Frammentazione
n, plurale: frammentazioni
Definizione: rottura in parti più piccole, come nella riproduzione asessuata in cui un organismo genitore si rompe in frammenti
Tabella del contenuto
Definizione di frammentazione
Cosa è la frammentazione? In generale, la frammentazione si riferisce allo stato o al processo di rottura in parti più piccole, chiamate frammenti. In biologia, può riferirsi al processo di frammentazione riproduttiva come forma di riproduzione asessuata o a una fase di alcune attività cellulari, come l’apoptosi e la clonazione del DNA.
La frammentazione in Biologia Riproduttiva
Il processo di frammentazione è uno dei meccanismi più importanti che avvengono principalmente in un organismo multicellulare (cioè l’organismo che è costituito da più di una singola cellula). In biologia riproduttiva, la frammentazione si riferisce al processo per cui un organismo vivente si divide in parti che poi crescono identiche all’organismo originale. I vari corpi o parti che si formano a causa di tale processo sono indicati come frammenti ed esemplifica la riproduzione asessuata.
Nella frammentazione, i frammenti si formano a causa della scissione di vari organismi viventi. Ognuno dei frammenti formati, dopo aver attraversato il ciclo di crescita, si sviluppa in un individuo maturo e completamente cresciuto che è identico al suo genitore per quanto riguarda la forma, la dimensione e altre dimensioni. (Rif. 1)
La caratteristica principale del processo di frammentazione è che questo processo può avvenire sia intenzionalmente che involontariamente. Per esempio, le cause provocate dall’uomo o i cambiamenti ambientali possono far sì che l’organismo si frammenti e alla fine si sviluppi in organismi completi e maturi che sono simili al genitore.
La frammentazione si trova sia negli animali che nelle piante. Funghi, licheni, muffe, vermi, stelle marine, vermi piatti acoel e spugne sono alcuni degli esempi comuni in cui la modalità di riproduzione avviene per frammentazione. L’immagine qui sotto mostra la frammentazione in una stella marina. Si può vedere che il corpo che si frammenta si separa dal braccio della stella marina e dopo un po’ di tempo inizia a svilupparsi in una nuova stella marina come si vede nella Figura 1.
Frammentazione e scissione
Il processo di frammentazione è infatti il processo di rottura di un organismo in vari frammenti che nel tempo si sviluppa in un organismo completo. Così, questo processo è anche chiamato processo di scissione.
Processo di riproduzione
Il processo biologico attraverso il quale si formano nuovi individui/organismi dai genitori è chiamato riproduzione. Sessuale e asessuale sono le due forme di riproduzione che sono ampiamente studiate da molti ricercatori. Il processo per cui la prole nasce dall’accoppiamento di due genitori è chiamato riproduzione sessuale. Ognuno dei genitori apporta un uovo da una femmina e uno sperma da un maschio e dopo la combinazione di questi due gameti attraverso il processo di fecondazione, si forma uno zigote che matura in un embrione e infine in un organismo completamente cresciuto. Allogamia, fecondazione interna, fecondazione esterna e autogamia sono alcuni dei tipi di riproduzione sessuale. Il processo di riproduzione sessuale è stato elaborato nella figura 2.
Il processo attraverso il quale il ciclo di riproduzione è realizzato da un solo genitore è chiamato riproduzione asessuata. Gli esempi includono la fissione binaria, la gemmazione, la frammentazione e la partenogenesi. Il processo di fissione binaria si trova nei batteri in cui un singolo batterio tende a dividersi in due cellule. Nella gemmazione, organi molto piccoli si formano nei corpi del genitore e così dopo un po’ di tempo, tendono a rompersi e quindi alla fine crescono in due individui. Questo tipo di riproduzione asessuata si trova nei lieviti e in alcuni altri animali idra. (Rif. 2) Nella frammentazione, la riproduzione avviene tramite la rottura dell’organismo genitore in vari frammenti che hanno la capacità di crescere identici ai loro genitori. Si trova comunemente nel corallo, nelle spugne e nelle stelle marine. Nella partenogenesi, questo tipo di riproduzione asessuata si trova in molti pesci, rettili e anfibi.
