Cosa fa sì che un individuo nasca femmina oppure maschio?
Prima di tutto bisogna precisare che non in tutti gli esseri viventi esistono sessi separati (o esistono sessi in generale), il sesso accessorio, il maschio, è stato inventato milioni di anni fa nel corso dell’evoluzione. Infatti, in tutti gli organismi che si riproducono per via asessuata non esiste un genere sessuale e per alcuni degli organismi che si riproducono per partenogenesi non esiste il maschio. Fatta questa premessa (e senza dilungarci prendendo in considerazione l’esistenza dell’ermafroditismo in animali e piante), come viene determinato il sesso di un embrione è una faccenda tutt’altro che scontata.
Questione di cromosomi
Il caso più noto è quella della determinazione del sesso affidata ai cromosomi sessuali. Nella maggior parte dei mammiferi, in alcuni rettili, piante e insetti, all’atto del concepimento, lo zigote riceverà un cromosoma X dalla madre e uno a caso tra X e Y dal padre. Se abbiamo la coppia XX, si svilupperò un femmina. Se abbiamo la coppia XY, le gonadi produrranno testosterone che porterà l’embrione nella direzione maschile. Questa, a differenza di alcuni dei meccanismi che vedremo dopo, è una determinazione fissa, affidata al corredo cromosomico.
Negli uccelli, alcuni rettili (drago di Komodo) e alcuni insetti (alcune farfalle), i cromosomi sessuali sono chiamati W e Z e, al contrario dei mammiferi, l’omozigosi (ZZ) svilupperà un maschio e la coppia ZW una femmina. Si tratta quindi di un meccanismo affidato ai cromosomi, ma opposto al nostro per quanto riguarda l’omozigosi.
La determinazione del sesso per via cromosomica diventa un po’ più complicata (e affascinante) quando ci inoltriamo nel mondo degli insetti. In Drosophila (il moscerino della frutta) le femmine hanno i cromosomi XX, mentre la coppia XY oppure X0 (dove 0 sta a significare l’assenza di cromosoma), corrisponde al maschio. Invece altri insetti, come ad esempio alcuni ortotteri (grilli e cavallette), ma anche la maggior parte degli aracnidi, considerano puramente le X e quindi con la coppia XX si avrà una femmina e X0 corrisponderà al maschio. Attenzione, X0 non significa che l’individuo ha solo i cromosomi di origine materna, ora stiamo parlando di cromosomi sessuali, il corredo somatico resta invariato per gli individui maschio e femmina di (quasi!) tutte le specie.
Altri animali invece hanno un gran numero di cromosomi sessuali oppure ne hanno solo uno. L’ornitorinco ha 10 cromosomi, 10 X per le femmine e 5 coppie XY per i maschi. Il ratto spinoso Giapponese così come almeno altri due roditori, al contrario, ha perso totalmente il cromosoma Y. Come viene determinato il sesso in queste specie non è ancora chiaro, ma sarebbe molto interessante scoprirlo dato che anche la nostra specie sta andando incontro alla progressiva perdita del cromosoma Y (ma questa è un’altra storia per un altro post).
Per concludere questo paragrafo, parliamo di api. Qui la determinazione del sesso avviene per aplodiploidia. Sostanzialmente, se l’uovo che depone la regina è fertilizzato (quindi diploide, ha i cromosomi sia di origine paterna che materna), nascerà una femmina. Se l’uovo non è fecondato ed è quindi aploide (solo la metà dei cromosomi rispetto al diploide), allora sarà maschio. Il vantaggio sta nel fatto che un’alveare necessita solo di femmine quindi qualora la regina finisse la sua scorta di sperma raccolto durante il volo nuziale e conservato nel ricettacolo seminale, oppure decidesse semplicemente di produrre dei maschi, sarebbe comunque in grado di generarli.
Questione di temperatura
Il sesso dei nuovi nati non è necessariamente determinato in maniera genetica, molti rettili e alcuni pesci si sviluppano in maschi o femmine in base alla temperatura ambientale. In molte tartarughe, la percentuale di nate femmine aumenta all’aumentare della temperatura. Per gli alligatori invece, esiste una fascia di temperatura in cui si sviluppano perlopiù i maschi e al di sotto e al di sopra di questa fascia il numero di maschi crolla vertiginosamente e si sviluppano le femmine.
