planarie) ecc... Nessuno di loro rinuncia ad un po' di sesso... e non lo fanno per divertimento!
La cosa fondamentale per ogni organismo, infatti, consiste nel sapersi adattare alle variazioni ambientali e la riproduzione mitotica conserva, anzi 'cristallizza', l'informazione del DNA rendendo impossibile l'evoluzione. Da qui l'uso di una forma di scambio di informazione genica tra cromosomi e tra individui, ovvero la riproduzione sessuale.
Per raggiungere questo scopo la cellula, che sapeva già fare la mitosi, doveva 'inventare' qualcosa di alternativo che gli consentisse uno scambio di materiale tra i cromosomi materni e quelli paterni (in modo da poter selezionare le informazioni più adatte alla sopravvivenza della specie) e poi di mettere insieme i cromosomi di due soggetti diversi.
Crossing-over, meiosi e gameti
I tre termini che compaiono in questo sottotitolo rappresentano di fatto il nucleo della sessualità! Delusi? Aspettate a giudicare, e pensate ai miliardi di anni di evoluzione che ci sono voluti per arrivare al nostro concetto (un tantino sminuito) di sesso!
Il gamete altro non è che la cellula sessuale (uova e spermatozoi per intenderci), dovendosi unire ad un altra cellula dovrà necessariamente contenere un solo cromosoma per tipo (nella specie umana saranno 23 invece di 46) perdendo quindi in teoria o quello paterno o quello materno, non selezionando quindi le informazioni 'migliori' da quelle 'peggiori', o addirittura non funzionanti... dove starebbe l'evoluzione?
Ed ecco comparire come per magia il crossing-over (= incrocio sopra), un fenomeno per cui, prima di prepararsi alla meiosi (che vedremo dopo) i cromosomi paterni e quelli materni si scambiano grosse porzioni. Questo non avviene assolutamente in maniera casuale, ma vengono scambiate porzioni in aree corrispondenti così che ogni cromosoma continui ad avere tutti i geni (= informazioni) che gli competono. Nella figura qui a fianco, cliccando sulla cellula, potete vedere schematicamente quello che succede ad un cromosoma durante il crossing-over, tenete conto però che, in realtà, questo scambio avviene con DNA in forma ancora filamentosa, prima che condensi nell'X di nostra conoscenza (acc... quante libertà mi prendo per semplificarmi la grafica!).
Dopo tanto blaterare comincerete a chiedervi dove stanno le applicazioni alla terrariofilia, quindi faccio una pausa e ve ne suggerisco una, diretta conseguenza di quanto avete letto (e spero capito) fino ad ora. Così avrete il primo spunto per le vostre meditazioni!
Nella zoologia, per riconoscere una vera specie da una sottospecie, si può, senza tante analisi sofisticate, procedere ad una ibridazione tra gli individui: se le specie sono molto diverse (es. per assurdo di un iguana ed un pitone), anche procurando un'inseminazione artificiale, non otterremo chiaramente una progenie vitale: i cromosomi paterni e materni sono organizzati troppo diversamente e non sanno collaborare con 'informazioni' comuni a costruire un organismo.
Se viceversa incrociamo un Lampropeltis getulus con un'Elaphe guttata otterremo dei bellissimi ibridi. Questa prima generazione è detta tecnicamente F1 e, di per sé, non dimostra affatto che i due animali sono della spessa specie, semplicemente i loro cromosomi, anche se diversi, contengono informazioni simili e sanno costruire un nuovo serpente! Infatti nel nuovo individuo avremo un set di cromosomi dell'Elaphe ed un set del Lampropeltis che lavoreranno insieme, nella stessa cellula, propagandosi per mitosi, quindi non scambiando mai materiale genico.
Fin qui tutto bene, ma che accade se gli ibridi cercano di riprodursi??? Ed ecco che entra in gioco il crossing-over: il fenomeno sarà difficoltoso perchè i cromosomi sono diversi e lo scambio di segmenti sarà diseguale per cui alcuni cromosomi saranno troppo lunghi ed altri troncati. Il risultato, per farla breve, è la probabile sterilità, quindi non si avrà mai una F2, o eventuali individui nati saranno portatori di tare, visibili o meno, che "stermineranno" la progenie nelle eventuali generazioni successive!
Se però incrociamo due sottospecie, ad es. un Lampropeltis triangulum sinaloae con una L. triangulum triangulum, o una qualsiasi altra sottospecie del 'gruppo triangulum', otterremo ibridi vitali e fecondi in maniera indefinita, dimostrando che, nonostante le differenze cromatiche o morfologiche, questi serpenti sono la medesima specie: un'analisi dei cromosomi ci mostrerà che tutti i rappresentanti della specie L. triangulum hanno il medesimo numero di cromosomi e che questi sono organizzati nello stesso modo, quindi possono scambiare materiale genico nel crossing-over.
Questo è il principale motivo per cui non amo in generale gli ibridi, ed in particolare quelli tra specie diverse: mi sembrano solo un brutto scherzo che ci siamo divertiti a giocare a madre natura. Comunque sia, sappiate che chi vi racconta di ibridi fecondi ottenuti da specie diverse vi sta prendendo in giro! Nella migliore delle ipotesi, in F2, riusciranno ad ottenere fortunosamente la schiusa di qualche uovo su tutta la covata e i nascituri, sempre che sopravvivano, avranno un genoma compromesso!
Per parlare di specie umana, invece, l'esistenza del crossing over ci insegna che l'individuo "geneticamente nuovo" non è mai il figlio (F1 = semplice unione dei cromosomi paterni e materni), ma il nipote (F2 = cromosomi ottenuti dalla fusione di quelli dei nonni)... ora sapete perchè i nonni stravedono per voi: rappresentate il loro successo genetico (e magari neanche lo sapevano!).
Beh, per ora mi sembra di avervi 'bombardato' abbastanza... continueremo parlando di meiosi e gameti nel prossimo aggiornamento di questo articolo!
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