Thelma il serpente ha confuso e stupito i suoi custodi.
Questo pitone lungo 6 metri (20 piedi) ha passato quattro anni da solo nello zoo di Louisville negli Stati Uniti, senza aver mai incontrato un maschio della sua specie. Ma, in qualche modo, ha deposto più di 61 uova, producendo sei bambini sani.
Forse era riuscita ad accoppiarsi segretamente con un maschio molti anni prima, e a conservare il suo sperma per tutto questo tempo?
I test genetici rivelarono presto la risposta.
Thelma era diventata il primo pitone reticolato al mondo conosciuto ad aver avuto un vero e proprio parto vergine.
Aveva fatto uova che contenevano tutte le informazioni genetiche necessarie per fare una figlia; senza bisogno di un padre, del suo sperma o del suo DNA. Lo aveva fatto fondendo i suoi ovuli con un sottoprodotto delle sue cellule che si dividevano, chiamato corpo polare. Questo oggetto ha svolto lo stesso ruolo dello sperma normalmente, innescando l’uovo a svilupparsi in un embrione. Ognuno dei suoi figli conteneva due copie di metà dei suoi cromosomi. Erano mezzi cloni di Thelma.
Riproduzione estrema?
Anche se speciale, ora sappiamo che Thelma e le sue figlie sono tutt’altro che uniche.
Gli scienziati stanno scoprendo che le nascite vergini avvengono in molte specie diverse: anfibi, rettili, pesci cartilaginei e ossei e uccelli e ciò avviene per ragioni che non riusciamo a capire.
Inizialmente si pensava che un parto vergine, noto anche come partenogenesi, fosse innescato da situazioni estreme; era documentato solo tra gli animali in cattività, per esempio, forse dallo stress, o dall’isolamento. Un modo per continuare la linea di sangue quando tutte le altre opzioni erano finite, quando non c’era altra scelta.
Non necessariamente. Ora sembra che alcune femmine vergini producano prole anche in presenza di maschi.
Per di più, lo fanno in natura, e forse lo fanno da centinaia di milioni di anni. Può portare vantaggi, ancor più in un mondo moderno dove le popolazioni di molte specie stanno rapidamente diminuendo, ma solleva domande fondamentali sull’importanza del sesso.
E altre incertezze rimangono. Perché tra i vertebrati, i pesci, i rettili e gli uccelli possono avere parti vergini, ma i mammiferi, compresi gli umani, apparentemente non possono? Anche qui, le cose non sono chiare…
Tacchini vergini
Forse il vertebrato “vergine” meglio compreso è il comune tacchino domestico. Nel 1800, cominciarono a comparire resoconti di nascite vergini tra i polli. Poi i ricercatori cominciarono a studiare eventi simili tra i tacchini, scoprendo che questi grandi uccelli potevano deporre uova non fecondate che producevano giovani vivi.
I tacchini erano sempre maschi, tuttavia, il che fu attribuito a una stranezza della genetica degli uccelli in cui i cromosomi sessuali maschili sono dominanti. Ben presto fu sviluppato un ceppo partenogenetico del tacchino domestico in cui la maggior parte dei maschi appariva normale e si riproduceva con successo.
I tacchini erano considerati niente più che una curiosità; una creazione artificiale tenuta in condizioni artificiali.
Ma poi, negli ultimi 15 anni, hanno cominciato ad arrivare rapporti su una serie di strane e meravigliose nascite vergini avvenute in pesci, serpenti e lucertole in cattività.
Sembra essere qualcosa che una grande varietà di squali può fare
Il 14 dicembre 2001, per esempio, una delle tre femmine adulte di squalo bonnethead in cattività ha dato alla luce un cucciolo sano. Ciascuna delle future madri era stata catturata come pesce immaturo nelle acque selvagge delle Florida Keys, USA.
Nessuna aveva incontrato uno squalo maschio, e tutte erano vergini.
Eppure una di loro aveva chiaramente partorito, ha riferito un team guidato da Demian Chapman della Stony Brook University, nello stato di New York, USA.
I test genetici successivi hanno confermato che nessun maschio era stato coinvolto, e da allora lo stesso è stato scoperto in altre quattro specie di squali. “Sembra essere qualcosa che una grande varietà di squali può fare”, ha detto Chapman alla BBC Earth.
Le lucertole giganti
Nel 2006, gli scienziati hanno riferito che due diversi draghi di Komodo, il più grande tipo di lucertola del mondo, avevano avuto anche loro parti vergini. Entrambi erano in cattività, tenuti in istituzioni separate, uno allo zoo di Chester e uno allo zoo di Londra, nel Regno Unito.
All’epoca, i ricercatori ipotizzarono che la lucertola gigante fosse capace di passare dalla riproduzione sessuale a quella asessuata, trovando essenzialmente il modo di clonarsi in circostanze estreme quando non ci sono maschi in giro.
Poi, negli ultimi anni, gli scienziati hanno documentato anche diverse specie di serpenti, tra cui boa e pitoni come Thelma, che partoriscono in assenza di maschi.
La domanda è: perché dovrebbero preoccuparsi?
