SESSO

SESSO

. Biologia (XXXI, p. 481; App. II, 11, p. 813; III, 11, p. 719). - I fenomeni di sessualità ormai sono stati dimostrati a tutti i livelli di organizzazione dei viventi. Carattere comune dei fenomeni sessuali è la fusione di nuclei o almeno di materiale contenente DNA e la possibilità di ottenere disceudenti diversi dagli organismi che li hanno originati. In genere la fusione avviene tra cellule specializzate (cellule germinali mature o gameti), le quali subiscono un particolare processo di divisione (meiosi).

Nel 1954 sono state descritte fusioni di nuclei di cellule somatiche nei Funghi imperfetti che si riproducono agamicamente, definite da G. Pontecorvo come "fenomeni parasessuali". A questi si avvicinano anche le fusioni di nuclei di cellule somatiche coltivate in vitro, ottenute da G. Barski, S. Sorieul e F. Cornefert nel 1960 presso l'Istituto Gustave Roussy di Parigi.

Sia nei casi di veri e propri fenomeni sessuali che in quelli parasessuali si ottengono varianti di segregazione e/o di ricombinazione; pertanto le differenze tra i due tipi di sessualità si annullano.

I fenomeni parasessuali nei Funghi. - Tra le muffe (Neurospora, Aspergillus, Penicillium, ecc.) esistono specie in cui la riproduzione agamica si alterna con quella sessuale, in altre invece la riproduzione è esclusivamente agamica. In entrambi i tipi di muffe può verificarsi la fusione di ife (cellule somatiche) con formazione di nuclei diploidi eterozigoti (od omozigoti). Le cellule provviste di nuclei geneticamente diversi vengono chiamate "eterocarionti", quelle con nuclei geneticamente identici, "omocarionti". Questi nuclei si moltiplicano per mitosi e possono coesistere con nuclei aploidi oppure possono dare origine a ife costituite solo di nuclei diploidi. Talora il nucleo diploide può dare origine a nuclei aploidi, non attraverso un processo di tipo meiotico, bensì per perdita di un certo numero di cromosomi. Tale processo di fusione cellulare fornisce un certo grado di variabilità. Questa però viene accresciuta dallo scambio mitotico (crossing-over somatico). La dimostrazione dello scambio mitotico è basata esclusivamente sull'analisi genetica, in quanto i cromosomi di questi microrganismi non si prestano all'indagine microscopica. È interessante notare che i fenomeni parasessuali sono molto più frequenti nelle specie a esclusiva riproduzione agamica.

Fusione di cellule somatiche in vitro. - La tecnica di Barski e coll. venne migliorata nel 1965 da H. Harris e J. F. Watkins dell'università di Oxford aggiungendo ai terreni di cultura il virus parainfluenzale ceppo Sendai, inattivato con raggi ultravioletti. La frequenza con cui si ottengono ibridi somatici è da 100 a 1000 volte superiore a quella della ibridazione spontanea (fig. 1). In entrambi i casi è stato possibile ottenere cellule eterocarionti, cioè cellule provenienti da genitori di specie diversa (topo-ratto; topo-pollo; topo-uomo; ecc.).

La scoperta dell'ibridazione delle cellule somatiche ha dato l'avvio a una serie di esperimenti di notevole interesse sia teorico che pratico (cfr. M. Siniscalco, 1970; B. Ephrussi, 1972). Anzitutto sorprende la fusione di cellule appartenenti a specie differenti, separate evolutivamente da decine di milioni di anni. È infatti nota l'incompatibilità tra i gameti appartenenti a specie diverse. Un'altra considerazione è che le cellule ibride sintetizzano enzimi ibridi, come la latticodeidrogenasi. La sintesi di molecole enzimatiche ibride è particolarmente interessante in quanto dimostra che geni omologhi, così diversamente evoluti, possono ancora produrre proteine abbastanza simili da associarsi in molecole la cui attività enzimatica soddisfa pienamente il metabolismo cellulare.

L'ibridazione delle cellule somatiche ha trovato immediata applicazione nello studio della genetica formale dell'uomo. La mappatura cromosomica, cioè la localizzazione dei geni sui cromosomi, si basa su dati ottenuti mediante incroci sessuali ripetuti. I fenomeni di segregazione e di ricombinazione, che si verificano nelle cellule germinali, vengono sostituiti dalla perdita di cromosomi umani nelle successive generazioni di cellule somatiche ibride. Con gl'ibridi uomo-topo è stato così possibile assegnare più di 50 geni a 18 dei 23 cromosomi aploidi dell'uomo (cfr. F. H. Ruddle e R. S. Kucherlapati, 1974). La tecnica d'ibridazione delle cellule somatiche viene usata inoltre per chiarire i problemi di differenziamento cellulare e per analizzare l'interazione tra genomi diversi.