Per un confronto tra la riproduzione sessuale e quella asessuata, vedi la tabella qui sotto:
Tabella 1: Confronto tra riproduzione sessuale e asessuale
| Riproduzione sessuale Riproduzione | Riproduzione asessuale |
|---|---|
| Sono coinvolti due genitori | È coinvolto un solo genitore |
| Un uovo viene fecondato dagli spermatozoi | Il nuovo organismo si forma dal genitore ed entrambi sono identici l’uno all’altro |
| Si trova nell’uomo, molte piante e molti animali | Si trova nei batteri, nei rettili, in alcuni animali, e molte piante |
| La prole è diversa dai genitori in molti aspetti principali | La prole è identica ai genitori e agli antenati |
| Il processo richiede tempoma con porta a maggiori variazioni genetiche nella prossima generazione | Il processo è relativamente più veloce ma non ci sono/limitano variazioni genetiche nella prossima generazione |
Frammentazione – Passi generali
Il processo di frammentazione è molto vitale in biologia per la riproduzione asessuata. Come descritto in precedenza, questa è la forma di riproduzione in cui piccoli organi o parti del corpo dell’individuo genitore si separano e infine crescono in un organismo completamente maturo. Prendiamo un esempio di Planaria, uno dei tanti vermi piatti, appartenente alla classe dei Rhabditophora e phylum Platyhelminthes. Vedi la Figura 3 per la rappresentazione della frammentazione e il passo coinvolto durante la frammentazione nella Planaria.
Frammentazione e rigenerazione
Le parole frammentazione e rigenerazione sono spesso indicate come quelle usate nella riproduzione. Tuttavia, ci sono alcune differenze comuni in loro che sono abbastanza evidenti. Il processo di frammentazione si verifica spesso quando una parte di un organismo è rotta in frammenti più piccoli che possono crescere in organismi identici separati, mentre la rigenerazione è quella in cui l’organismo è in grado di far ricrescere alcune parti del corpo che sono state perse. In sostanza, nuove specie si formano in seguito alla frammentazione, mentre nuovi organi si formano durante la rigenerazione. Si ritiene che tutti gli organismi siano in grado di rigenerare le loro parti del corpo perse, mentre ce ne sono solo alcuni che hanno la capacità di riprodursi attraverso la frammentazione. Il processo di rigenerazione può essere trovato nelle lucertole e nei polpi. I dettagli della frammentazione e della rigenerazione si trovano nella figura 4. (Rif. 3)
Frammentazione – Vantaggi
Il primo vantaggio della frammentazione è che può essere ottenuta con un solo genitore in quanto l’accoppiamento tra maschio e femmina non è obbligatorio. L’intero ciclo di riproduzione può essere facilmente realizzato con la formazione dei frammenti dai corpi dell’organismo genitore e poi la loro crescita e trasformazione in nuovi organismi identici alle loro dinastie. Il secondo importante vantaggio del processo di frammentazione è che il suo ciclo di riproduzione può essere realizzato in un tempo relativamente minore. Tutto il tempo che si perde durante la stagione dell’accoppiamento e le condizioni nella riproduzione sessuale è evitato nella riproduzione attraverso sistemi asessuati. Quindi, essendo la frammentazione un tipo di riproduzione asessuata, è un processo molto rapido. Inoltre, poiché la frammentazione è un processo molto veloce di produzione della prole, si ritiene che un numero relativamente maggiore di organismi possa essere prodotto in un tempo più breve, poiché la catena di riproduzione va da un individuo a due e da due a quattro. Quindi, in meno tempo un’intera nuova generazione di organismi identici può essere prodotta da un singolo genitore attraverso la frammentazione. Infine, un altro vantaggio che rende il processo di frammentazione molto vitale in biologia è la sua capacità di verificarsi e progredire in qualsiasi ambiente e in qualsiasi condizione climatica. (Rif. 4)
Frammentazione – Svantaggi
Anche se si può percepire dalla discussione precedente che la riproduzione asessuata, specialmente la frammentazione, gioca un ruolo molto vitale nel mantenere l’equilibrio dell’ecosistema producendo organismi più grandi in un tempo relativamente minore, ma ci sono ancora molti svantaggi associati a questo processo. Lo svantaggio principale della frammentazione è associato alla biodiversità.
La riproduzione asessuale è effettuata da un solo genitore e per questo solo i suoi tratti, geni e caratteristiche saranno trasmessi alla nuova generazione. Senza molta diversità genetica, la generazione successiva tende ad essere molto identica all’altra. Al contrario, nella riproduzione sessuale, due geni di entrambi i genitori vengono mescolati. Questo dà origine a una prole geneticamente diversificata.
Il secondo svantaggio della frammentazione è che gli stessi problemi ereditari che una volta si trovavano nei genitori probabilmente si manifesteranno nella generazione successiva. Questo processo si verifica continuamente nella riproduzione asessuata, gli stessi tratti e cromosomi sono copiati e trasferiti su tutta la prole. Di conseguenza, la prole può essere soggetta a un’estinzione precoce a causa di alcune delle malattie che ha ereditato.