Una vita senza maschi
Una possibile risposta potrebbe trovarsi in una controparte selvatica, la lucertola coda di frusta. Infatti, ci sono numerose specie di lucertole a coda di leone, molte delle quali sono state concepite appositamente, risultato dell’ibridazione di due specie per formarne una terza.
Queste specie ibride uniche sono tutte femmine; i maschi sono stati completamente tagliati fuori dal processo riproduttivo. Ogni femmina produce asessualmente, creando nuove generazioni di femmine, e così via.
Creare un club così esclusivo ha i suoi vantaggi evolutivi; se una di queste lucertole fosse lasciata a piedi, potrebbe continuare a riprodursi. Altre code di frusta che dipendono dai maschi vedrebbero la loro stirpe estinguersi. Questo è un tipo particolare di partenogenesi che si verifica solo in assenza di maschi, e questo potrebbe essere stato il fattore scatenante per queste lucertole. Le femmine di whiptail che si arenano sulle isole potrebbero aver cambiato la loro biologia per riprodursi da sole.
Si pensa che il serpente Thelma abbia avuto un parto vergine per ragioni simili; senza maschi intorno non aveva altra scelta che andare da sola. Essendo ben nutrita e alloggiata in un grande recinto a una temperatura ottimale, aveva le condizioni ottimali per fare il salto biologico nella paternità da sola, dice Bill McMahon, uno scienziato che ha aiutato a prendersi cura di lei.
Forse lo stesso valeva per gli squali, i draghi di Komodo e i serpenti?
È incredibile che facciamo tutto questo lavoro sulla biologia riproduttiva e stiamo ancora imparando qualcosa di nuovo sulle modalità riproduttive degli animali che ci circondano
C’è un problema con questa idea. In generale, si pensa che la riproduzione asessuata abbia dei costi. Essenzialmente è l’ultima forma di inbreeding – non c’è modo di creare diversità genetica. Così gli animali che si clonano lasciano le loro stirpi vulnerabili alle malattie e ad altre minacce, che non hanno la varietà genetica per contrastare.
Per questo motivo, dopo la nascita vergine dei draghi di Komodo, gli scienziati raccomandarono che la specie, che è in pericolo, non fosse tenuta in isolamento. Temevano che la diversità genetica della specie potesse diminuire se avesse iniziato a clonare se stessa.
Ma in extremis, quando non ci sono maschi con cui accoppiarsi, ha un certo senso.
Vergini selvatici
Poi è arrivato un altro shock: i vertebrati selvatici, così come quelli in cattività, sono capaci di nascere vergini.
Nel 2012, gli scienziati hanno scoperto che un altro tipo di serpente, il pit-viper, ha comunemente nascite vergini in natura.
Warren Booth dell’Università di Tulsa e colleghi hanno catturato 59 cucciolate da due specie di serpente pit viper e analizzato la loro “impronta digitale del DNA”, una sorta di test di paternità. Ha scoperto che due cucciolate erano nate da nascite vergini, attraverso un processo chiamato partenogenesi facoltativa.
Quindi lo stress della cattività potrebbe non essere ciò che innesca una modalità di riproduzione così estrema. Inoltre, i serpenti pit-viper maschi selvatici sono abbondanti. Quindi le femmine non hanno nascite vergini semplicemente perché non hanno altra scelta.
“Eravamo soliti chiamare la partenogenesi facoltativa una novità evolutiva, ma non è così nuova come la gente pensa”, ha detto Booth alla BBC Earth. “Ho una scatola di pelli di serpenti che trabocca di esempi.”
“È incredibile che facciamo tutto questo lavoro sulla biologia riproduttiva e stiamo ancora imparando qualcosa di nuovo sulle modalità riproduttive degli animali che ci circondano”, dice.
Riproduzione antica
Booth sospetta che le nascite vergini possano essere in realtà un’antica modalità di riproduzione dei vertebrati.
Le specie che lo fanno meglio, i boa e i pitoni tra i serpenti per esempio, sono anche alcune delle più antiche. Le specie evolutesi più recentemente, come i cobra, se la cavano meno bene, producendo solo uno o due bambini con un parto vergine, che poi spesso muoiono.
Forse quando questi antichi serpenti vivevano, milioni di milioni di anni fa, o ne esistevano così pochi, o era così difficile trovare un partner sessuale, che non si sono preoccupati e si sono clonati. La documentazione fossile non può dircelo.
Può anche essere estremamente difficile scoprire quante specie selvatiche si riproducono effettivamente in questo modo. Sarebbe quasi impossibile sapere se i pesci selvatici hanno avuto nascite vergini o meno. L’unico modo per provarlo sarebbe quello di raccogliere il DNA da uno squalo femmina e dai suoi piccoli, per determinare la loro parentela. Sono così tante le specie in pericolo che l’approccio non sarebbe etico, dice Booth.
Così l’enigma rimane; perché riprodursi da soli, quando la riproduzione asessuata ha così tanti lati negativi. Soprattutto in natura, dove i maschi sono abbondanti? E anche se le nascite vergini sono un’antica sbornia evolutiva, perché farlo ancora nell’era moderna?