A differenza dei casi visti precedentemente, la determinazione del sesso in base alla temperatura comporta un evidente svantaggio: le anomalie ambientali hanno grossi effetti sulla sopravvivenza delle popolazioni. Attualmente siamo interessati da un forte cambiamento climatico, per una specie che si riproduce in questo modo, l’aumento della temperatura porta un grave squilibrio nel rapporto maschio/femmina che inevitabilmente altera il numero di nascite e la sopravvivenza. Per spiegare meglio il concetto, facciamo un esempio: consideriamo una specie in cui le temperature più fresche stimolano la produzione di femmine, mentre quelle più alte di maschi. Se aumenta la temperatura, nasceranno sempre più maschi, le femmine in grado di dare continuità alla specie (per fattori logici si considerano le femmine, non i maschi) saranno sempre meno e la situazione condurrà inevitabilmente all’estinzione.
Questione di spazio
Le anguille hanno un ciclo vitale unico, nascono tutte in una zona sconosciuta del mar dei Sargassi e in seguito migrano affrontando l’oceano per arrivare fino in Europa. Nel mentre, crescono, ma la determinazione del sesso avviene solo quando arrivano in Europa, dove devono riprodursi. Qui, ogni anguilla migrerà nel luogo dove la loro madre si è accoppiata prima di viaggiare verso il mar dei Sargassi e una volta che si ritroverà a risalire il fiume, si differenzierà in maschio o femmina. In particolare, se la densità della popolazione è molto elevata, si svilupperanno più maschi, con densità ridotta ci saranno più femmine. La logica di base è che se la popolazione è piccola, bisogna riprodursi maggiormente, creare molti nuovi individui e per questo è utile avere molte femmine. Se invece la densità è elevata, accade esattamente il contrario. Anche questo tipo di riproduzione però ha un grosso problema. In realtà, senza alcun intervento esterno, la logica sarebbe ineccepibile, “siamo troppi, facciamo meno figli” e “siamo troppo pochi, facciamo più figli“, ma negli ultimi anni le anguille sono andate incontro a una repentina diminuzione a causa della loro pesca. In particolare, per la pesca all’anguilla vengono usate delle reti che le bloccano durante la loro risalita. Quando i pescatori arrivano, le prendono e le poche che riescono a scappare o che vengono liberate possono riprodursi. Queste chiaramente sono molto poche, ma ad aggravare la situazione c’è il fatto che le anguille bloccate dalle reti, si troveranno riunite insieme con una densità molto elevata. Pertanto, si differenzieranno più maschi e il numero potenziale di uova che si produrranno sarà drasticamente ridotto. C’è anche da considerare il fatto che nonostante la pesca del capitone (la femmina ingrassata e incinta che intraprende il viaggio verso l’America) sia vietata in molte zone, il divieto non è universale e non è sempre rispettato. Quindi, la pesca illegale, la pesca normale e l’alterazione del numero di femmine dovuto al metodo di pesca fa sì che l’anguilla ben presto entrerà nell’elenco di specie in via d’estinzione e non molto tempo dopo verrà dichiarata estinta.
Tutto il resto
Come abbiamo visto precedentemente, per alcuni animali (specialmente pesci, abbiamo visto il caso della cernia e del pesce pagliaccio) esiste un fenomeno per cui gli individui nascono tutti maschi o tutti femmine e poi cambiano il loro sesso nel corso della vita. Pertanto non hanno cromosomi atti alla determinazione del sesso alla nascita, si sviluppano tutti secondo la direzione dettata dalla specie. Ci sono anche dei crostacei che producono prole femminile o maschile in base al fotoperiodo (rapporto luce/buio). Altri animali incredibilmente acquisiscono un sesso in base al substrato su cui atterrano come ad esempio Osedax e Bonellia viridis che diventano femmine se atterrano sul fondo del mare, maschi se atterrano su una femmina! Questo perché un animale abissale che si nutre di carcasse cadute sul fondo del mare come Osedax ha poche probabilità di riprodursi, quindi se si trova vicino ad una femmina gli conviene differenziarsi in maschio e non abbandonarla più!
Riassumendo, la determinazione del sesso ha preso varie vie nel corso dell’evoluzione, alcune più conosciute, altre meno, ma senza dubbio tutte interessanti!
Bibliografia:
Davey e Jellyman, 2005 – Sex Determination in Freshwater Eels and Management Options for Manipulation of Sex
Tanomtong et al, 2012 – First Report of Chromosome Analysis of Saddleback Anemonefish, Amphiprion polymnus (Perciformes, Amphiprioninae), in Thailand
De Mitcheson e Liu, 2008 – Functional hermaphroditism in teleosts
Rouse et al, 2004 – Osedax: Bone-Eating Marine Worms with Dwarf Males
The biologist's lair 