1.

Introduzione

Ciclo vitale Insieme delle fasi di accrescimento e maturazione che portano da un individuo alla formazione di un altro individuo della stessa specie.

2.

Generazione, aploide, diploide

Viene definita generazione la fase di un ciclo vitale che porta dalla nascita dell’individuo alla sua riproduzione. Con il termine aploide si intende una cellula o un organismo il cui patrimonio genetico presenta una sola copia di ciascun gene; diploide è invece la cellula o l’organismo che possiede due copie di ciascun gene. In base alle caratteristiche con cui i cicli vitali si svolgono nei diversi organismi, è possibile distinguere tre tipi fondamentali: il ciclo aplonte, il ciclo diplonte e il ciclo aplodiplonte (definito anche alternanza di generazioni).

3.

Ciclo aplonte

Nel ciclo aplonte, una cellula denominata zigote e derivante dalla fusione di due cellule riproduttive (gameti), subisce subito un processo di meiosi, dal quale vengono prodotte quattro cellule aploidi. Queste cellule sono definite meiospore, cioè spore che derivano da una meiosi. Le meiospore possono restare quiescenti per un certo periodo; quando le condizioni ambientali ne permettono la germinazione, da ciascuna di queste spore, dopo ripetute divisioni cellulari (mitosi), si sviluppa un individuo completo, che mantiene un patrimonio genetico aploide. Al momento della riproduzione, alcune cellule dell’individuo assumono la funzione di gameti e possono fondersi con cellule riproduttive di altri individui, dando origine a nuovi zigoti. Il ciclo aplonte, per quanto si è detto, presenta una sola generazione, di tipo aploide. Sono caratterizzati da un ciclo aplonte molti organismi acquatici, soprattutto le alghe e i funghi.

4.

Ciclo diplonte

Nel ciclo diplonte, una cellula zigote, derivante dalla fusione di due cellule riproduttive (gameti), subisce ripetute divisioni cellulari (mitosi), che portano allo sviluppo di un individuo con un patrimonio genetico diploide. Quando l’organismo ha raggiunto la maturità sessuale, alcune sue cellule subiscono un processo di meiosi; questo avviene in organi riproduttivi specializzati e determina la gametogenesi, ovvero la formazione e la maturazione di cellule riproduttive (gameti) aploidi. La fusione di due gameti derivanti da organismi diversi determina la formazione di un nuovo zigote diploide e, quindi, l’inizio di un nuovo ciclo vitale. Il ciclo diplonte presenta dunque una sola generazione, che è diploide.

Il ciclo diplonte è molto diffuso soprattutto tra gli animali; in particolare, tutti i vertebrati sono diplonti.

5.

Ciclo aplodiplonte o alternanza di generazioni

Nel ciclo aplonte gli individui risultano tutti aploidi e la fase diploide è molto breve, essendo confinata al momento della formazione dello zigote; nel ciclo diplonte gli individui sono tutti diploidi e la fase aploide è rappresentata solo da cellule riproduttive destinate a fondersi in uno zigote. Il ciclo aplodiplonte, estremamente diffuso nel regno vegetale, è invece caratterizzato dall’alternanza di un individuo diploide, capace di riprodursi, con uno aploide, anch’esso capace di condurre vita autonoma e di riprodursi. In questo caso, dunque, vi sono due generazioni all’interno del ciclo vitale.

La fusione di due cellule riproduttive (gameti) aploidi porta alla formazione di una cellula zigote diploide da cui, dopo numerose divisioni cellulari (mitosi), si sviluppa un organismo diploide, detto sporofito. A livello di organi riproduttori specializzati, alcune cellule dello sporofito subiscono la meiosi, da cui si originano spore aploidi dette meiospore. Le meiospore possono restare quiescenti finchè le condizioni ambientali non ne permettano la germinazione; a questo punto, ciascuna meiospora si divide per mitosi e produce un organismo aploide, detto gametofito. Il gametofito può vivere e nutrirsi autonomamente, e riprodursi. Al momento della riproduzione, alcune delle sue cellule, in particolari organi, dopo successive divisioni mitotiche danno luogo a gameti aploidi. La fusione di due gameti provenienti da individui diversi determina la formazione di un nuovo zigote e, quindi, l’inizio di un nuovo ciclo.

