Il totipotenzialità o totipotenza è l'abilità, la capacità e il potenziale che ogni cellula embrionale possiede per produrre il numero totale di cellule di un individuo. Il termine deriva dalla parola latina totipotentia, che significa capacità per tutte le cose e / o capacità di diventare o dare origine a un organismo completo.
Le cellule totipotenti meglio definite o studiate sono lo zigote e le spore. Alcuni autori usano il termine cellule staminali e cellule totipotenti come sinonimo, ma su questo aspetto non c'è consenso..
Le cellule staminali, secondo alcuni autori, sono gruppi di cellule indifferenziate che possono diventare diversi gruppi o tipi di cellule specializzate. Possono essere unipotenti, multipotenti e anche totipotenti. Solo questi ultimi sono in grado di dare origine a un individuo completo.
Indice articolo
Il padre della totipotenzialità è il biologo e filosofo tedesco Hans Adolf Eduard Driesch. Questo scienziato ha rivoluzionato la comprensione dell'embriologia grazie ai suoi esperimenti con i ricci di mare.
Nel 1891 Driesch condusse esperimenti con embrioni bicellulari (bicellulari) del riccio di mare. Echinus microtuberculatus (attualmente noto come Psammechinus microtuberculatus) sfidando le ipotesi accettate dell'epoca sullo sviluppo embrionale.
I loro risultati hanno mostrato che le cellule di un embrione precoce (zigote) quando sono separate, meccanicamente o naturalmente, potrebbero continuare a svilupparsi fino a formare larve normali, concludendo che queste cellule sono totipotenti nelle prime fasi di sviluppo..
Ciò era in contrasto con i risultati di Wilhelm Roux (pioniere dell'embriologia sperimentale), che aveva lavorato con uova di rana bicellulari. Roux ha scoperto che l'uccisione di una delle due cellule ha sviluppato embrioni malformati, concludendo che le cellule embrionali hanno destinazioni predeterminate.
Più tardi, nel 1910, il chimico, zoologo e fisiologo americano Jesse Francis McClendon verificò che i risultati di Driesch potessero essere replicati in rane, polli, altri ricci e persino mammiferi..
La totipotenzialità è caratterizzata dal potenziale di alcune cellule di dare origine a un individuo completo. Questi sono in grado di diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo e anche di altri tessuti extra-embrionali.
Le cellule totipotenti si formano negli organismi di riproduzione sia sessuale che asessuata, sono zigoti o spore. Possono essere uno zigote nel seme di una fanerogama (pianta), in un uovo di qualsiasi animale o nell'utero di un mammifero (come umani, elefanti o topi).
Questo potenziale nella maggior parte dei casi ha un breve periodo di esistenza durante lo sviluppo. Nel corpo umano hanno un tempo limitato, circa 4 giorni dopo la fecondazione. In altri organismi come piante, spugne marine, vermi anellidi, stelle marine e topi hanno durata diversa.
Nelle piante e nei funghi che si riproducono per spore, si dice che queste cellule che non necessitano di fecondazione siano di tipo totipotente, poiché lo zigote di questi organismi ha la capacità di produrre tutti i tipi di cellule necessari per sviluppare un individuo completo.
Numerosi studi di sviluppo, crescita e colture di tessuti nelle piante hanno ripetutamente dimostrato che molte cellule vegetali sono totipotenti. Ne sono un esempio le colture di piccoli tessuti o tagli del fusto che, se posti in terreni di coltura, sono in grado di dare origine o rigenerare un individuo completamente nuovo..
Come già accennato in precedenza, il primo studio che ha dimostrato l'esistenza di cellule embrionali totipotenti è stato condotto con i ricci di mare (echinodermi). Da allora sono stati effettuati molti studi per replicare l'esperimento di Driesch e in tutti il risultato è lo stesso (l'esistenza della totipotenzialità).
Un altro caso negli echinodermi, ma questa volta con stelle marine e stelle marine, è la capacità di alcune specie di queste di rigenerare un organismo completo da una sezione o parte di un braccio (senza porzioni del disco centrale). Questa capacità di rigenerazione è dovuta alla presenza di cellule staminali totipotenti adulte.
Studi sui tessuti nei poriferi (spugne) rivelano che questi organismi primitivi hanno un gran numero di cellule totipotenti. Ciò consente loro di produrre o ottenere qualsiasi tipo di cellula di cui hanno bisogno e talvolta anche di essere in grado di rigenerare un organismo completo da una piccola porzione del corpo..
Nei vertebrati, gli studi sulla totipotenzialità sono descritti nello sviluppo embrionale; cioè le cellule embrionali di vertebrati come pesci, rettili, uccelli e mammiferi hanno un comportamento totipotente simile a quello dei ricci di Driesch..
Indipendentemente dal tipo di riproduzione (fecondazione incrociata, autofecondazione e anche partenogenesi) le cellule presenti tra lo zigote e la morula (prime segmentazioni dello zigote) hanno la capacità di produrre tutti i tipi di cellule e di organizzarle in modo coerente bauplan (un organismo completo).
Gran parte della comunità scientifica classifica le cellule totipotenti in base alla loro origine e potenzialità. In base alla loro origine si classificano in embrionali, fetali e adulti, mentre in base alla loro potenzialità si classificano nei seguenti gruppi.
Quelli che danno origine a un individuo completo.
Possono formare cellule che daranno origine a qualsiasi lignaggio embrionale, ma non danno origine a un organismo completo.
Quelli che possono dare origine solo a cellule dello stesso lignaggio o strato embrionale.
Cellule specializzate che hanno la capacità di differenziarsi in un unico tipo di cellula.
Gli studi con cellule totipotenti (in senso lato della classificazione in base al loro potenziale) ci permettono di vederle come una possibile cura per molte malattie, rigenerazione dei tessuti, terapie cellulari e anche potenziali fonti per la clonazione di piante, animali e dell'essere umano stesso, che è stato oggetto di molti dibattiti etici.
Studi di malattie congenite e cancro vengono avvicinati da scienziati esperti in cellule totipotenti, a causa dello sviluppo e della moltiplicazione cellulare presente in alcune di queste malattie.
L'analisi e gli studi delle prime divisioni zigotiche (di cellule totipotenti) hanno fornito molte conoscenze sull'attivazione e inattivazione dei geni e anche sul coinvolgimento delle proteine che rendono possibile questo processo..
Altri progressi scientifici relativi agli studi delle prime divisioni embrionali o zigotiche sono malformazioni e / o difetti alla nascita causati da divisioni cellulari e differenziazione precoci anormali..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.