La "nascita vergine" del condor californiano potrebbe salvare la specie?

2021-11-05
Un condor della California (Gymnogyps californianus) che vive allo stato brado in Arizona. Education Images/Universal Images Group/Getty Images

La nascita verginale, che comporta lo sviluppo di un uovo non fecondato, ha preoccupato gli esseri umani per eoni. E sebbene non possa accadere nei mammiferi , sembra essere possibile in altri animali con la spina dorsale (vertebrati), come uccelli e lucertole .

Un recente articolo condotto da ricercatori dello zoo di San Diego riporta due pulcini maschi senza padre allevati in un programma per salvare il condor della California dall'estinzione . La specie potrebbe essere ripristinata da un'unica femmina sopravvissuta?

La riproduzione sessuale è fondamentale in tutti i vertebrati. Normalmente richiede che un uovo di una femmina sia fecondato da uno spermatozoo di un maschio, quindi ogni genitore contribuisce con una copia del genoma.

La violazione di questa regola, come per i pulcini di condor senza padre, ci dice molto sul perché la riproduzione sessuale è una strategia biologica così buona, così come su come funziona il sesso in tutti gli animali, inclusi gli umani.

Come sono stati identificati i pulcini senza padre

Il magnifico condor della California, un tipo di avvoltoio, è il più grande uccello volante del Nord America. Nel 1982 la specie è scesa a una popolazione di soli 22 individui , innescando un ambizioso programma di riproduzione in cattività guidato dallo zoo di San Diego, che ha visto i numeri iniziare a crescere.

Con così pochi uccelli, il team ha dovuto fare attenzione a non scegliere genitori strettamente imparentati, poiché la mancanza di variazione genetica avrebbe prodotto una prole meno vigorosa e portato all'estinzione.

I ricercatori hanno condotto uno studio genetico dettagliato degli uccelli per evitare ciò, utilizzando marcatori del DNA che erano specifici per i condor e che variavano tra i singoli uccelli. Hanno raccolto piume, sangue e gusci d'uovo da quasi 1.000 uccelli in 30 anni.

Analizzando questi dati, hanno stabilito la parentela, confermando che metà dei marcatori del DNA in ogni pulcino provenivano da una femmina e metà da un maschio, come ci si aspetterebbe. Hanno continuato a seguire il destino di centinaia di pulcini allevati in cattività nella colonia e dopo averli rilasciati in natura.

Ma c'era qualcosa di insolito in due pulcini maschi, come dettagliato nel recente articolo. Questi pulcini, che si sono schiusi a diversi anni di distanza dalle uova deposte da femmine diverse, avevano marcatori del DNA che provenivano tutti dalla madre. Non c'era traccia di segni del maschio con cui era stata accoppiata.

Nascita Vergine

Lo sviluppo delle uova non fecondate è chiamato "partenogenesi" (dalle parole greche che letteralmente significano "creazione vergine"). È abbastanza comune negli insetti e in altri invertebrati come gli afidi e le stelle marine e può essere ottenuto con diversi meccanismi. Ma è molto raro nei vertebrati .

Ci sono state segnalazioni di partenogenesi in pesci e rettili che sono stati alloggiati senza maschi. In Tennessee, una femmina solitaria di drago di Komodo tenuta in cattività per molti anni ha rinunciato a trovare un compagno e ha prodotto da sola tre figli vitali . Così hanno fatto un pitone femmina e un boa , sebbene questi figli partenogeni siano tutti morti presto.

Un condor della California vola lungo la costa dell'Oceano Pacifico a Big Sur, in California. Ci sono attualmente circa 500 condor viventi nel mondo.

Alcune lucertole, tuttavia, hanno adottato la partenogenesi come stile di vita. Ci sono specie per sole femmine in Australia e negli Stati Uniti in cui le femmine depongono uova che trasportano solo combinazioni dei propri geni.

La partenogenesi avviene anche nei polli e nei tacchini domestici allevati in assenza di un maschio, ma l'embrione di solito muore. Ci sono solo poche segnalazioni di tacchini maschi senza padre che sono arrivati ​​all'età adulta e solo uno o due che hanno prodotto sperma.

Come succede?

Negli uccelli, la partenogenesi deriva sempre da una cellula uovo che trasporta una singola copia del genoma (aploide). Le uova sono prodotte nell'ovaio di una femmina da un tipo speciale di divisione cellulare chiamata meiosi, che mescola il genoma e dimezza anche il numero di cromosomi. Gli spermatozoi sono prodotti con lo stesso processo nel testicolo di un maschio.