Bambini sani
Una risposta potrebbe in realtà trovarsi all’interno di queste domande.
Se la riproduzione asessuale è svantaggiosa, allora non sarebbe sopravvissuta così a lungo, fa notare James Hanken, un biologo evolutivo della Harvard University, Massachusetts, USA. Quindi, mentre la diversità genetica è importante, non può essere il tutto. Questo è supportato dalla prova degli stessi bambini “miracolosi”, o prole partenogenetica.
I piccoli di squalo nati da madri vergini sono meno diversi geneticamente di quelli nati da due genitori. Ma appaiono altrettanto sani, essendo stati “epurati da tutti i geni recessivi deleteri”, dice Chapman.
Le femmine possono anche decidere di riprodursi da sole perché l’atto della riproduzione sessuale può essere costoso, secondo uno degli stretti collaboratori di Booth, Gordon Schuett della Georgia State University negli Stati Uniti, il primo scienziato a documentare la partenogenesi facoltativa nei serpenti. Le femmine devono sopportare i maschi che competono e lottano per loro, e può essere difficile trovare il partner maschile ideale.
È affascinante che la natura abbia evoluto un modo per rendere questo possibile
Un’altra idea è che qualcosa di diverso dall’evoluzione sia al lavoro. Forse le nascite vergini sono innescate da qualche fattore esterno; un ormone, o uno squilibrio ormonale? O anche un agente patogeno, come un virus o un parassita. C’è una specie di vespa, per esempio, che inizia a riprodursi asessualmente quando viene infettata da un certo batterio.
Booth sospetta così. “Quello che troviamo è che tra uccelli, serpenti e squali, fanno la stessa cosa. Sembra che si siano evoluti indipendentemente, e quindi c’è qualcos’altro che li guida.”
Schuett è meno sicuro, trovando difficile accettare che una singola causa possa innescare lo stesso risultato in così tante specie diverse. Ma Booth è ansioso di indagare, testando la genetica dei vari campioni di tessuto presi da draghi di Komodo, boa, pitoni e molti altri che ha conservato nel suo laboratorio. Cercherà una firma genetica rivelatrice che riveli la presenza di un virus comune o di qualche altro stimolo.
Se non si trova un innesco del genere, potrebbe essere che la capacità di avere nascite vergini sia conservata nelle specie come una sorta di meccanismo di riserva, da utilizzare quando la riproduzione sessuale è troppo improbabile o costosa.
Uno dei grandi lati negativi della riproduzione sessuale è che richiede che due individui siano nello stesso posto allo stesso tempo
Se è vero, questo suggerisce che potremmo vederne di più, dato che le popolazioni di molte specie selvatiche diminuiscono, secondo Peter Baumann della University of Kansas Medical Center negli Stati Uniti.
Già gli scienziati sono in attesa di scoprire se l’anaconda, la specie di serpente più pesante del mondo, si unirà alla lista di quei vertebrati capaci di nascite vergini.
“È affascinante che la natura abbia evoluto un modo per rendere questo possibile. Da un punto di vista dell’adattamento, aumenta la capacità di una specie di sopravvivere a lungo termine se può usare questo percorso di back-up.
“Uno dei grandi svantaggi della riproduzione sessuale è che richiede che due individui siano nello stesso posto allo stesso tempo, il che diventa un problema quando la densità della popolazione è bassa”, dice Bauman.
Da un punto di vista evolutivo, la riproduzione sessuale rimane il metodo più dominante e di successo in questo momento, ma aggiunge che “ci sono chiari vantaggi per entrambi i meccanismi”.
E i mammiferi?
Ma rimane un ultimo enigma. Se la partenogenesi è più diffusa di quanto gli scienziati pensassero, allora perché i mammiferi non possono farla, compresi i primati, il gruppo che comprende l’uomo?
Non c’è nessun esempio conosciuto di un mammifero che abbia avuto un parto vergine naturale, né in cattività né in natura.
Ma negli anni ’30 all’Università di Harvard, Massachusetts, USA, uno scienziato chiamato Gregory Pincus ha iniziato a studiare i sistemi riproduttivi dei mammiferi. Il suo lavoro lo portò in seguito a co-inventare la pillola contraccettiva umana.
All’epoca affermò in modo controverso di aver innescato la partenogenesi nei conigli, un’impresa che altri scienziati non riuscirono a replicare.
Decenni dopo, nel 2004, gli scienziati riferirono di aver ingegnerizzato geneticamente un topo per avere un parto vergine. La prole non solo è sopravvissuta, ma è stata in grado di avere figli propri.
I ricercatori oggi dicono che rimane altamente improbabile, e forse anche impossibile, che un mammifero vergine produca naturalmente una prole vitale, a causa di alcuni aspetti fondamentali della loro biologia.
Ma forse, un giorno, da qualche parte, in qualche modo, un mammifero ci sorprenderà tutti.
Proprio come ha fatto Thelma il serpente, e tutti i polli, i tacchini e gli squali, si sdraierà e avrà un parto ‘miracoloso’, che metterà in discussione le nostre idee fondamentali sulla riproduzione.