Embriologia

L'embriologia (in greco εμβρυολογία) è lo studio dei processi tramite i quali gli organismi crescono e si sviluppano. L'embriologia moderna studia il controllo genetico della crescita cellulare, della differenziazione cellulare e la "morfogenesi", che è il processo di creazione dei tessuti, e degli organi. Il termine embriologia, viene talvolta riservato in senso più specifico allo studio degli organismi tra lo stadio unicellulare (generalmente, lo zigote) e l'inizio della vita indipendente. L'embriologia era in origine e fino al XX secolo una scienza principalmente descrittiva. L'embriologia odierna studia tutte quelle tappe che da un uovo fecondato portano ad un individuo maturo adulto.

Tipi di sviluppo

A tal proposito distinguiamo un periodo di sviluppo embrionale ed un periodo di sviluppo giovanile. In ogni caso possiamo avere due tipi di sviluppo:

1) Sviluppo diretto: quando alla nascita l’individuo è identico al genitore ma in miniatura. Esso è perfettamente funzionale in tutto, può procurarsi il cibo ma non è ancora maturo sessualmente.

2) Sviluppo indiretto: quando alla nascita il piccolo è strutturalmente molto diverso dal genitore, non è maturo sessualmente e non è in grado di procurarsi il cibo. La maturazione sessuale procede di pari passo con la metamorfosi corporea (per es. l’uomo).

Fecondazione

È l'unione del gamete maschile col gamete feminile i quali vengono prodotti nelle gonadi che sono gli ovuli per le femmine e i testicoli per i maschi. Nella maggior parte dei vertebrati un singolo individuo porta un solo genere di gonadi e si parla di gonocorismo, mentre se un individuo porta entrambe le gonadi si parla di ermafroditismo. In questo ultimo caso, per evitare l’autofecondazione, la maturazione avviene in tempi diversi in modo da permettere lo scambio di materiale genetico e mantenere la variabilità.

Struttura e funzioni delle gonadi

Le gonadi sono composte da una parte somatica e da una parte germinale che però non si sviluppano insieme durante l’organogenesi, la somatica precede la germinale. La parte somatica è composta da cellule strutturali che compongono l’organo mentre la parte germinale è rappresentata dai gonociti che determinano la maturazione. Queste cellule sono molto antiche e si formano fin dalle prime divisioni dell’uovo, solo che subentrano dopo. Infatti quando le gonadi sono mature, le cellule somatiche secernono ormoni che attirano i gonociti i quali migrano nelle gonadi per la maturazione.

Spermatogenesi

Le cellule germinali non ancora sviluppate sono detti ovogoni e spermatogoni non ancora ovociti e spermatozoi.Sono cellule che devono andare incontro a un processo di differenziamento, dopo il quale diventeranno ovociti e spermatozoi.

Durante la spermatogenesi, la cromatina si impacchetta nel nucleo a tal punto da non poter più trascrivere. Il citoplasma viene ridotto o eliminato e si genera una vescicola acrosomiale sulla punta della testa che contiene gli enzimi necessari per il riconoscimento e la fusione con la membrana della cellula uovo, un collo post acrosomico, un segmento intermedio prima del flagello ricco di mitocondri per rifornire di energia il sistema motorio della coda, e la coda.

Gli spermatozoi sono cellule mobili (nemospermi) a differenza delle cellule uovo che sono immobili. Gli spermatozoi sviluppano quindi un apparato motorio che serve a portare il DNA paterno nell’ovulo. Per questo motivo durante la fusione della membrana dello spermatozoo con quella dell’uovo esso inietta solo il DNA e non anche il suo citoplasma. La cellula uovo infatti si è gia preparata a ricevere lo spermatozoo arricchendo il suo citoplasma di enzimi e nutrienti che serviranno per l’inizio della nuova vita (auxocitosi). L’unica cosa che accomuna le gonadi è il dimezzamento del corredo cromosomico attraverso la meiosi. La meiosi è un processo che comprende due divisioni in successione di una cellula diploide per generarne quattro aploidi. In pratica il corredo cromosomico 2n si duplica a 4n e poi va incontro a due divisioni per dare 4x1n.

Oogenesi

Oogenesi: l’ovogonio comincia la meiosi solo che invece di procede fino allo stadio maturo aploide fa solo le prime fasi e la meiosi si ferma per lasciare spazio all’auxocitosi cioè l’accrescimento citoplasmatico dovuto alla sintesi di nuovi enzimi e nutrienti. La meiosi quindi riprende. Dopo lo sforzo dell’auxocitosi la cellula uovo non sacrifica i suoi prodotti dividendoli i 4 cellule figlie quindi elimina quei cromosomi circondati da poco citoplasma rilasciando i cosiddetti globuli polari. Alla prima divisione si genera infatti una cellula figlia e un primo globulo polare di scarto, e alla seconda divisione viene rilasciato il secondo globulo polare. In questo modo la cellula uovo può ridurre il suo corredo senza rinunciare alle riserve accumulate dall’accrescimento. La cellula uovo è circondata da diversi strati che in ordine sono: una membrana plasmatici, una membrana vitellina (o zona pellucida nei mammiferi) e dal Corion (una membrana molto robusta con dei micropili che consentono il passaggio degli spermi).