Le specie prodotte tramite frammentazione tendono a essere identiche. E così, la debolezza dei loro corpi può renderli suscettibili agli attacchi di parassiti e predatori. Questo potrebbe farli lottare per sopravvivere. Se arriva un’ulteriore pressione, per esempio un cambiamento improvviso nell’ambiente o nell’habitat, la specie potrebbe lottare ancora di più e alla fine potrebbe essere eliminata ed estinguersi. Al contrario, tali problemi sono meno probabili nelle riproduzioni sessuali perché promuove una maggiore biodiversità.
In sostanza, la frammentazione in biologia porta problemi con il controllo nella popolazione poiché si tratta di un processo a catena in cui un organismo si divide in due e poi altri due si formano dai frammenti. Questo porta alla riproduzione di popolazioni massicce da un singolo genitore.
Esempi di frammentazione
Il processo di frammentazione si trova in piante, animali e diversi organismi microscopici come forma di riproduzione.
La frammentazione nei funghi e nelle alghe
La frammentazione è molto comune sia nei funghi che nei licheni. Muffe, lieviti e funghi sono alcuni dei tipi di funghi in cui la riproduzione è ottenuta tramite frammentazione asessuata. Il tipo speciale di struttura che si ottiene per il processo di frammentazione è indicato come ife. Sono i rami filamentosi da cui è composto il micelio dei funghi. Sono i rami dei funghi madre da cui possono essere staccati facilmente e trasformarsi. Prima del processo di scissione, le ife crescono sui funghi da dove ottengono il cibo e l’acqua che sono essenziali per la crescita e il nutrimento. Una volta che le ife sono abbastanza mature per nutrirsi da sole e riprodursi, si staccano dal corpo genitore e vivono in modo indipendente. Alcune alghe si riproducono anche per frammentazione. Per esempio, le alghe filamentose, come la Spirogyra, si riproducono tagliandosi in frammenti.
La frammentazione nelle piante
La frammentazione nelle piante è più comunemente descritta come frammentazione di tipo vegetativo. Nelle piante, per lo più il diametro delle loro colonie è aumentato producendo nuovi sistemi di radici e germogli attraverso la dispersione di rizomi o stoloni dai vecchi alberi, arbusti, felci e piante perenni. Così, una volta che la radice si stacca dalla colonia, tende a crescere da sola dando origine a un sistema radicale completamente nuovo. Altri esempi comuni di frammentazione naturale sono i seguenti:
- Le piante legnose, per esempio i salici, perdono ramoscelli senza sforzo e in condizioni ambientali appropriate possono crescere in una nuova pianta. Questo spargimento naturale di ramoscelli è noto come cladoptosi.
- Il distacco di parti di piante per diventare un nuovo organismo si osserva anche in piante non legnose, come Kalanchoe daigremontiana. Nella foto qui sotto, notate le piantine avventizie sulla foglia di K. daigremontiana. Le piantine potrebbero cadere e successivamente radicarsi al suolo per diventare una nuova pianta indipendente.
- Piante non vascolari, come muschi ed epatiche, la riproduzione per frammentazione è anche comune. La Merchantia polymorpha (epatica comune) è un esempio di una pianta non vascolare che fa la frammentazione producendo gemme che si staccano dalla pianta originale per diventare una nuova pianta indipendente.
Di seguito il video che illustra l’occorrenza della frammentazione nelle piante e la sua importanza per esse.
Frammentazione negli animali
La frammentazione si osserva in molte colonie di coralli. Sia i coralli duri che quelli molli possono essere frammentati facilmente. Allo stesso modo, razze come Montipora, Acropora, Pocillopora, Euphyllia e Caulastrea sono capaci di frammentazione. Molti anemoni marini si riproducono attraverso il processo di scissione o frammentazione. Altri esempi di frammentazione animale sono quelli delle stelle marine e delle Planarie, che sono stati elaborati nelle sezioni precedenti. (Rif. 5)
La frammentazione in biologia cellulare e molecolare: Definizione e importanza biologica
Diamo uno sguardo al livello cellulare del processo di frammentazione riproduttiva. La clonazione del DNA si riferisce alla duplicazione delle molecole di DNA – la creazione di una copia esatta o di un “clone” di DNA, specialmente per la riproduzione asessuata. Attraverso mezzi naturali, un organismo crea molecole di DNA identiche per il suo “clone” (prole). La parola clonazione qui si riferisce al fatto che gli individui riprodotti mostrano un DNA identico a quello del suo antenato. Questo avviene al momento della frammentazione. Tuttavia, non è un processo esclusivo, poiché la clonazione del DNA avviene anche in altre forme di riproduzione asessuata, come la fissione binaria. Quindi, la clonazione del DNA è un importante processo cellulare nella riproduzione asessuata.
