Cromosoma  Elemento nucleare di forma varia, particolarmente evidenziabile al momento della divisione cellulare, chiamata anche mitosi, costituito da una sostanza fondamentale, la cromatina, molto colorabile.

u Citologia

I  cromosomi nel nucleo in interfase (a riposo) sono strettamente agglomerati pur mantenendo la propria individualità, mentre durante la divisione cellulare assumono la forma di bastoncino, più o meno spesso, di lunghezza variabile da 0,2 a 50 m e diametro da 0,2 a 2 m, salvo eccezioni, ad esempio i cromosomi giganti delle ghiandole salivari delle larve dei ditteri raggiungono la lunghezza di 400 m e in altri casi molto di più. Nell'uomo le lunghezze più frequenti vanno da 4 a 6 m. La forma più studiata è quella che appare durante la metafase e l'anafase, che sono particolari momenti del processo mitotico. Allora nei cromosomi è ben visibile una zona che non assume i coloranti della cromatina: il punto di inserzione sul fuso acromatico o centromero , segnato da uno strozzamento primario. Talvolta uno strozzamento secondario a una delle estremità fa apparire un segmento globoso, o satellite, da non confondere con il precedente. Il centromero contiene una “sferula” che è in stretta relazione con i movimenti iniziali dei cromosomi durante la mitosi. Dalla posizione del centromero i cromosomi vengono classificati in quattro tipi fondamentali: telocentrico, se esso è posto a un'estremità del bastoncino; acrocentrico, se è posto vicino all'estremità, sì da formare un braccio poco percettibile e uno molto lungo; submetacentrico, se i due bracci sono ben visibili, ma disuguali (a uncino o a forma di L); metacentrici, se a bracci uguali (a forma di V). Durante questo processo i cromosomi vengono fotografati, quindi la foto ritagliata e sistemata, in modo da metterli in ordine di grandezza. Questa sistemazione ordinata, ma detta “cariotipo”, è tipica di ciascuna specie vivente. Da essa sono stati ricavati particolari indici, fondamentali per lo studio in biologia. I cromosomi umani vengono studiati meglio negli strisci di midollo osseo, nelle colture di leucociti e in altri tessuti. Tutti possono venir studiati in contrasto di fase, con coloranti basici.

Il cromosoma è composto da un filamento assiale a struttura elicoidale, il cromonema. Il numero dei cromosomi è fisso per ogni specie. Come si è detto, in determinate fasi i cromosomi sono ben visibili. Essi si presentano morfologicamente identici a due a due. Ogni coppia però differisce anche notevolmente da un'altra. Unica eccezione i cromosomi sessuali che possono essere diversi fra di loro. Il numero dei cromosomi si dice “diploide”, quello delle coppie (naturalmente risulta la metà), aploide. Le cellule somatiche contengono un numero diploide (2n) di cromosomi; i gameti ne contengono un numero aploide (n). Il numero diploide di cromosomi è di 8 nella drosofila, 26 nella rana, 42 nel ratto, 46 nell'uomo, 54 nella pecora, 78 nel cane, 14 nella segale, 20 nel mais, 42 nel grano, 48 nel tabacco, superiore a 100 nelle felci, ecc.

Nell'insieme si chiamano corredo cromosomico; alla coppia si dà il nome di cromosomi omologhi. Il corredo cromosomico è composto da autosomi e da allosomi (o cromosomi sessuali), i quali possono mancare in qualche specie.

Il compito principale dei cromosomi è quello di essere il supporto dei caratteri ereditari, ma ne posseggono altri, forse meno interessanti, ma altrettanto importanti quali presiedere alle attività cellulari e controllarle. Il punto di partenza di tutto è il filamento di DNA, molecola di acido desossiribonucleico, facente parte della costituzione dei cromosomi, che racchiude l'informazione genetica da trasmettere da una cellula all'altra, da un organismo a un altro secondo modalità simili a tutti gli esseri viventi, sia animali che vegetali.

Nel loro massimo stadio di condensazione (metafase mitotica) i cromosomi sono costituiti da un'impalcatura proteica sulla quale le fibre cromatiniche si avvolgono in senso sia longitudinale che trasversale. Nonostante l'enorme quantità di DNA che i cromosomi contengono (il minore, nell'uomo, ha un numero di coppie di basi 10 volte maggiore dell'intero cromosoma di Escherichia coli), ognuno di essi è formato da un'unica doppia elica di DNA, associata a proteine istoniche, a proteine acide e a RNA, specie nella zona del centromero. Durante l'interfase è evidente la differenza tra eterocromatina ed eucromatina. E' però accertato che l'eterocromatina non è una sostanza particolare, ma solo una condizione di cromosoma rimasto ancora spiralizzato. Particolari tipi di cromosomi sono quelli politenici e a spazzola. I primi, isolati e studiati per la prima volta nelle ghiandole salivari del moscerino Drosophila melanogaster, sono cromosomi giganti originatisi durante l'interfase per eventi replicativi successivi (9-10) non seguiti dalla separazione dei cromosomi figli. Si ottengono così cellule con il contenuto aploide di cromosomi politenici, ciascuno dei quali è composto da quantità di DNA 1.000-2.000 volte maggiori del normale. Il loro aspetto è caratteristico in quanto si presentano in bande e interbande regolari disposte trasversalmente lungo l'asse del cromosoma. Dallo studio delle alterazioni morfologiche in ogni banda in seguito a mutazioni geniche note, sembra che ogni banda contenga una singola unità genetica funzionale, cioè un solo gene. I cromosomi politenici, durante lo sviluppo embrionale, presentano zone, dette “puffs”, dove il DNA si è decondensato ed è attivamente trascritto in RNA; l'ecdisone, un ormone della muta degli insetti, è un efficiente induttore della formazione dei “puffs” dei cromosomi.

