DIFFERENZIAMENTO

DIFFERENZIAMENTO

. Termine usato in biologia per indicare il passaggio di una cellula, di un tessuto da una condizione di organizzazione più o meno generale e omogenea ad una più speciale ed eterogenea (E. G. Conklin); così ad es., nello sviluppo embrionale, differenziamento o differenziazione è il processo per cui le cellule in cui si divide l'uovo (blastomeri) durante la segmentazione acquistano gradualmente a compimento dei fenomeni di determinazione una specializzazione sempre più caratteristica e definitiva che diviene quella permanente nelle cellule dell'essere futuro. I processi di sviluppo rappresentano, quindi, il risultato di un differenziamento progressivo, che comprende anche l'accrescimento di gruppi cellulari, e che si attua attraverso una successione di stadî, dal più semplice al più complesso in un determinato ordine di spazio e di tempo secondo il cosiddetto ritmo di sviluppo (H. Driesch).

Da un punto di vista più generale il differenziamento (cellulare) è stato definito come una "divisione fisiologica di lavoro" o come una "separazione morfologica di sostanza", ma sebbene questi due concetti stiano ad indicare il risultato di uno stesso fenomeno, tuttavia il differenziamento cellulare ha una base fondamentalmente fisiologica. Qui si tratterà in particolare del differenziamento nei fenomeni di sviluppo rimandando per i differenziamenti del corpo cellulare (nucleo, citoplasma, aster, centrosoma e sfera) alle voci cellula; citologia.

Durante lo sviluppo di un organismo si ritiene, almeno in una gran parte dei casi, che i blastomeri dell'uovo in segmentazione posseggano in loro insita la capacità al differenziamento autonomo conseguente alla loro particolare organizzazione e questa facoltà, da W. Roux definita di autodifferenziamento si contrappone al differenziamento correlativo dei blastomeri, le cui cause, sebbene ancora non ben determinate, dovrebbero ricercarsi nelle relazioni intercorrenti fra le singole cellule dell'intero germe o fra gruppi di cellule (interreazione di O. Hertwig). Il differenziamento, nello sviluppo embrionale, è quindi legato al processo di segmentazione e ritenuto dalla teoria del mosaico di W. Roux (v. embriologia sperimentale) come il risultato dell'attività moltiplicativa di cellule a valore potenziale diverso e limitato, ma autodifferenziabili; ciò tuttavia non contempla interamente i fatti e il tipo di segmentazione si deve considerare soltanto come causa indiretta del differenziamento in quanto sostanze e regioni organo-formative del germe, sono, sotto un certo aspetto, in esso preesistenti e talora già riconoscibili fin nell'uovo insegmentato. Con metodi sperimentali si può infatti indurre, entro certi limiti, il differenziamento di uova nelle quali il processo di segmentazione è stato artificialmente soppresso (F. R. Lillie, in Chaetopterus).

Sulle cause del differenziamento dell'uovo in via di sviluppo, sono state espresse le più varie ipotesi dalle più antiche di Weismann, Hertwig ed altri, a quelle più recenti di Schaxel, Lillie, Conklin, delle quali alcune ammettorio un'influenza del nucleo, nei suddetti fenomeni, altre quella del citoplasma (sostanze organo-formative); tali interpretazioni sono in parte l'effetto di una tendenza preformista che vuol considerare il differenziamento come derivato da localizzazioni germinali assai precoci; in parte di una tendenza epigenetica che vuol ritenere il differenziamento come dipendente da uno sviluppo graduale di determinate qualità formative o, come si suol dire, da una segregazione progressiva delle localizzazioni (F. R. Lillie).

Nello sviluppo embrionale si considera inoltre un differenziamento strutturale o degli organi che implica la modificazione di interi gruppi di cellule del germe le quali assumono quella specificità strutturale e funzionale per divenire gli elementi definitivi di un tessuto particolare, di un organo. Questo tipo di differenziamento che corrisponde al differenziamento precoce o visibile è seguito dal differenziamemo funzionale o tardivo che si produce a un certo stadio della organogenesi con l'intervento della funzionalità degli organi. Nel primo caso, similmente a quanto si è detto per la segmentazione, si definisce differenziamento indipendente o spontaneo di un territorio embrionale a potenza ben determinata (v. determinazione) la capacità da questo posseduta e insita nei suoi costituenti, di evolversi e svilupparsi senza subire alcuna influenza o induzione proveniente dai materiali adiacenti al territorio. Un organo subisce invece, come abbozzo, un differenziamento dipendente, allorché le modificazioni che in esso si producono per la specializzazione cellulare sono in stretta relazione con azioni o influenze, di natura ancora non ben precisata, prodotte da altri abbozzi che funzionano, come suol dirsi, da induttori od organizzatori di sviluppo. Il problema del differenziamento embrionale è quindi intimamente collegato a quello della determinazione.

Il differenziamento strutturale o istologico è infine un fenomeno reversibile poiché le cellule di un tessuto possono riacquistare gradualmente in condizioni sia naturali sia sperimentali, i proprî caratteri embrionali tanto transitoriamente quanto permanentemente, e tale condizione si indica con i termini: sdifferenziamento o sdifferenziazione (v. citologia).

Nelle condizioni naturali (spugne e ascidie) poco favorevoli alla vita dell'organismo, questo o una sua parte può sdifferenziarsi, o impropriamente degenerare, riducendosi a una massa di cellule indifferenti (masse plasmoidiali delle spugne, gemme estivanti delle ascidie) che poi ricostituiscono l'organismo per un nuovo differenziamento e riorganizzazione degli elementi sdifferenziati; nello stesso modo come accade nella ricostituzione di un organismo (spugne e idroidi) da cellule dissociate. La questione fondamentale è in questi casi quella di conoscere se le cellule dissociate si sdifferenzino completamente (H. V. Wilson) o non (P. F. Galtzoff) prima della riorganizzazione (v. rigenerazione).

Nelle condizioni sperimentali - espianti (v.) e colture in vitro - le cellule degli abbozzi degli organi si sdifferenziano anche considerevolmente pur mantenendo alcune loro caratteristiche fisiche e fisiologiche; ma sono anche capaci di differenziarsi, come ad es. i mioblasti che formano le miofibrille. La scuola del Levi in Italia, e fra i suoi allievi l'Olivo, hanno maggiormente contribuito, a questo proposito, a mettere in chiaro le relazioni fra differenziamento e sdifferenziamento delle cellule embrionali negli espianti come dipendenti dallo stadio embrionale e dalle condizioni ambientali: frammenti dell'abbozzo del cuore che ancora non si contraggono in vivo, si differenziano in vitro cominciando a contrarsi e possono pulsare in toto, presso a poco senza crescere, finanche sei mesi, purché le condizioni fisico-chimiche del mezzo (una certa elasticità e una piccola percentuale di sostanze stimolanti) siano quelle opportune (v. embriologia sperimentale).

Bibl.: E. G. Conklin, Cellular differentiation, in General Cytology di E. Cowdry, Chicago 1924; G. Levi, Determinazione e specificità dei tessuti, in Arch. ital.d 'anat. e istol. pat., 1920; E. B. Wilson, The cell in development and heredity, New York 1925; R.G. Harrison, On the status and significance of tissue culture, X° Congresso internazionale di Zoologia, Budapest.