Fecondazione

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Introduzione

Fecondazione Fusione di due gameti e del loro patrimonio genetico, con formazione di uno zigote dal quale si sviluppa un nuovo individuo. Essa si verifica nel corso della riproduzione sessuale. Tale processo permette di ripristinare, in quella che rappresenta la prima cellula del nuovo individuo, il numero di cromosomi tipico della specie, che nei gameti risulta dimezzato.

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Autofecondazione e fecondazione incrociata

La fecondazione viene detta autofecondazione quando i due gameti coinvolti sono prodotti da uno stesso individuo, che possiede gonadi sia di tipo maschile sia di tipo femminile e viene detto ermafrodita. Si parla invece di fecondazione incrociata quando i due gameti derivano ciascuno da un individuo diverso. La fecondazione incrociata, rispetto all'autofecondazione, garantisce una maggiore variabilità genetica nella progenie, che risulta importante per la capacità di sopravvivenza della specie (vedi Selezione naturale). Per questo motivo, molte specie i cui individui sono ermafroditi attuano in realtà una modalità di fecondazione incrociata, facendo venire in contatto i gameti maschili di un individuo con i gameti femminili dell'altro, e viceversa. Molte specie presentano spesso adattamenti volti a impedire l'autofecondazione, di tipo fisiologico (come la maturazione degli spermatozoi e delle cellule uovo in tempi differenti), o di tipo anatomico (come una particolare distanza tra organi di riproduzione maschili e femminili sul corpo dello stesso individuo). Talvolta la fecondazione incrociata può avvenire tra gameti prodotti da individui di specie diverse; la prole ottenuta da questi incroci, detta ibrida, è generalmente sterile e ha spesso dimensioni maggiori e struttura fisica più vigorosa di entrambi i genitori. Fenomeni di questo tipo sono diffusi soprattutto nelle piante e possono anche essere sfruttati dall'uomo per l'ottenimento di individui dotati di particolari caratteristiche (vedi Riproduzione controllata delle piante; Ibridazione).

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Fecondazione negli animali

Perché la fecondazione abbia successo, le cellule germinali maschili e femminili devono avere raggiunto il giusto stadio di maturazione. Quando lo spermatozoo e la cellula uovo maturi della stessa specie entrano in contatto l'uno con l'altra, lo spermatozoo penetra nell'uovo. Nei mammiferi e in molti altri animali la penetrazione può avvenire in qualunque punto della superficie dell'uovo; le uova di alcuni pesci, molluschi, insetti e altri organismi sono, invece, circondate da una spessa membrana protettiva, sulla quale si trova una speciale apertura, detta micropilo, attraverso la quale passa lo spermatozoo. Generalmente, nella cellula uovo penetra una sola cellula spermatica. La polispermia, cioè l'entrata di più di uno spermatozoo nella cellula uovo, nella maggior parte delle specie è un fatto anomalo e, anche quando accade, solo uno degli spermatozoi è responsabile dell'effettiva fecondazione della cellula uovo.

L'ingresso dello spermatozoo all'interno della cellula uovo avviene mediante la liberazione di alcuni enzimi che si trovano nell'acrosoma del gamete maschile; questi lisano (ossia disgregano) la membrana dell'uovo e permettono l'entrata della testa dello spermatozoo. Lo spostamento di questa è favorito dalla formazione da parte dell'uovo di un cono di fecondazione, cioè di una protrusione del citoplasma che ingloba la testa dello spermatozoo. Dopo l'ingresso del gamete maschile, la cellula uovo libera alcune sostanze (mucopolisaccaridi) che erano contenute in alcune vescicole poste in prossimità della superficie; tali sostanze, con un processo che prende il nome di reazione corticale, ispessiscono la membrana dell'uovo e impediscono l'entrata di altri spermatozoi. La fusione dei due nuclei può avvenire immediatamente dopo oppure in seguito a un periodo di quiescenza, in cui i patrimoni genetici dei due gameti restano distinti.

Le cellule germinali maschili e femminili sono, per molti aspetti, complementari: l'uovo fornisce la maggior parte del citoplasma e delle sostanze nutritive necessarie allo sviluppo dell'embrione; lo spermatozoo fornisce il centro funzionale e dà l'avvio alla mitosi della cellula zigote.

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Fecondazione interna ed esterna

La fecondazione negli animali può essere esterna o interna, a seconda che avvenga rispettivamente al di fuori o all'interno del corpo della femmina, ossia dell'individuo produttore di cellule uovo. Tale processo può essere anche effettuato in modo artificiale e controllato: tale procedura, diffusa negli allevamenti allo scopo di ottenere animali con particolari caratteristiche (vedi Selezione artificiale), dal 1978 fu sperimentata con successo nell'uomo, per permettere la procreazione anche a coppie in cui la fecondazione risulta, per vari motivi, difficoltosa o impossibile (vedi Riproduzione assistita).