Anche nel campo vegetale è stata ottenuta da J. B. Pover, S. E. Cummins ed E. C. Cooking (1970) l'ibridazione di cellule somatiche intraspecifica e interspecifica. I protoplasti (cellule nude) vengono ottenuti trattando le foglie con enzimi che degradano la parete cellulare (pectinasi più cellulasi). La fusione dei protoplasti viene indotta da un trattamento per pochi minuti con una soluzione di nitrato di sodio. È interessante notare che gli eterocarionti possono rigenerare la parete cellulare.

Dal punto di vista pratico l'ibridazione di cellule somatiche potrebbe rivelarsi a lunga scadenza di grande valore. Alcune malattie, come l'emofilia e la fenilchetonuria, sono causate da un deficit genetico cellulare. Un'eventuale terapia potrebbe consistere nel fornire al paziente cellule esenti da tale difetto, sempre che venga superato il fenomeno del rigetto delle cellule estranee. Nel campo vegetale viene preconizzata la possibilità di ottenere con questa tecnica un miglioramento delle piante.

Significato citologico della cromatina sessuale. - Nel precedente aggiornamento è stata data ampia descrizione del dimorfismo sessuale a livello del nucleo interfasico di molte specie di Mammiferi, compreso l'Uomo, cioè della presenza della cromatina sessuale in un'alta percentuale di cellule somatiche di individui femmine.

Circa l'origine della cromatina sessuale, esclusa l'ipotesi che sia dovuta alla fusione dei cromosomi X, la tesi più accreditata attualmente è quella di S. Ohno, N. D. Kaplan e R. Kinoshita (1959). Secondo questi autori tale masserella nucleare sarebbe dovuta all'eteropicnosi di uno dei due cromosomi X della femmina, cioè al fatto che questo cromosoma sia più condensato degli altri. A favore di questa ipotesi sta la presenza di più corpi di Barr nelle cellule poliploidi, in genere in numero corrispondente a quello degli X meno uno. Ricerche sperimentali hanno dimostrato che nelle cellule umane in cultura, in presenza di timidina tritiata, uno dei due cromosomi X è fortemente marcato; nelle cellule poliploidi il numero dei cromosomi X fortemente marcati è n-i (n = numero dei cromosomi X osservabili all'analisi del cariogramma).

Secondo M. F. Lyon (1961 segg.) il cromosoma (o i cromosomi delle cellule poliploidi) eteropicnotico è inattivo. L'inattivazione di uno dei due cromosomi X avverrebbe a caso e indipendentemente nelle varie cellule, cioè nel 50% di queste si attiverebbe l'X di provenienza materna e nell'altro 50% quello di provenienza paterna. Tale ipotesi è stata confermata da diversi esperimenti, ma non è ancora accettata da alcuni ricercatori.

Differenziamento sessuale. - Negli ultimi quindici anni le ricerche sul meccanismo del differenziamento sessuale sono state estese agl'Invertebrati, in particolare ai Crostacei e agl'Insetti. H. Charniaux-Cotton (1954 segg.) ha scoperto una piccola ghiandola annessa alle vie genitali solo dei maschi genetici. L'asportazione di questa ghiandola prima del differenziamento sessuale induce l'inversione dei maschi in femmine; il suo trapianto nelle femmine genetiche provoca la loro inversione in maschi. Di qui l'aggettivo "androgeno" dato a tale ghiandola. J. Naisse (1964 segg.) ha dimostrato la proprietà mascolinizzante della ghiandola apicale del testicolo, che è assente nell'ovario. Il suo trapianto nell'addome di femmine allo stadio larvale tra la III e la IV muta, ne determina l'inversione in senso maschile.

La natura chimica delle sostanze induttrici del differenziamento sessuale resta ancora sconosciuta sia negl'Invertebrati che nei Vertebrati. Le ricerche eseguite sembrano negare un'identità di struttura tra gl'induttori embrionali del sesso e gli ormoni sessuali dell'adulto, almeno nei Vertebrati (G. Chieffi, 1975).

