La meiosi è definita come una forma di divisione cellulare attraverso la quale vengono prodotte le cellule sessuali, chiamate gameti. Ciò avviene nei testicoli negli individui di sesso maschile e nelle ovaie negli organismi di sesso femminile, per produrre rispettivamente spermatozoi e ovuli, entrambi necessari per la riproduzione sessuale.

I gameti sono cellule aploidi, cioè contengono un solo gruppo di cromosomi; nell'uomo sono 23 (questo valore può variare da un organismo all'altro). Al contrario, le cellule somatiche, sono cellule diploidi in quanto contengono 46 cromosomi o 23 coppie di cromosomi. Al momento della fecondazione sessuale, quando due gameti aploidi si uniscono, lo zigote risultante conterrà 46 cromosomi. La meiosi è un processo importante perché assicura che gli zigoti abbiano il numero corretto di cromosomi.

Le fasi della meiosi

La meiosi inizia con una cellula somatica diploide che contiene 46 cromosomi, ovvero 23 coppie di cromosomi omologhi. Una coppia di cromosomi omologhi è composta da un cromosoma di derivazione materna e da uno di derivazione paterna, ciascuno dei quali presenta gli stessi geni negli stessi loci ma alleli diversi, ovvero versioni diverse dello stesso gene.

Il prodotto finale della meiosi è costituito da quattro cellule figlie geneticamente diverse, tutte aploidi. Per arrivare a questo stadio finale sono necessarie due divisioni nucleari, la meiosi I e la meiosi II. Di seguito, verranno esaminate queste fasi in dettaglio. Si noti che ci sono molte somiglianze tra la meiosi e la mitosi, un'altra forma di divisione cellulare.

Meiosi I

La meiosi I è composta dalle fasi:

• Profase I.
• Metafase I.
• Anafase I.
• Telofase I.

Tuttavia, non possiamo dimenticare la fase che precede la divisione cellulare, l'interfase. L'interfase si divide in fase G1, fase S e fase G2. Per comprendere i cambiamenti nel numero dei cromosomi durante la meiosi, dobbiamo prima sapere cosa succede durante l'interfase.

• Durante la fase G1 si verificano i normali processi metabolici, tra cui la respirazione cellulare, la sintesi proteica e la crescita cellulare.
• La fase S comporta la duplicazione di tutto il DNA nel nucleo. Ciò significa che, dopo la replicazione del DNA, ogni cromosoma sarà composto da due molecole di DNA identiche, ciascuna delle quali è chiamata cromatide gemello. Questi cromatidi gemelli sono attaccati in un sito chiamato centromero. La struttura del cromosoma appare come la caratteristica "forma a X" che forse conoscete.
• Infine, la fase G2 continua la G1 nella cellula che cresce e subisce i normali processi cellulari in preparazione alla meiosi. Alla fine dell'interfase, la cellula contiene 46 cromosomi.

Profase

Nella profase I, i cromosomi si condensano e il nucleo si rompe. I cromosomi si dispongono in coppie omologhe, a differenza della mitosi, dove ogni cromosoma agisce in modo indipendente. In questa fase si verifica un fenomeno chiamato crossing over, che comporta lo scambio del DNA corrispondente tra i cromosomi materni e paterni. Questo introduce la variazione genetica!

Metafase

Durante la metafase I, i cromosomi omologhi si allineano sulla piastra metafasica, guidati dalle fibre del fuso, in un processo chiamato assortimento indipendente. L'assortimento indipendente descrive la disposizione dei diversi orientamenti cromosomici. Ciò aumenta anche la variazione genetica! Questo è diverso dalla mitosi, dove i singoli cromosomi si allineano sulla piastra di metafase, non le coppie.

Anafase

L'anafase I comporta la separazione delle coppie omologhe, ovvero ogni individuo di una coppia viene spinto ai poli opposti della cellula attraverso l'accorciamento delle fibre del fuso. Sebbene la coppia omologa sia rotta, i cromatidi gemelli sono ancora attaccati insieme al centromero.

Telofase

Nella telofase I, i cromatidi gemelli si decondensano e il nucleo si riforma (si noti che due cromatidi gemelli sono ancora indicati come un cromosoma). Viene avviata la citocinesi per produrre due cellule figlie aploidi. La meiosi I viene solitamente definita come fase di riduzione della divisione, poiché il numero diploide si è dimezzato rispetto a quello aploide.

Meiosi II

Proprio come la fase precedente, la meiosi II è composta da

• Profase II.
• Metafase II.
• Anafase II.
• Telofase II.

L'interfase non si verifica prima della meiosi II, quindi le due cellule figlie aploidi entrano immediatamente nella profase II. I cromosomi si condensano e il nucleo si rompe ancora una volta. Non si verifica alcun crossing over, a differenza della profase I.

Durante la metafase II, le fibre del fuso allineano i singoli cromosomi sulla piastra di metafase, proprio come nella mitosi. In questa fase si verifica un assortimento indipendente, poiché i cromatidi gemelli sono geneticamente diversi a causa degli eventi di crossing over della profase I. Ciò introduce una maggiore variazione genetica!

Nell'anafase II, i cromatidi gemelli vengono allontanati ai poli opposti a causa dell'accorciamento delle fibre del fuso.

Infine, la telofase II comporta la decondensazione dei cromosomi e la riformazione del nucleo. La citocinesi crea un totale di quattro cellule figlie, tutte geneticamente uniche grazie alla variazione genetica introdotta durante entrambe le divisioni cellulari.

Differenze tra meiosi e mitosi

Alcune delle differenze tra le due divisioni cellulari sono state introdotte nelle sezioni precedenti, di seguito viene riportato un sunto delle differenze principali.

• La mitosi comporta una divisione cellulare, mentre la meiosi comporta due divisioni cellulari.
• La mitosi produce due cellule figlie geneticamente identiche, mentre la meiosi produce quattro cellule figlie geneticamente uniche.
• La mitosi produce cellule diploidi, mentre la meiosi produce cellule aploidi.
• Nella metafase della mitosi, i singoli cromosomi si allineano sulla metafase, mentre i cromosomi omologhi si allineano nella metafase II della meiosi.
• La mitosi non introduce variazioni genetiche, mentre la meiosi lo fa attraverso il crossing over e l'assortimento indipendente.