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Genetica nel terrario (parte seconda)

Sono ormai passati alcuni mesi dalla pubblicazione del primo articolo di questa serie, oso quindi pensare che lo abbiate digerito a dovere! Bene... preparatevi ad un nuovo bombardamento!

Fecondazione

Eravamo arrivati a descrivere il crossing-over comprendendone il significato e le implicazioni filogenetiche... ma una volta preparati i gameti (spermatozoi e uova) che accade?
Come sapete benissimo comincerà la "gara" degli spermatozoi: solo pochi fortunati riusciranno a raggiungere le uova e a fecondarle. Per inciso nelle piante accade esattamente lo stesso: il polline altro non è che la controparte vegetale degli spermatozoi, mentre i futuri semi rappresentano le uova. Comunque sia, mentre gli spermatozoi useranno il loro lunghissimo flagello (coda) per muoversi verso l'uovo, il polline userà una strategia diversa germogliando un filamento che si allungherà verso l'uovo. In ambedue i casi il risultato sarà la nascita di un embrione o zigote.

Mentre nella razza umana gli spermatozoi rappresentano cellule molto delicate con circa 48 ore di vita, nei rettili possono venire conservati vitali per mesi, così da rendere possibile la deposizione di più covate fertili in seguito ad un solo accoppiamento. Questo si applica soprattutto a specie poco sociali e dalle abitudini criptiche (tipicamente i camaleonti) che non incontrano facilmente i propri partners.
Fattore indispensabile per la sopravvivenza degli spermatozoi e per la loro motilità è il fruttosio, uno zucchero semplice (monosaccaride) che rappresenta l'unica fonte di energia da loro utilizzabile. La femmina produrrà quindi del fruttosio sia per favorire la fecondazione che per mantenere in vita gli spermatozoi "avanzati".

Sviluppo

La singola cellula embrionale si dividerà rapidamente in due, quattro, otto cellule identiche; fino a questo stadio (morula) ogni cellula ha in sè il potenziale di dare origine ad un individuo completo, ed è proprio dalla crescita indipendente di queste singole cellule che si originano i gemelli identici o monovulari. Un esempio simpatico di come la natura utilizzi questa potenzialità è rappresentato dagli opossum: questi piccoli marsupiali, infatti, producono covate di cuccioli gemelli, veri e propri cloni identici, per supplire ad un'ovulazione capace di generare un solo uovo per volta.

Mentre nell'organismo adulto i cromosomi paterni e materni cooperano in egual misura alla regolazione dei processi cellulari e metabolici, in sede embrionale i compiti vengono ben distinti nell'organizzazione dell'embrione.
I cromosomi paterni controllano lo sviluppo di tutti gli annessi embrionali/ovulari quali corion, amnios, allantoide, mentre quelli materni esercitano un controllo assoluto sulle prime fasi dello sviluppo. Va da sè che una tara genetica che colpisca uno dei due set cromosomici nella capacità organizzativa iniziale può essere egualmente fatale, perchè la controparte derivata dall'altro sesso non potrà rimpiazzare la funzionalità di quella malata.

Una volta che l'embrione ha superato la fase di blastocisti ed ha completato gli annessi, i cromosomi maschili e femminili ricominciano a cooperare per abbozzare l'organizzazione di tutti i distretti corporei con la conseguente origine dei principali foglietti embrionali (epitelio = pelle; endotelio = vasi sanguigni; mesotelio = peritoneo, pericardio, pleure; mesenchima = tessuto connettivo, ossa, cartilagini; epitelio neurale = sistema nervoso ecc...).
A questo punto ci risparmieremo un trattato di anatomia comparata, interessante ma complessa, per toccare con mano una problematica molto vicina a noi terraristi: il determinismo sessuale.

Determinazione del sesso

Tra noi umani è ben noto che la distinzione dei cromosomi maschili da quelli femminili avviene grazie alla presenza di specifici cromosomi sessuali: le femmine sono XX, i maschi XY. Quindi i maschi sono delle "mezze femmine" e la cosa è evidente in molte sindromi a sfondo genetico in cui la mancanza di un solo gene posto sull'Y determina lo sviluppo di una femmina anche se il corredo cromosomico è maschile!
In contrapposizione la presenza aberrante di copie multiple di cromosomi X in presenza di un solo Y (XXXY) determina comunque un individuo maschile. Questa strategia di diversificare i cromosomi sessuali è usata da molti altri animali, ad esempio negli uccelli e nelle farfalle il corredo eterozigote ZW (corrispondente al nostro XY) è quello femminile mentre il maschio ZZ corrisponde al nostro XX, una sorta di sesso alla rovescia!