Fenomeno free-martin e inversione sperimentale del sesso. - L'ipotesi della secrezione di sostanze induttrici del differenziamento sessuale da parte della gonade embrionale era stata prospettata da F. R. Lillie (1917) per spiegare il fenomeno free-martin: nelle gravidanze gemellari di bovini e suini, quando i gemelli sono di sesso diverso, spesso la femmina risulta sterile. Secondo Lillie la causa di tale anomalia sarebbe da ricercarsi nelle anastomosi vascolari che si stabiliscono tra i due corion ancor prima dello stadio di differenziamento sessuale. Attraverso questa via le sostanze secrete dalla gonade maschile raggiungerebbero il gemello femmina inibendo il normale sviluppo dell'ovario e delle vie genitali. Tale ipotesi verrebbe in parte modificata dalle ricerche di Ss. Ohno e coll. (1962) e S. Makino e coll. (1965), i quali hanno messo in evidenza dei mosaici XX-XY nei tessuti di entrambi i gemelli eterosessuali di bovini. Nei 13 casi di gemellarità con effetto free-martin studiati da Makino il mosaicismo era costante, anche se il rapporto fra cellule XX-XY nei vari tessuti non era uniforme. Comunque nell'unico caso di gemellarità con assenza di effetto free-martin, non si osservava mosaicismo (il cariotipo del gemello femmina era XX).

Queste osservazioni si avvicinano a quelle di A. K. Tarkowski (1961 segg.) che ha ottenuto fusioni di uova di topo allo stadio di 8 cellule. Queste chimere si regolavano e venivano trapiantate nell'utero di femmine pseudogravide. Tarkowski ha così ottenuto 16 embrioni chimerici a termine; di questi solo due sopravvissero. Dei 16 embrioni, 2 erano ♀, 3 intersessi e 11 ♂. È probabile che di questi 11 maschi alcuni dovessero essere dei mosaici. Comunque Tarkowski non ha eseguito il controllo cariologico. Nel caso degl'intersessi questi certamente erano dei mosaici e la presenza di ovari normali accanto a strutture testicolari lascia pensare che le sostanze elaborate dalle cellule somatiche XY debbano avere una diffusione molto limitata; solo nei casi di una completa mescolanza di cellule XX-XY, si otterrebbero testicoli.

Queste ricerche sembrano confermare l'importanza del mosaicismo nell'effetto free-martin. Ciò non significa che l'ipotesi umorale di Lillie debba considerarsi superata per spiegare l'effetto free-martin; invece sarebbe solo spostata, nel senso che l'inibizione della gonade del gemello femmina non sarebbe dovuta al passaggio delle sostanze induttrici dal testicolo attraverso le anastomosi placentari, ma piuttosto a un'azione locale del tessuto somatico con cariotipo XY. Anche nel caso della parabiosi sperimentale, le sostanze inibenti l'ovario del parabionte femmina hanno la caratteristica di diffondere, piuttosto che passare in circolo. L'importanza del chimerismo nel causare il fenomeno free-martin viene contrastata da recenti ricerche di B. Vigier e coll. (1976). Questi, legando i vasi anastomotici placentari dei gemelli di bovini di sesso opposto dopo che si è instaurato il chimerismo ma prima del differenziamento sessuale, non hanno osservato il fenomeno free-martin (virilizzazione dell'ovario). Questi risultati inoltre contrasterebbero anche con l'ipotesi di Ohno (1977) secondo cui la piega genitale dei mammiferi si differenzia in testicolo in presenza dell'antigene di istocompatibilità legato al cromosoma Y (antigene H-Y) oppure in ovario in assenza di questo. Infatti, secondo Ohno, la virilizzazione dell'ovario free-martin sarebbe dovuta all'azione dell'antigene H-Y prodotto dalle cellule chimeriche del gemello maschile, sulle cellule XX provviste di un recettore specifico di membrana.

Da ricordare poi le ricerche di K. Mikamo ed E. Witschi (1963) sull'inversione sperimentale del s. di Xenopus laevis, che sono le ricerche più complete sull'inversione sperimentale del s. nei Vertebrati (fig. 2). C. Y. Chang ed E. Witschi (1954) avevano già ottenuto l'inversione di maschi genetici (ZZ) in femmine, trattando i girini con estradiolo. Questi maschi invertiti (ZZ) incrociati con maschi normali (ZZ) dànno una generazione al 100% di maschi. In seguito Witschi e Mikamo hanno ottenuto l'inversione di femmine genetiche (ZW) in maschi, a seguito di trapianto testicolare nei girini. Queste femmine invertite incrociate con femmine normali (ZW) dànno un rapporto sessi di 3♀ : 1♂. Il genotipo di un terzo delle femmine così ottenute è risultato WW, assente in natura. Particolarmente interessante è l'osservazione che tutte e tre le combinazioni cromosomiche (ZZ, ZW, WW), ottenute da incroci con individui invertiti, possono svilupparsi e divenire feconde sia come maschi che come femmine.