I cromosomi a spazzola consistono di due cromosomi omologhi appaiati in forma rilassata, tenuti insieme da diversi chiasmi; ciascuno di essi è formato da 2 filamenti a doppia elica di DNA (infatti sono cromosomi della fase meiotica di oociti di anfibi). C'è da ricordare infine che l'azione di certi farmaci può modificare la forma dei cromosomi. I progressi più importanti della citogenetica umana riguardano essenzialmente la messa a punto di nuove tecniche per l'identificazione dei cromosomi e la stesura della “mappa cromosomica” (o fattoriale) dell'uomo.

v Tecniche di identificazione dei cromosomi umani

I  46 cromosomi del cariotipo umano normale sono ordinati in 22 paia di autosomi, ognuna contraddistinta da un numero, più due cromosomi sessuali e sono divisibili in: metacentrici (n. 1 - 2 - 3 - 16 - 19 - 20), submetacentrici (n. 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - X - 17) e acrocentrici (n. 13 - 14- 15 - 18 - 21 - 22 - Y).

Le precedenti tecniche di rilevamento del cariotipo umano mostravano i bracci cromosomici come strutture omogenee. Ciò impediva di distinguere con precisione certi cromosomi. T. Caspersson, L. Zech e collaboratori sono stati i primi a utilizzare la tecnica di studio in fluorescenza che evidenzia una topografia a bande longitudinali, caratteristica in ogni coppia cromosomica. I preparati da esaminare, trattati con vari derivati della chinacrina, vengono osservati al microscopio in luce ultravioletta e mostrano un'alternanza di bande più o meno fluorescenti che consentono di riconoscere con certezza ogni cromosoma del cariotipo.

Questa tipica topografia è stata successivamente rilevata anche in luce visibile, mediante tecniche più semplici, con le quali i preparati sono sottoposti a diversi trattamenti (come il calore, una modificazione del pH o una proteolisi) e infine colorati col sistema di Giemsa modificato: in tal modo viene messo in evidenza un susseguirsi di bande chiare e scure longitudinali che corrispondono a quelle già notate in fluorescenza, e quindi utili per una perfetta identificazione di ciascun cromosoma. Ciò ha permesso di giungere alle seguenti scoperte: individuazione di nuove sindromi cromosomiche, caratterizzazione esatta delle traslocazioni e evoluzione cromosomica della specie.
 

² Caratterizzazione esatta delle traslocazioni

Ora  è possibile identificare in modo preciso i segmenti cromosomici interessati nelle traslocazioni multiple che si trasmettono nelle famiglie, e quindi valutare i rischi genetici.

² Evoluzione cromosomica delle specie

Le  ricerche di alcuni studiosi offrono la possibilità di rintracciare con grande precisione i rimaneggiamenti cromosomici avvenuti durante l'evoluzione dell'uomo e dei primati superiori (scimpanzè, gorilla, orango). Dopo aver dimostrato che queste quattro specie sono “separate” da un piccolo numero di rimaneggiamenti apparentemente semplici, tali studi hanno permesso di ricostruire il cariotipo del loro antenato comune. Tali osservazioni inducono a ritenere che le nuove specie si formano da rimaneggiamenti del genere: essi isolano in modo progressivo gruppi di individui, i quali possono riprodursi solo fra loro o con la loro discendenza. Le mutazioni geniche intervengono ulteriormente a “modellare” i gruppi di individui già isolati dai rimaneggiamenti cromosomici.

v Mappa cromosomica dell'uomo

Le  ricerche sulla localizzazione dei geni nei cromosomi umani hanno fatto notevoli progressi, dovuti soprattutto al perfezionamento delle tecniche di ibridazione cellulare. In una coltura di tessuti è possibile ottenere vere fusioni fra cellule provenienti da individui diversi, che portano alla formazione di ibridi cellulari contenenti la somma dei cromosomi delle due cellule parentali. Sono così ottenibili cellule ibride dalle specie più varie: uomo-topo, uomo- criceto, criceto-topo, elefante-zanzara, e così via. L'interesse per questi esperimenti è dovuto al fatto che gli ibridi cellulari espellono successivamente, nel corso delle loro generazioni, dei cromosomi che appartengono sempre alla stessa specie. Nell'ibrido uomo-topo, sono i cromosomi umani che vanno perduti. Si possono allora ottenere delle “sottocolture” nelle quali si cerca se certe caratteristiche (enzimatiche, per esempio) sono rimaste o sono andate perdute. Così è possibile sapere se esse sono legate fra loro, e dunque situate in uno stesso cromosoma. Allo stesso modo, si può cercare se taluni caratteri o gruppi di caratteri collegati sono rimasti o si sono perduti insieme con determinati cromosomi: in caso affermativo, si deduce che essi si trovano nei cromosomi considerati. Con questa tecnica è stato possibile localizzare molte decine di geni in cromosomi bene individuati.