Cos'è la meiosi?

La meiosi è un processo di divisione cellulare che avviene esclusivamente nelle cellule sessuali (o germinali) negli organismi che si riproducono sessualmente. Questo processo dà origine alla formazione dei gameti (ovuli e spermatozoi).

Qual è l’importanza della meiosi?

Diversamente dalla mitosi, che produce cellule identiche alla cellula madre, la meiosi produce cellule con la metà del numero di cromosomi e diverse dalla cellula madre. Questo processo è essenziale per:

1. Mantenere costante il numero di cromosomi sessuali nelle generazioni future. La formazione dello zigote avviene dopo la fusione di due gameti.
2. Generare variabilità genetica tra gli organismi. Questo secondo punto è possibile grazie al processo di ricombinazione (consulta la sezione «Ricombinazione genetica»).

Quali sono le fasi della meiosi?

La meiosi consiste in due divisioni cellulari consecutive, chiamate meiosi I e meiosi II, che portano alla formazione di quattro cellule aploidi. Queste cellule aploidi possono fondersi con un’altra cellula aploide di sesso opposto durante la fecondazione per formare uno zigote, che si svilupperà in un nuovo organismo.

Meiosi I

La meiosi I è una divisione riduzionale, perché i cromosomi omologhi si separano, dimezzando il numero di cromosomi in ciascuna cellula figlia. Questo processo comprende 4 fasi:

1. Profase I: la cellula si prepara alla divisione in modo molto simile a quanto avviene nella mitosi. I cromosomi si condensano e diventano visibili al microscopio. I cromosomi omologhi si appaiano e si forma una struttura chiamata bivalente o tetrade. Durante questo appaiamento può verificarsi la ricombinazione genetica attraverso il crossing over (processo descritto nella sezione «Ricombinazione genetica»). Questo processo è vitale e distintivo tra la profase della mitosi e quella della meiosi. Inoltre, l’involucro nucleare inizia a disgregarsi.
2. Metafase I: i bivalenti si allineano sul piano equatoriale della cellula, dove i microtubuli del fuso mitotico si attaccano ai centromeri dei cromosomi.
3. Anafase I: i cromosomi omologhi si separano e vengono trascinati verso i poli opposti della cellula dai microtubuli del fuso. La separazione dei cromosomi omologhi è cruciale, perché garantisce che ogni cellula figlia riceva un solo cromosoma di ogni coppia. Gli errori in questo processo generano anomalie note come aneuploidie. Una delle aneuploidie più comuni è la sindrome di Down, che appartiene al gruppo delle trisomie.
4. Telofase I: i cromosomi raggiungono i poli opposti della cellula e si decondensano. Si forma un nuovo involucro nucleare attorno a ciascun insieme di cromosomi e la cellula si divide per citocinesi, dando origine a due cellule figlie aploidi.

Meiosi II

La meiosi II è simile a una normale divisione mitotica, ma avviene in cellule aploidi anziché in cellule diploidi. Il risultato finale della meiosi II è la formazione di quattro cellule aploidi, ciascuna con una combinazione unica di cromosomi e alleli. Queste cellule sono chiamate gameti (ovuli o spermatozoi) e sono coinvolte nella riproduzione sessuale.

1. Profase II: le cellule figlie formatesi nella meiosi I entrano in profase II. In questa fase i cromosomi si ricondensano e gli involucri nucleari scompaiono di nuovo.
2. Metafase II: i cromosomi si allineano sul piano equatoriale di ciascuna cellula figlia. I microtubuli del fuso mitotico si attaccano ai centromeri dei cromosomi.
3. Anafase II: i centromeri si dividono e le cromatidi fratelli si separano, venendo trascinate verso i poli opposti della cellula dai microtubuli del fuso. Gli errori in questa fase possono essere responsabili di successive aneuploidie.
4. Telofase II: i cromosomi raggiungono i poli opposti di ciascuna cellula figlia. Si formano nuovi involucri nucleari attorno ai gruppi di cromosomi e i cromosomi si decondensano. Le cellule figlie si dividono per citocinesi, con la formazione di quattro cellule aploidi, ciascuna con la metà del numero di cromosomi della cellula originale.

Che cos’è la ricombinazione genetica?

La ricombinazione, detta anche crossing over genetico, è un processo chiave che avviene durante la meiosi. Nella fase della meiosi I i cromosomi omologhi (coppie di cromosomi simili ereditate dai genitori) si appaiano e formano strutture chiamate bivalenti o tetradi. Durante questo appaiamento avviene uno scambio di segmenti di DNA tra i cromosomi omologhi. Questi scambi sono noti come crossing over e danno luogo a una ricombinazione genetica, poiché gli alleli e i geni si mescolano tra i cromosomi omologhi.

La ricombinazione genetica è fondamentale perché genera variabilità genetica nelle cellule sessuali. Ciò significa che i gameti risultanti avranno combinazioni uniche di alleli, il che aumenta la diversità genetica nella discendenza. La ricombinazione contribuisce anche a spezzare i legami genetici (linkage) tra i geni, il che permette la ridistribuzione degli alleli nella popolazione e favorisce l’evoluzione, processo essenziale per l’adattamento delle specie.