spermatozoo
spermatozoo In biologia, la cellula sessuale maschile matura (detta anche spermio) con cui tutte le specie provvedono, eccettuati i casi di partenogenesi, alla riproduzione sessuale mediante il processo di fecondazione dell’uovo. Scoperti nel 1677 da J. Ham, un allievo di A. van Leeuwenhoek, e battezzati con il nome di animalcula, gli s., sebbene di forma, dimensioni e struttura varie nelle diverse specie animali, presentano un piano d’organizzazione comune. Nella maggior parte dei casi (tipicamente nei Vertebrati e in molti Invertebrati) sono cellule flagellate e molto mobili; sono anche generalmente le cellule più piccole dell’organismo, contrariamente alle cellule uovo che sono quelle di maggiori dimensioni. Lo s. assolve a due funzioni principali: unisce il suo corredo aploide di geni a quello dell’uovo per la riproduzione sessuata e dà il via al programma di sviluppo della cellula uovo.
Lo s. umano, così come quello di altri Vertebrati, è formato da due regioni morfologicamente e funzionalmente distinte, racchiuse da un’unica membrana plasmatica: la testa, che contiene un nucleo aploide, e la coda, che fornisce allo s. la motilità necessaria per raggiungere la cellula uovo e lo aiuta a perforarne il rivestimento. La testa dello s. umano ha il diametro di 4-5 μm; la coda è lunga circa 50 μm. In alcuni Anfibi raggiunge i 200-300 μm; lo s. del discoglosso è lungo 2 mm. Nella testa dello s., nel nucleo, il DNA è inattivo, estremamente addensato e spesso non legato agli istoni ma a proteine di struttura più semplice, dotate di forte carica positiva (➔ protammine). Aderente all’estremità anteriore del nucleo, si trova una speciale vescicola di secrezione, detta vescicola acrosomiale, in cui sono presenti enzimi idrolitici che permettono allo s. di attraversare il rivestimento esterno dell’uovo. Al momento del contatto con l’uovo il contenuto della vescicola viene rilasciato con un processo di esocitosi, detto reazione acrosomiale. La coda mobile di uno s. umano (fig. 1) è costituita da un lungo flagello, il cui assonema centrale origina da una piastra basale situata subito dietro il nucleo. L’assonema è formato da due microtubuli centrali separati e circondati da nove coppie di microtubuli regolarmente spaziati. Il movimento dei flagelli è provocato dallo scorrimento dei microtubuli e l’energia necessaria per il processo è data dall’idrolisi dell’ATP, molecola prodotta a livello dei numerosi mitocondri fusi tra loro in forma di spirale nella parte anteriore della coda dello s., detta tratto intermedio.
Il processo che conduce alla formazione degli s. attraverso diversi stadi di differenziazione delle cellule sessuali è la spermatogenesi. Il primo elemento differenziato della spermatogenesi è lo spermatogonio che si origina dal protogonio per moltiplicazione. Dallo spermatogonio deriva lo spermatocito primario, che in seguito alla prima divisione meiotica, dà origine allo spermatocito secondario. Da quest’ultimo, con la seconda divisione meiotica, origina lo spermatidio da cui si forma lo s. maturo, attraverso un processo di trasformazione chiamato spermiogenesi, durante il quale si differenziano strutture specifiche quali il flagello e l’acrosoma. Nel maschio della specie umana la spermatogenesi inizia alla pubertà e procede con continuità a livello della parete epiteliale di dotti molto lunghi e aggomitolati che si trovano nel testicolo, i tubuli seminiferi. Nel testicolo si trovano anche le cellule che secernono gli ormoni che provocano la differenziazione in senso maschile, quali le cellule di Sertoli e le cellule interstiziali di Leydig (➔ testosterone). Le cellule germinali maschili non completano la divisione citoplasmatica durante il processo di spermatogenesi. In tal modo tutte le cellule figlie, nei vari stadi di maturazione, rimangono collegate fra loro da ponti citoplasmatici fino a quando gli s. differenziati vengono rilasciati in modo sincrono nel tubulo seminifero (fig. 2). Il collegamento fra tutte le cellule durante il processo di spermatogenesi permette l’utilizzazione da parte delle cellule aploidi (spermatociti secondari, spermatidi, spermatozoi) dei prodotti genici di entrambi i genomi parentali.