1.

Il ciclo aplodiplonte nel regno vegetale

L'alternanza di generazioni aploidi e diploidi è un fenomeno presente in alcuni funghi e molto comune nelle piante, dalle alghe, che spesso presentano forme simili, alle piante superiori, in cui le due generazioni sono profondamente diversificate.

Gli ascomiceti unicellulari del genere Saccharomyces (i lieviti) hanno un tipico ciclo aplodiplonte. Cellule diploidi si dividono per mitosi indefinitamente. In particolari condizioni, queste cellule vanno incontro a meiosi formando l'asco, contenente spore aploidi di tipo diverso che possono copulare ripristinando la diploidia, oppure continuare a dividersi per mitosi perpetuando la condizione aploide.

Nelle briofite (che comprendono muschi ed epatiche) la generazione gametofitica è rappresentata dalle piantine visibili nei luoghi più umidi e ombrosi dei boschi, sulla superficie delle rocce e del terreno. Lo sporofito, meno visibile, è invece costituito da un individuo che si sviluppa sulla sommità della piantina. Tale organismo è costituito da una capsula, in cui si formano le meiospore, e da un filamento, mediante il quale esso risulta attaccato al gametofito.

Nelle piante superiori, gimnosperme e angiosperme, si verifica la situazione opposta: lo sporofito costituisce la generazione dominante, rappresentata dall’intera pianta; il gametofito non è capace di vita indipendente ed è ridotto a un piccolo organismo, formato da poche cellule. Il granulo pollinico rappresenta il gametofito maschile; quello femmiile è invece una struttura pluricellulare (nelle angiosperme detta sacco embrionale e comprendente 8 cellule), che resta protetta all’interno dell’ovulo.

2.

ll ciclo aplodiplonte nel regno animale

Gli animali presentano casi rari di alternanza di generazioni, in cui, tuttavia, entrambe le forme sono diploidi. Un esempio è rappresentato dai celenterati, che alternano una forma a polipo coloniale a una forma a medusa a vita libera. Questo ciclo è detto metagenesi. A volte, con l'espressione “ciclo vitale” si intendono complessi cicli biologici di animali parassiti, che trascorrono alcune fasi come organismi a vita libera e altre fasi come parassiti di ospiti diversi. Particolarmente interessanti a tal proposito, i cicli di alcune specie di protozoi, di trematodi e cestodi.

6.

Importanza dei diversi cicli vitali

Negli organismi aplonti, che possiedono una sola copia di ciascun gene, una qualsiasi mutazione genetica si manifesta sempre, perché non può essere “mascherata” dall’effetto di un corrispondente gene non mutato, come invece avviene nei diploidi. Questo fenomeno determina l’eliminazione degli individui che portano mutazioni negative e tende a mantenere, di conseguenza, una certa uniformità del patrimonio genetico della specie aplonte. Per tale motivo questo tipo di ciclo vitale è particolarmente diffuso nel mondo acquatico, che rappresenta un habitat dalle caratteristiche piuttosto costanti. La vita sulla terraferma, ambiente molto più selettivo a causa delle sue più accentuate e rapide variazioni ambientali, ha invece favorito lo sviluppo delle forme diploidi e, quindi, il ciclo diplonte o il ciclo aplodiplonte in cui, nelle forme più evolute (come le piante angiosperme), la fase gametofitica si è ridotta notevolmente. Le forme diploidi risultano più ricche da un punto di vista genetico; in esse eventuali mutazioni non letali possono rimanere “latenti” nel patrimonio genetico della specie e permettere eventualmente la sopravvivenza degli individui che le portano, nel caso che le variazioni ambientali le favoriscano. Vedi anche Speciazione; Selezione naturale.