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mercoledì 19 ottobre 2016

Cosa Vuol Dire Aploide e Diploide? Qual è la Differenza tra Organismi Aploidi e Diploidi?

Molti di voi avranno sentito parlare di Cellule Aploidi o Diploidi o addirittura di interi organismi Aploidi (N) o Diploidi (2N), ma all'atto pratico quali sono le differenze? Cosa si intende per "Ploidia" di una specie?

Facciamo un passo indietro e ricordiamoci che tutti gli organismi viventi (dai batteri ai mammiferi, passando per le piante) possiedono all'interno delle proprie cellule una molecola chiamata DNA, che contiene l'informazione genetica necessaria per il loro sviluppo e la loro sopravvivenza. 
I Geni null'altro sono che "frammenti" di DNA che, fusi tra di loro, formano i Cromosomi.

Partiamo dalla nostra specie; l'Homo sapiens è un organismo Diploide che possiede 46 Cromosomi, tuttavia sono 23 paia di Cromosomi, ovvero ne abbiamo una coppia per ogni "tipo" di cromosoma. (Sebbene la ventitreesima coppia, sia composta da Cromosomi sessuali che, nel caso dei maschi, sono diversi e vengono indicati come Cromosoma X e Cromosoma Y, ma non soffermatevi su questo dettaglio che è ininfluente per capire il concetto di "Aploide-Diploide"). L'insieme di tutti i cromosomi di una specie viene detto Cariotipo.

Cariotipo Umano


Ma  cosa vuol dire questo?

Supponiamo che il Cromosoma 1 contenga il Gene "Colore degli Occhi" e il Gene "Colore dei Capelli" (nella realtà ci sono centinaia di geni su ogni cromosoma). Ognuno di noi avrà due Cromosomi 1 e, di conseguenza, 2 Geni "Colore Occhi" e 2 "Geni Colore Capelli". La stessa cosa potremmo pensarla anche per i restanti cromosomi.

Gli Alleli sono le varianti di uno stesso Gene, se prendiamo un'intera popolazione ed analizzassimo il "Gene Colore Occhi", presente sul Cromosoma 1, noteremmo che esistono più alleli, ad es:


  • Gene Colore Occhi "Blu"
  • Gene Colore Occhi "Verdi"
  • Gene Colore Occhi "Marroni"
  • Gene Colore Occhi "Neri"

Ogni organismo Diploide contiene sempre e solo 2 alleli (uno per cromosoma) per ogni gene. Se un individuo ha due alleli identici per un determinato gene si definisce Omozigote, altrimenti si definisce Eterozigote per quel carattere e, in quest'ultimo caso, prevarrà l'allele dominante.


Esempio:

Individuo 1, Omozigote, entrambi alleli "Occhi Blu", avrà gli occhi Blu
Individuo 2, Omozigote, entrambi alleli "Occhi Marroni", avrà gli occhi Marroni
Individuo 3, Eterozigote, ha un allele "Occhi Marroni" e uno "Occhi Blu". In questo caso l'allele "Occhi Marroni" è dominante (e conseguentemente "Occhi Blu", recessivo), quindi l'individuo 3 avrà gli occhi Marroni, come l'individuo 2.

Gli alleli che si posseggono formano in Genotipo, mentre l'aspetto esteriore di un carattere viene chiamato Fenotipo. Nell'esempio sopra l'individuo 2 e 3 hanno lo stesso fenotipo ("Occhi Marroni"), pur avendo un diverso genotipo.


Alcuni Alleli dominanti o recessivi per l'uomo



In  molti geni non ci sono più alleli, ma ce ne è uno solo. In questo caso, tutti gli uomini, sono omozigoti per quel gene e ne contengono due copie identiche.


Lo stesso discorso vale per TUTTI gli organismi Diploidi, una Pianta Diploide avrà 2 coppie di ognuno dei suoi geni.


Ma che vantaggio c'è nell'essere Diploidi?

Per prima cosa avere una coppia di ogni gene potrebbe permette la sopravvivenza, anche qualora uno dei due fosse mutato o non funzionante. In secondo luogo, come spiegherò a breve, ciò permette di avere una maggiore variabilità genetica, grazie alla riproduzione sessuata.