Induzione della sessualitò nelle planarie. - Le planarie, come altri organismi, possono riprodursi sia per via sessuata sia per via asessuata mediante divisione trasversa del corpo (scissiparità). In alcune specie, i due tipi di riproduzione si alternano. Già nel 1947 R. Kenk era riuscito a indurre la sessualità in specie scissipare mediante il trapianto di frammenti di planarie sessuate. Più recentemente M. Grasso (1971) e Grasso e M. Benazzi (1973) sono riusciti a indurre la sessualità in diverse specie scissipare di Dugesia nutrite con specie costantemente sessuate. Circa la natura della sostanza sessualizzante si fa l'ipotesi che si tratti di neurormoni.

Bibl.: R. Kenk, Induction of sexuality in the asexual form of Dugesia tigrina, in J. Exp. Zool., LXXXVII (1941), pp. 55-69; H. Charniaux-Cotton, Découverte chez un Crustacé Amphipode (Orchestia gammarella) d'une glande endocrine responsable de la différentiation des caractères sexuels primaires et secondaires mâles, in C. R. Acad. Sci., CCXXXIX (1954), pp. 780-82; G. Pontecorvo, Mitotic recombination in the genetic system of filamentous fungi, in Caryologia, VI (suppl.), 1954; C. Y. Chang, E. Witschi, Breeding of sex-reversed males of Xenopus laevis Daudin, in Proc. Soc. Exp. Biol. Med., LXXXIX (1955), pp. 150-52; G. Barski, S. Souriel, F. Cornefert, Production dans des culturs in vitro de deux souches cellulaires en association, des cellules de caractère "hybride", in C. R. Acad. Sci., CCLI (1960), pp. 1825-30; M. F. Lyon, Gene action in the X chromosome of the mouse Mus musculus, L, in Nature, CXC (1961), pp. 372-73; A. K. Tarkowski, Mouse chimaeras developed from fused eggs, ibid., CXC (1961), pp. 857-60; S. Ohno, J. M. Trujillo e altri, Possible germ cell chimaeras among newborn dizygotic turn calves (Bos taurus), in Cytogenetics, I (1962), pp. 258-65; M. F. Lyon, A. G. Searle e altri, A mouse translocation suppressing sex-linked variegation, ibid., III (1964), pp. 306-23; K. Mikamo, E. Witschi, Masculinization and breeding of the WW Xenopus, in Experientia, XX (1964), pp. 622-23; A. K. Tarkowski, True hermaphrodism in chimaeric mice, in J. Embryol. Exp. Morph., XII (1964), pp. 735-57; H. Harris, J. F. Watkins, Hybrid cells derived from mouse and man: artificial hetrocaryons of mammalian cells from different species, in Nature, CCV (1965), pp. 640-46; S. Makino, J. Muramoto, T. Ishikava, Notes on XX/XY mosaicism in cells of various tissues of heterosexual twins of cattle, in Proc. Japan Acad., XLI (1965), pp. 414-18; J. Naisse, Contrôle endocrien de la différenciation sexuelle chez les insectes, in Arch. Anat. Microscop. Morphol. Exptl., XLV (1965), pp. 417-28; H. Charniaux-Cotton, Sexualité et activité génitale mâle chez les crustacés supérieures, in Bull. Soc. Zool. France, XCV (1970), pp. 565-94; J. B. Power, S. E. Cummins, E. C. Cooking, Fusion of isolated plant protoplast, in Nature, CCXXV (1970), p. 106; M. Siniscalco, Ibridi cellulari somatici, in Atti Ass. Gen. Ital., XV (1970), pp. 1-71; M. Grasso, Esperimenti sul controllo della maturazione sessuale in ceppi agami di planarie, in Boll. Zool., XXXVIII (1971), p. 532; M. F. Lyon, Possible mechanisms of X chromosome inactivation, in Nature New Biology, CCXXXII (1971), pp. 229-32; B. Ephrussi, Hybridization of somatic cells, Princeton, N. Y., 1972; M. Grasso, M. Benazzi, Genetic and physiologic control of fissioning and sexuality in planarions, in J. Embryol. Exp. Morph., XXX (1973), pp. 317-28; F. H. Ruddle, R. S. Kucherlapati, Cellule ibride e geni umani, in Le Scienze, XIII (1974), pp. 11-19; G. Chieffi, Modern trends in sex differentiation, in Pubbl. Staz. Zool. Napoli, XXXIX (1975), pp. 471-79; B. Vigier, A. Locatelli e altri, Les premières manifestations du "free-martinisme" chez le foetus de veau ne dependant pas du chimérisme chromosomique XX/XY, in C. R. Ac. Sci., CCLXXXII (1976), p. 1355; S. Ohno, The Y-linked antigen locus and the X-linked Tfm locus as major regulatory genes of the mammalian sex determining mechanism, in J. Ster. Bioch., VIII (1977), pp. 585-92.