Sviluppo embrionale: cos’è e i suoi processi

Gli esseri viventi presentano come parte del loro ciclo di vita la formazione di uno zigote, il prodotto – o meno – della fusione di due gameti. L’evoluzione del ciclo vitale di gran parte di questi esseri viventi ha portato alla formazione di strutture intermedie di transizione che sono progressivamente molto più complesse strutturalmente e funzionalmente rispetto al semplice zigote unicellulare, ma anche meno mature e complesse di un individuo adulto. Queste strutture, che partono dallo zigote e attraversano le prime fasi del ciclo vitale, culminano in un organismo complesso, generalmente noto come embrione.

In conseguenza di quanto sopra, il processo che subisce l’essere vivente tra la formazione dello zigote e quella dell’embrione è noto con il nome di embriogenesi o sviluppo embrionale.

Cos’è lo sviluppo embrionale?

L’embriogenesi, o sviluppo embrionale, è un processo graduale e transitorio di sviluppo e maturazione all’interno del ciclo di vita -di animali e piante- che inizia dal momento in cui viene ripristinata la condizione diploide di un individuo, prodotto della precedente fusione di due aploidi gameti durante la fecondazione, formando una nuova generazione rappresentata da uno zigote unicellulare.

Costituisce una serie di passaggi progressivi, in cui la divisione cellulare e l’organizzazione strutturale dopo la fecondazione culminano nello sviluppo dell’embrione. È un processo altamente coordinato in termini di tempi e schemi di segmentazione cellulare durante le successive divisioni cellulari che avvengono in ogni fase intermedia dello sviluppo, terminando con la formazione di un individuo con una struttura morfogenetica complessa, chiamato embrione, il cui corpo Presenta a quel punto di sviluppo tutte le strutture che poi saranno presenti in un individuo adulto, e che mantiene le sue potenzialità per continuare a crescere, maturare e differenziarsi fino a quando non sarà pronto per una vita libera e indipendente.

Nei mammiferi, di solito è definito come i primi stadi di sviluppo di un individuo fino alla formazione di un feto, mentre in alcuni animali senza cure parentali, lo sviluppo embrionale avviene direttamente nell’ambiente, sia acquatico (come nei pesci e negli anfibi), sia in un ambiente terrestre, dentro un uovo (come nei rettili e negli uccelli); isolandosi dall’ambiente per percorrere la via dello sviluppo di un individuo capace di covare e condurre una vita libera da giovane.

Quali sono i processi di sviluppo embrionale?

L’embriogenesi contempla una serie di processi genetici, biochimici, fisiologici, anatomici e funzionali che conducono la cellula iniziale del processo – lo zigote – verso la progressiva formazione di un individuo multicellulare molto più complesso dal punto di vista anatomico e funzionale.

Sviluppo embrionale negli animali

Sebbene ci siano vari modelli di sviluppo embrionale, presenteremo un modello generale per i vertebrati. Il processo negli animali si sviluppa come segue:

  • Inizia con la segmentazione dello zigote mediante mitosi, senza evidente aumento di dimensioni, producendo una serie di strutture di transizione di 2, 4, 8, 16 e 32 cellule, note infine come morula. Il modello di divisione varia a seconda del gruppo animale e può essere bilaterale, radiale, a spirale, rotazionale o meroblastico (incompleto), tra gli altri.
  • In un secondo periodo di sviluppo – chiamato blastulazione– viene prodotto un individuo (blastula, 64 cellule) costituito da uno strato di cellule periferiche (blastomeri), quasi sempre differenziato in epiblasto e ipoblasto, che circonda una cavità centrale (blastocele).
  • È seguito da polarizzazione interna della blastula, che d’ora in poi causa divisioni differenziali nello spazio.
  • Questa fase è seguita da importanti cambiamenti durante gastrulazione, producendo tre strati di cellule da un’iniziale invaginazione polarizzata in una particolare area dei blastomeri, penetrando verso il blastocele, dando origine all’ectoderma, mesoderma ed endoderma, e uno spazio interno, chiamato gastrocele. La struttura prodotta è nota come gastrula tridermica. Da questo momento in poi lo sviluppo embrionale è molto diversificato nei suoi dettagli tra i diversi gruppi di vertebrati, preservando alcuni punti in comune, come:
    • Il mesoderma È più attivo ed è suddiviso in tre zone, epimero, mesomero e ipomero. Dal mesoderma dipende la formazione del derma, della colonna vertebrale, della maggior parte del sistema renale, della muscolatura, del sistema circolatorio e delle gonadi.
    • L’ectoderma darà origine all’epidermide e al tessuto neurale.
    • Endoderma darà origine agli organi legati al sistema gastrointestinale.
    • Nei mammiferi, la fine del processo di gastrulazione include la formazione extra-embrionale di quattro membrane esterne isolanti e protettive dell’embrione, note come corion (protezione e respirazione), amnion (isolamento liquido), allantoico (respirazione e rifiuti) e il sacco vitellino (nutrizione).

Sviluppo embrionale nelle piante

Nelle piante vascolari il processo embriogenetico inizia anche con la formazione dello zigote, fino alla formazione di un embrione, o sporofito giovane, che nelle gimnosperme e nelle angiosperme è contenuto in un seme, che rappresenta una struttura di protezione, resistenza e dispersione, con l’embrione circondato dal rivestimento seminale di origine materna.

Le piante presentano restrizioni nell’espressione genetica molto meno marcate degli animali, per cui in esse tendono a verificarsi facilmente processi riproduttivi alternativi o complementari, sia in vivo che in vitro, come la formazione di zigoti senza la mediazione della fecondazione. Questo processo è noto come partenogenesi o agamospermia, se eseguita in vivo, ed embriogenesi somatica, se indotta durante la coltura in vitro.

Indipendentemente dalla sua origine, questo sviluppo embrionale segue un modello più o meno comune di sviluppo morfogenetico, che inizia con successive mitosi nello zigote, seguendo precisi schemi di divisione e morfogenesi, che portano il giovane embrione a passare attraverso le fasi note come forma globulare., cuore e siluro, fino a raggiungere un embrione maturo con presenza di radichetta (radice embrionale), cotiledoni (foglie embrionali) e asse embrionale (fusto), che emula la struttura di una piccola pianta adulta capace di germinare e impiantarsi nel substrato per completare un nuovo ciclo di vita della prossima generazione.

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