In alcuni casi (mammiferi) l’uovo esce dal follicolo portandosi dietro uno strato di cellule follicolari, detto corona radiata. Esternamente a tale corona ci sono delle cellule follicolari che consentono l’ingresso dello spermatozoo.

Fecondazione e accrescimento

Esistono differenti vie di sviluppo dell'embrione a seconda del soggetto preso in considerazione: per esempio, lo sviluppo dell' embrione di pollo è diverso dallo sviluppo dell' embrione di maiale. Tuttavia, ci sono passaggi abbastanza simili tra specie e specie.

Genericamente appena dopo la fecondazione (con le successive divisioni meiotiche) ha inizio la fase di segmentazione, in questa fase il gamete femminile (ovulo) fuso con il gamente maschile (spermatozoo), comincia a presentare una "linea divisoria" sul piano dorsale, più precisamente in quella zona dell' uovo chiamato polo animale dividendo l'uovo in due metà, in seguito appare una seconda segmentazione sempre sul piano ventrale del polo animale ma perpendicolare alla prima, ed una terza segmentazione questa volta sul piano equatoriale, e così via vengono originate varie segmentazioni.

Questo procedimento cambia dal tipo di essere vivente vertebrato o invertebrato, principalmente perché la segmentazione è influenzata dalla quantità di sostanza vitellina (più comunemente detto tuorlo).

In animali che si sviluppano dentro un uovo (quindi parliamo di uccelli, rettili, anfibi, insetti) si ha una grande quantità di sostanza vitellina ( posizionata nella parte bassa dell' uovo la cui porzione dove risiede prende il nome di polo vegetale), di conseguenza avremo una segmentazione più lenta ed in alcuni casi come negli anfibi e nell' uovo di pollo imparziale ovvero una segmentazione che non comprende tutto l'uovo ma solo una parte, oppure solo il polo animale.

In animali invece come i mammiferi, i quali solo temporaneamente hanno uno sviluppo autonomo perché presto instaurano rapporti trofici con il corpo materno, la quantità di sostanza vitellina è scarsa, e dunque la segmentazione avviene in maniera piu rapida.

Il prodotto della segmentazione è il blastomero, ovvero una cellula appunto derivata dalla segmentazione dell'uovo, le successive segmentazioni producono blastomeri di piu ridotte dimensioni, anche in questo caso però la quantità di sostanza vitellina influisce sulla grandezza dei blastomeri, questi infatti hanno dimensioni piu grandi in prossimità del polo animale.

Da qui si giunge alla formazione della blastula che altro non è che una sfera composta da blastomeri, con una cavità il blastocele al suo interno pieno di liquido. Successivamente le cellule della blastula iniziano a differenziarsi, si entra nello stadio di gastrulazione caratterizzato dal movimento di interi gruppi di cellule che seguono il piano corporeo stabilito. La gastrulazione è un passaggio importante, in pratica grazie a questa si originano i tre importanti "foglietti embrionali" quali

l'ectoderma (foglietto esterno) che origina
- la pelle (e precisamente l'epidermide con i suoi annessi - peli, unghie e mammelle);
- il sistema nervoso centrale (il cervello e il midollo spinale) e il sistema nervoso periferico;
- gli organi di senso;
l'endoderma (foglietto interno) che origina i visceri (trachea, polmoni, esofago, stomaco, pancreas, intestino);.
infine il mesoderma (foglietto di mezzo) che origina
- il sistema scheletrico,
- il sistema muscolare,
- il derma e il sistema adiposo,
- il sistema cardiocircolatorio (compresi i vasi sanguigni e il sangue);
- il sistema uro-genitale

La procedura di gastrulazione varia a seconda della specie vivente: si hanno due tipi di gastrulazione:

invaginazione
epibolia

La gastrulazione per invaginazione è data dal movimento di un gruppo di cellule che con modificazioni del loro citoscheletro ( cambiano di forma ) "trascinano" il mesoderma e l'endoderma all' interno del blastocele ricoprendolo e quindi formando una nuova cavita detta archenteron, mentre solo l'ectoderma rimane all esterno, l'aerchenteron non è altro che l'intestino embrionale. il punto dove il mesoderma e l' endoderma si invaginano prende il nome di blastoporo. La gastrulazione per epibolia si ha con l' ectoderma che ricopre l'endoderma ed il mesoderma, mentre quest' ultimo si lascia "scivolare" all'interno. Questa modalità di gastrulazione avviene negli anfibi. Successivamente si ha la formazione del tubo neurale sotto il processo chiamato neurulazione dato dai cambiamenti di forma delle cellule della piastra neurale indotti dal mesoderma. Dalla neurulazione si arriva allo sviluppo del sistema nervoso, influenzato da cellule che si staccano dal tubo neurale, si giunge poi all' organogenesi ed infine allo sviluppo post embrionale.

Collegamenti esterni

Developmental Biology online