Normalmente una cellula uovo e una cellula spermatica si fondono (fecondazione), incorporando i genomi di entrambi i genitori e ripristinando il normale numero (diploide) di cromosomi.

Ma nella partenogenesi, la cellula uovo non viene fecondata. Invece, raggiunge uno stato diploide fondendosi con un'altra cellula della stessa divisione - che normalmente viene gettata via - o replicando il suo genoma senza che la cellula venga divisa.

Quindi, piuttosto che ottenere un genoma dalla madre e uno diverso dal padre, l'uovo risultante ha solo un sottoinsieme dei geni della madre in doppia dose.

Gli uccelli senza padre saranno sempre maschi

I condor, come altri uccelli, determinano il sesso dai cromosomi sessuali Z e W. Questi funzionano in modo opposto al sistema umano XX (femmina) e XY (maschio), in cui il gene SRY sul cromosoma Y determina la mascolinità .

Tuttavia, negli uccelli i maschi sono ZZ e le femmine sono ZW. Il sesso è determinato dal dosaggio di un gene (DMRT1) sul cromosoma Z. La combinazione ZZ ha due copie del gene DMRT1 e fa un maschio, mentre la combinazione ZW ha solo una copia e fa una femmina.

Gli ovociti aploidi ricevono una Z o una W dalla madre ZW. I loro derivati ​​diploidi saranno quindi ZZ (maschio normale) o WW (morto). Il motivo per cui gli embrioni WW non possono svilupparsi è perché il cromosoma W contiene pochissimi geni, mentre il cromosoma Z ha 900 geni che sono vitali per lo sviluppo.

I pulcini senza padre devono quindi essere maschi ZZ, come è stato osservato.

Perché la nascita vergine fallisce?

È possibile che una specie di uccelli in via di estinzione come il condor possa essere resuscitata da una femmina sopravvissuta solitaria, covando un pulcino maschio senza padre e allevando con esso?

Beh, non proprio. Si scopre che i partenogeni (animali senza padre) non se la cavano così bene. Nessuno dei due condor orfani ha prodotto figli propri. Uno è morto prima di raggiungere la maturità sessuale e l'altro era debole e sottomesso, il che lo rendeva una cattiva prospettiva per la paternità.

Nei polli e nei tacchini, la partenogenesi produce embrioni morti o piccoli deboli. Anche le specie di lucertole di sole femmine, sebbene sembrino robuste, sono generalmente il prodotto di una recente fusione di due specie che hanno incasinato la meiosi e non hanno lasciato loro altra scelta. Queste specie non sembrano durare a lungo.

Perché i partenogeni fanno così male? La risposta va al nocciolo di una fondamentale questione biologica. Cioè: perché facciamo sesso? Penseresti che sarebbe più efficiente che il genoma della madre fosse semplicemente tramandato alla sua progenie clonale senza preoccuparsi della meiosi.

La variazione è la chiave

Ma le prove dicono che non è salutare avere un genoma costituito interamente dai geni della madre. La variazione genetica è importantissima per la salute di un individuo e della sua specie. È fondamentale mescolare le varianti genetiche dei genitori maschi e femmine.

Nella prole diploide con due genomi parentali, buone varianti possono coprire i mutanti. Gli individui che ereditano i geni solo dalla madre possono avere due copie di un gene mutante materno che li indebolisce, senza una versione sana di un genitore maschio per compensare.

La variazione aiuta anche a proteggere le popolazioni da virus, batteri e parassiti mortali. La meiosi e la fecondazione forniscono molti riarrangiamenti di diverse varianti geniche, che possono confondere i patogeni. Senza questa protezione aggiuntiva, i patogeni potrebbero impazzire in una popolazione di cloni e una popolazione geneticamente simile non conterrebbe animali resistenti.

Quindi è improbabile che la capacità delle femmine di condor di far nascere pulcini senza un padre salverà la specie. Il lato positivo è che gli sforzi umani hanno ora portato centinaia di femmine - e maschi - a volare nei cieli della California.

Jenny Graves è l'illustre professoressa di genetica e borsista del vice cancelliere alla La Trobe University di Melbourne, in Australia.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Potete trovare l' articolo originale qui.

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