Maurizio Bini
SSD Diagnosi e Terapia della sterilità e Crioconservazione
ASST Grande Ospedale Metropolitano Niguarda. Cà Granda, Milano
I mitocondri svolgono un ruolo di primaria importanza nelle cellule e in particolare nei gameti, tra di loro, una relazione che ha radici molto lontane nel tempo. I mitocondri sono organelli intracitoplasmatici interessati prevalentemente nella produzione energetica. I gameti sono cellule particolari nelle quali i mitocondri assumono conformazioni e funzioni specifiche.
L’origine dei mitocondri
Nel 1967, dopo 11 rifiuti da parte delle riviste scientifiche, la biologa Lynn Margulis riuscì a pubblicare su “Journal of Theoretical Biology” l’articolo che supporta la teoria della genesi endosimbiotica dei mitocondri. La teoria non era nuova risalendo agli anni ’20 ma per decenni le ipotesi sull’origine interna (from within) e quella sull’origine esterna (from without) si erano combattute senza un vero vincitore. Dopo quell’articolo la guerra fu dichiarata conclusa con la vittoria di coloro che sostenevano che i mitocondri, i plastidi fotosintetici e i flagelli fossero cellule procariote autonome ospitate nelle grandi cellule eucariote. I flagelli si persero per strada: non ospitando acidi nucleici fu difficile sostenere la loro originaria autonomia. Le evidenze per mitocondri e plastidi invece si accumularono e oggi è quasi universalmente accettato che derivino rispettivamente da alfaProteobatteri e Cyanobatteri. Per i mitocondri, i primi a essere coinvolti, all’inizio si trattò di collaborazione esterna consentendo a cellule eucariote anaerobie di sopravvivere nel nuovo ambiente evoluto con percentuali di ossigeno crescente e solo successivamente l’endosimbiosi portò i vantaggi diretti della protezione e dello sfruttamento del ben più ricco genoma nucleare. A tutt’oggi, in questi indispensabili organelli citoplasmatici, è stata rilevata una catena di DNA che conta 16.569 basi corrispondenti a 27 geni che codificano 13 proteine (quasi tutte interessate nel ciclo della produzione energetica), 22tRNA e 2 rRNA. Dato che ogni mitocondrio è costituito da più di 1000 proteine si evince che gli scambi col DNA nucleare si siano ormai consolidati in modo definitivo.
I mitocondri nei gameti maschili
I gameti hanno caratteristiche particolari e uniche per quanto riguarda la componente mitocondriale. Il gamete maschile è la cellula che maggiormente si avvicina al prototipo originale per la sottolineatura dell’apparente collaborazione esterna. Per quanto in fase di maturazione i mitocondri abbiano anche la funzione di favorire i complessi meccanismi della compattazione cromatinica, nella cellula matura risultano separati dalla zona nucleare e dislocati in altro settore cellulare (tratto intermedio) con la preminente ed evidente funzione energetica di garantire il movimento.
I mitocondri nei gameti femminili
Anche il grande gamete femminile (la cellula più grossa del corpo umano se si escludono alcuni neuroni) presenta particolarità: innanzitutto è la cellula che contiene il maggior numero di mitocondri (circa 100.000 secondo le stime) e in secondo luogo questo pool immenso è quasi totalmente inattivato. Bisogna ricordate che gli ovociti sono bloccati in diplotene in attesa del reclutamento (che può avvenire anche molti decenni dopo) e quindi necessitano di basso tenore energetico per evitare l’attivazione prematura. Gli ovociti ricevono il carico energetico per la sopravvivenza e lo sviluppo iniziale quindi prevalentemente dall’esterno, dalle cellule della granulosa e del cumulo che funzionano come batterie esterne. Questa scarsa attivazione, dimostrata anche dalla morfologia più arrotondata e dalla scarsa frequenza delle creste nella membrana interna degli organuli, persiste anche dopo la fertilizzazione e le prime divisioni cellulari essendo l’energia mitocondriale significativamente coinvolta solo nelle fasi della creazione del fuso e allineamento cromosomico. Solo alla fase di blastocisti quando interverranno i complessi meccanismi di differenziazione cellulare si assisterà a una significativa ripresa dell’attività e della proliferazione mitocondriale
Bibliografia
Gray MW. Lynn Marguulis and the endosymbiotic hypothesis:50 years later. Molecular Biology of the Cell. 2017;28:1285-1287