Prendiamo una pianta diploide, tutte le sue cellule conterranno 2N cromosomi, dove N è il numero di "paia" di Cromosomi e varia da specie a specie. Ad esempio l'Albicocco, ha 8 paia di Cromosomi e, in totale, ogni sua cellula ha 2 x 8 = 16 Cromosomi.
Potremmo dire che il corredo cromosomico "Aploide" dell'Albicocco è N = 8, oppure che il suo correndo cromosomico "Diploide" è 2N = 16, mentre la Betulla ha 2N = 28 o N = 14 etc..


Ma quindi tutte le cellule dell'Albicocco sono diploidi?

Quasi tutte, ma non tutte. Le cellule che daranno origine alle cellule sessuali maschili (Polline) ed alle cellule sessuali femminili (Ovuli), vanno incontro ad un processo noto come Meiosi, tramite cui una cellula "diploide" si trasforma in una cellula "aploide", dimezzando il numero dei propri cromosomi.

Tutte le cellule sessuali sono aploidi, ovvero ogni granulo di polline ed ogni cellula uovo del fiore, contengono solo 1 un cromosoma di ogni coppia di cromosomi.

Facciamo un esempio pratico:
tutte le cellule che compongono le foglie, i rami, i frutti e le radici della nostra pianta diploide (nell'esempio l'Albicocco) conterranno 2N cromosomi. Sotto sono indicate le 8 paia di cromosomi (con i numeri dall'1 all'8), mentre i due cromosomi di ogni coppia sono indicati con la lettera A, oppure B. Tutte le cellule diploidi di una stessa pianta hanno esattamente gli stessi cromosomi.


1A-1B
2A-2B
3A-3B
4A-4B
5A-5B
6A-6B
7A-7B
8A-8B



Le cellule sessuali (Polline ed Ovuli) avranno solo uno dei due cromosomi 1 (o 1A o 1B), solo uno dei due cromosomi 2 (o 2A o 2B) e così via. Dato che prendere A o B è un evento casuale, si intuisce che praticamente ogni cellula sessuale avrà un diverso assortimento di Cromosomi.


Per esempio un granulo di Polline potrebbe avere i seguenti Cromosomi:


1B
2A
3B
4B
5B
6A
7A
8B

Mentre un altro potrebbe avere:

1A
2A
3B
4A
5B
6B
7B
8A



Durante l'impollinazione, una cellula di polline (Aploide) feconda un ovulo (Aploide). Questa fusione ripristina la Diploidia (N + N = 2N), permettendo lo sviluppo di una nuova pianta. Il fatto che ogni cellula di polline (ed ogni ovulo) non sia identico all'altro, fa si che ogni seme sia un po' diverso da un altro, generando una pianta un po' diversa da un'altra, sebbene la pianta madre sia la stessa (clicca qua per maggiori dettagli).

Riproduzione Sessuale



Nelle piante superiori, così come nell'uomo, l'organismo intero è Diploide e le cellule sessuali (Aploidi) non potrebbero vivere vita autonoma. Ma alcune piante, come le Alghe e le Felci, possono svilupparsi e crescere, alternando una fase Aploide (Gametofito), con una Diploide (Sporofito), in un meccanismo noto come Ciclo Aplodiplonte
Altre piante, invece, sono addirittura poliploidi; ad esempio i Banani, che producono le banane che tutti noi mangiamo, sono triploidi (3N) e sterili. Ogni loro cromosoma è presente in triplicato.

I Batteri, i Protozoi, ma anche altri organismi esistono solo nella forma Aploide (N).

Negli Animali pluricellulari esistono casi particolari, come ad esempio quello dell'Ape (Apis mellifera).
L'Ape Regina è diploide (2N), mentre  le sue uova sono aploidi (N). Queste uova possono essere fecondate o meno ma, in entrambi i casi, daranno origine ad una nuova ape. Se non vengono fecondate rimangono Aploidi ed originano il maschio dell'Ape (Fuco), se invece vengono fecondate si sviluppa l'Ape femmina, che è Diploide. Quindi, in questa specie, il sesso dell'Ape è determinato dalla ploidia. Fuco (N) e Ape Femmina (2N).

Ciclo Aplodiplonte