La clonazione del DNA può essere realizzata sia naturalmente che con metodi artificiali. I ricercatori hanno fatto uso di questo processo nei laboratori per ricerche e studi sperimentali. Hanno inventato la cosiddetta procedura di “frammentazione del DNA”, che è una tecnica di genetica molecolare che permette di tagliare e clonare specifici frammenti di DNA dal genoma di un organismo attraverso la tecnologia del DNA ricombinante.
Oltre a questo aspetto molecolare dell’uso della frammentazione, il termine è usato anche per descrivere un altro processo cellulare in cui le parti cellulari subiscono una frammentazione. Questo si vede soprattutto nell’apoptosi. L’apoptosi è il processo in cui si verifica la distruzione programmata delle cellule e si ottiene con una sequenza molto organizzata di cambiamenti morfologici. Inoltre, i cambiamenti morfologici sono caratterizzati dalla contrazione cellulare e nucleare, dalla frammentazione e condensazione della cromatina, dalla formazione di corpi apoptotici e dal processo di fagocitosi di tutte le cellule vicine disponibili. Inoltre, l’apoptosi implica l’attivazione di endonucleasi uniformi con la scissione del DNA in frammenti di centottanta paia di basi o multipli delle centottanta paia di basi. Così, la relazione tra apoptosi e frammentazione del DNA gioca un ruolo molto importante nel mantenimento dell’organizzazione cellulare. La progressione dell’apoptosi cellulare gioca un ruolo chiave nel salvare le cellule e i tessuti sani che lavorano nel corpo umano dagli effetti pericolosi delle cellule che non funzionano in modo stabile e sono in procinto di morire.
Riassunto
Il processo biologico per cui gli organismi si dividono in due o più frammenti per diventare nuovi individui (prole) è chiamato frammentazione. Questi frammenti crescono e maturano in un’intera nuova generazione con caratteristiche identiche ai loro genitori. La frammentazione è anche indicata come scissione in varia letteratura e sono i sinonimi l’uno dell’altro. Il processo di frammentazione è asessuato, il che significa che è coinvolto un solo genitore. Pertanto, la prole molto probabilmente porterà le stesse caratteristiche genetiche. D’altra parte, la riproduzione in cui sono coinvolti entrambi i genitori, maschio e femmina, è nota come riproduzione sessuale. Entrambi i tipi di riproduzione hanno i loro pro e contro.
La frammentazione avviene in tre fasi. Il processo inizia con la formazione di frammenti. Questo è seguito dallo sviluppo dei frammenti, e poi, termina con la conversione dei frammenti in specie sviluppate. L’intero ciclo di riproduzione asessuale, in particolare la frammentazione, è di grande importanza biologica. La formazione di specie identiche, il minor tempo di riproduzione e il trasferimento di geni positivi dai genitori alla prole sono alcuni dei vantaggi chiave della frammentazione, mentre la mancanza o la ridotta diversità genetica, gli stessi problemi di eredità e l’incapacità di far fronte ai cambiamenti ambientali sono alcuni degli svantaggi di essa.
La frammentazione è anche usata per riferirsi a certi processi cellulari. Poiché la frammentazione si riferisce generalmente alla rottura o al taglio di una grande entità in parti più piccole, è usata per riferirsi a processi cellulari come la frammentazione del DNA (che si verifica durante la clonazione del DNA) e la frammentazione cellulare, che è in particolare la fase finale dell’apoptosi.
Le due aree principali in cui la frammentazione gioca un ruolo molto vitale nelle cellule biologiche sono l’apoptosi e la clonazione del DNA. Nella clonazione del DNA parte dei geni vengono trasferiti dal corpo principale ai frammenti, mentre nell’apoptosi si verifica il decadimento delle cellule morte.
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2. Vedantu. (2019, 24 aprile). Frammentazione. Vedantu.Com; Vedantu. https://www.vedantu.com/biology/fragmentation#:~:text=Fragmentation%20in%20Plants%20and%20Animals,una%20forma%20di%20produzione%20sessuale.
3. Admin. (2018, agosto). Differenza tra frammentazione e rigenerazione. BYJUS; BYJU’S. https://byjus.com/biology/difference-between-fragmentation-and-regeneration/#:~:text=Fragmentation%20occurs%20when%20an%20organism, body%20when%20it%20loses%20them.
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5. Hecht, L., & Allcock, M. (2020, June 18). Potenziali effetti della frammentazione dell’habitat sul benessere degli animali selvatici. ResearchGate; sconosciuto. https://www.researchgate.net/publication/342292473_Potential_effects_of_habitat_fragmentation_on_wild_animal_welfare