Tra tutti i mammiferi comunque vige la regola che il vero organismo che si sviluppa naturalmente è quello femminile ed il determinismo del sesso maschile avviene tramite l'induzione di un unico gene specifico che, modificando i livelli ormonali dell'embrione, lo "forza" verso un differenziamento maschile.
Il gene si chiama SRY (sex-determining region Y) ed ha l'insostituibile compito di indurre la produzione di diidrotestosterone, il vero ormone maschile responsabile del determinismo sessuale. Il normale testosterone infatti viene prodotto anche dalle ghiandole surrenali di ambedue i sessi e sarebbe un vero problema affidargli un compito così specifico (...donna baffuta sempre piaciuta???).

Nei rettili non esiste un eterocromosoma (= Y), ma i pochi geni del determinismo sessuale si trovano all'apice di una coppia di cromosomi normali (autosomi). In tantissime specie (ma non tutte!) la necessità di adattarsi alle variazioni climatiche ha infatti spinto l'evoluzione ad un determinismo sessuale di tipo "dinamico" legato alla stagionalità e quindi alla temperatura. La scoperta, avvenuta inizialmente studiando le covate di tartarughe marine, ha poi avuto infiniti riscontri, e non solo tra i rettili.
Nelle tartarughe e nelle testuggini solitamente le temperature più elevate generano prevalenza di femmine, mentre quelle basse favoriscono i maschi. Naturalmente valori intermedi daranno un'equa distribuzione della covata tra i due sessi. Le stagioni con clima favorevole genereranno quindi femmine, che avrano così tempo di fare una buona scorta di provviste prima della brutta stagione, viceversa verranno prodotti maschi secondo la filosofia... meglio maschi che nulla!
In questo modo il controllo della sessualità potrà seguire due vie ben distinte: una passiva legata al periodo di deposizione, ed una attiva, da parte della gestante, nella scelta del luogo di deposizione più o meno caldo.
Nei sauri solitamente si osserva un fenomeno contrario, infatti le alte temperature favoriscono la nascita di maschi. E' comunque curioso che strategie basate su temperature opposte, abbiano come prodotto la stessa proporzione di esemplari decisamente "sbilanciata" verso il sesso maschile. Quasi che la selezione sui maschi (guarda caso tutti territoriali) per migliorare la specie sia un requisito più fondamentale dell'abbondanza di prole che determinerebbe la prevalenza di femmine.
Allo stesso modo tra i Poecilidi (guppy, portaspada, platy), ben noti pesci d'acquario dalle abitudini ovovivipare, il caldo determina una nettissima prevalenza di maschi. Per puro esperimento anni fa salvai una covata di platy (Xiphophorus variatus) in estate (con temperature dell'acqua di circa 30-31°C) ed una in pieno inverno ed in assenza di riscaldatore (20-21°C), bene, ottenni una prevalenza del 100% di maschi nel primo caso e di femmine nel secondo!
Per questa specie il perchè di una simile scelta è abbastanza evidente: in "bassa stagione" verranno prodotte le femmine, dallo sviluppo più lento dovuto alla taglia maggiore, che potranno così accrescersi ed essere mature per l'estate, mentre i piccoli maschi potranno recuperare rapidamente il tempo perso col favore della temperatura elevata e dell'abbondanza di cibo.

Un punto importante da conoscere se vogliamo "spingere" una covata dei nostri rettili verso un sesso, piuttosto che quello opposto, è che solitamente è la temperatura delle prime 3 settimane di incubazione a "decidere" l'avvenire sessule della covata. Tutto ciò naturalmente ha le sue eccezioni e non dimentichiamo che alcune uova vengono deposte in forma latente (ovvero subiranno un vero letargo di 2-3 mesi prima di cominciare a svilupparsi, come nel caso del Furcifer pardalis), mentre altre possono essere deposte già ad avanzato stato di sviluppo (ovoviviparità incompleta come nel caso dell'Opheodrys vernalis). In questi casi indovinare il momento giusto per incubare le uova o la gestante a temperatura definita può rappresentare davvero un gioco d'azzardo.

Con questo dilemma vi lascio, dandovi appuntamento alla prossima "lezione" in cui parleremo di temi di estremo interesse quali ibridazione selettiva e consanguineità.

Genetica nel terrario, parte prima
Genetica nel terrario, parte terza
Genetica nel terrario, parte quarta




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