La meiosi è l’insieme dei processi e delle fasi che permettono ad una cellula degli organi riproduttivi degli esseri viventi di dividersi in quattro cellule sessuali, detti gameti, ciascun con metà dei cromosomi del genitore in grado di unirsi al gamete di un individuo di genere opposto e generare un nuovo organismo vivente.
I primi organismi viventi, essendo unicellulari, si riproducevano esclusivamente per mitosi cioè dopo avere duplicato il loro DNA e diviso le copie nei due poli opposti della cellula, questi si dividevano in due organismi identici. Questa caratteristica riguardava sia quelli che non hanno un nucleo come diversi batteri, che si trovano ovunque in numero incalcolabile di tipi, e gli archei, organismi che di solito vivono principalmente in ambienti estremi come vulcani e ambienti sottomarini. Va precisato che nel loro caso la divisione si chiama scissione binaria, un processo più semplice e antico della mitosi. Anche i primi organismi viventi dotati di nucleo come i protozoi e alcune alghe si riproducevano per mitosi.
Questi organismi venivano già attaccati dai virus, entità parassite che si riproducono esclusivamente all’interno della cellula. Ogni volta che un virus infetta una cellula può introdurre nuove sequenze genetiche; in questo modo i virus hanno aumentato la diversità genetica all’interno degli organismi unicellulari e favorito la loro evoluzione. Infatti la meiosi permette agli organismi viventi di avere figli con lievi o grandi differenze tra loro perché nella prima fase rimescola il codice tra i cromosomi, favorendo la sopravvivenza della specie qualora cambiamenti climatici o ambientali sfavorisca individui con determinate caratteristiche. I primi organismi che riuscirono a riprodursi tramite meiosi erano ermafroditi, cioè avevano al loro interno sia gli organi riproduttivi maschili che femminili ed erano in grado di fondere i gameti senza bisogno di un partner esterno.
Fasi della meiosi
La duplicazione di una cellula in quattro figlie con metà cromosomi ciascuno avviene in due fasi principali dopo la duplicazione del DNA durante l’interfase; ciascuna fase ha le sue sotto fasi, chiamate allo stesso modo. La prima fase consiste nel mescolamento del codice genetico e con la formazione di due cellule figlie con lo stesso numero di cromosomi del genitore ma con alcune modifiche. La second fase consiste nella divisione delle due cellule in altre due figlie ciascuno con metà dei cromosomi, che si combineranno con la cellula sessuale di un organismo della stessa specie di sesso opposto.
Prima di proseguire, è utile conoscere il significato di alcuni termini. I cromosomi prima della duplicazione del DNA hanno la forma di bastoncino e dopo il processo creerà una coppia di cromatidi, cioè due cromosomi identici derivati dall’originale che saranno legati in un’area centrale chiamata centromero e formeranno una struttura a X. Ciascun individuo riceve metà dei cromosomi dal padre e metà della madre; ciascuna coppia ha forma, dimensione e disposizione dei geni identica ma variazioni diverse degli stessi geni, come il colore degli occhi, la forma del viso e tutto il resto. Questi sono definiti cromosomi omologhi.
Durante la prima fase, chiamata meiosi I, avvengono i seguenti processi la maggior parte simili a quelli della mitosi. I cromosomi si condensano (profase I), la membrana nucleare e il nucleolo si dissolvono e si forma il fuso mitotico, una rete di microtobuli che si estende in tutta la cellula, grazie all’azione dei centrioli che si spostano nei poli opposti della cellula (prometafase I).
A questo punto avviene una cosa diversa della mitosi: i cromosomi omologhi, adesso formate da due cromatidi collegate a X, si appaiano e formano una struttura composta da tutti e quattro i cromatidi. A questo punto avviene il fenomeno del crossig-over dove due cromosomi omologhi scambiano pezzi equivalenti dei loro cromatidi. Si ottengono così cromosomi che hanno parti di origine materna e parti di origine paterna. E’ grazie a questo che si ha varietà genetica nella stessa specie perché le combinazioni sono sempre diverse.
Si procede con la metafase I, dove le coppie di cromosomi omologhi ricombinati vengono trascinati dalle fibre del fuso lungo la linea centrale della cellula. Per ogni coppia di omologhi, un cromosoma è rivolto verso un polo e l’altro verso il polo opposto in modo indipendente dalle altre coppie di omologhi favorendo maggiore variabilità durante l’accoppiamento degli organismi. I cromosomi si separano e raggiungono ciascuno il polo a cui erano rivolti (anafase I)
A questo punto attorno ai due gruppi di cromosomi ricompare la membrana nucleare e i cromatidi e i cromosomi riformano la cromatina. La cellula divide il suo citoplasma e si formano due cellule figlie con metà del numero di cromosomi della cellula originale ricombinati e formati da due cromatidi fratelli attaccati al centromero (telofase I).
A questo punto spieghiamo altri due termini. Le cellule che hanno il numero totale di cromosomi, ovvero ciascuna coppia di omologhi, vengono definite diploidi mentre le cellule che hanno metà dei cromosomi, come nel caso di quelle ottenute dalla meiosi I, sono chiamate aploidi.
Ciascuna cellula figlia subisce una nuova divisione cellulare (meiosi II), molto simile alla mitosi ma con la differenza che non avviene la duplicazione del DNA prima della scissione. Avviene nuovamente la scomparsa della membrana nucleare e la formazione del fuso le cui fibre si legano ai cromosomi.
A questo punto i cromosomi vengono disposti lungo la linea centrale della cellula, con un cromatidio rivolto per un polo e l’altro verso il polo opposto. Avviene, quindi, la separazione dei due cromatidi per ciascun cromosoma e ciascun cromatidio viene trascinato dalle fibre del fuso nel relativo polo.
Infine su ciascun gruppo di cromatidi ricompare la membrana nucleare, le fibre del fuso scompaiono e si forma il nucleo e le due cellule ottenute nella prima fase si dividono in altre due. Si ottengono così quattro cellule con metà cromosomi ciascuno pronte a fondersi con quelle di un’altra cellula compatibile.