La specie di coda di frusta asessuata Cnemidophorus neomexicanus (centro) è costituita esclusivamente da femmine che si riproducono per partenogenesi. C. neomexicanus è affiancato dalle specie sessualmente riproduttive che si ibridarono per generarlo: C. inornatus (a sinistra) e C. tigris (a destra).

La partenogenesi è una forma di riproduzione asessuata in cui la prole si sviluppa da uova non fecondate. Una modalità comune di riproduzione negli artropodi, come insetti e aracnidi, la partenogenesi si verifica anche in alcune specie di pesci, anfibi e rettili.

La partenogenesi fa parte dell’ampia diversità di adattamenti presenti in natura, assicurando la perpetuazione del lignaggio degli organismi. La riproduzione non solo assicura lo scopo individuale della sopravvivenza della specie, ma fornisce anche organismi per le catene alimentari. La maggior parte degli animali che si impegnano nella partenogenesi utilizzano anche la riproduzione sessuale o comportamenti sessuali, riflettendo la modalità quasi universale di questa forma di riproduzione tra gli eucarioti.

Panoramica

La partenogenesi (che deriva dalle parole greche per “vergine” e “creazione”) è più efficiente della riproduzione sessuale perché non sempre comporta comportamenti di accoppiamento, che richiedono energia e di solito comportano rischi. Inoltre, tutti i membri di una popolazione asessuata sono in grado di riprodursi. Lo svantaggio, tuttavia, è che la riproduzione asessuata, a differenza della sua controparte sessuale, non genera diversità genotipica, che è importante per adattarsi ai cambiamenti ambientali abiotici e biotici.

Dati gli svantaggi della riproduzione asessuata per la sopravvivenza a lungo termine della specie, la maggior parte delle specie che si impegnano nella partenogenesi partecipano anche alla riproduzione sessuale o ai comportamenti sessuali. La partenogenesi, quindi, serve tipicamente come una strategia riproduttiva disponibile, spesso una risposta alle condizioni ambientali o stagionali, come la quantità di risorse disponibili. Gli afidi, ad esempio, sono partenogenici in primavera e in estate, moltiplicandosi rapidamente mentre le condizioni sono favorevoli; durante i mesi invernali, si accoppiano e le femmine schiudono uova fecondate. In rari casi, tuttavia, la partenogenesi non si verifica in combinazione con la riproduzione o comportamenti sessuali: il rotifero bdelloide Philodina roseola, ad esempio, si riproduce esclusivamente per partenogenesi e si ritiene che la specie abbia evitato la riproduzione sessuale per 85 milioni di anni (Judson 2002).

Oltre al suo ruolo riproduttivo, la partenogenesi funziona come parte di un meccanismo per determinare il sesso in alcune specie. Nelle formiche e nella maggior parte delle specie di api e vespe, le femmine si sviluppano da uova non fecondate e sono indicate come aploidi (in possesso di un set di cromosomi), mentre i maschi si sviluppano da uova fecondate e quindi sono diploidi (in possesso di due set di cromosomi, uno da ciascun genitore). Pertanto, nelle specie anche capaci di riproduzione sessuale, la partenogenesi può aiutare a regolare il numero relativo di maschi e femmine in una popolazione.

Comportamento sessuale

In alcune specie, la partenogenesi richiede un atto sessuale per innescare lo sviluppo dell’uovo, anche se questo comportamento non fertilizza l’uovo. Nelle zecche e negli acari partenogenici, ad esempio, le uova si sviluppano solo dopo che gli animali si sono accoppiati, ma le uova rimangono non fecondate. Alcune specie di coleotteri che non hanno maschi richiedono sperma per innescare lo sviluppo; questi coleotteri si accoppiano con maschi di specie strettamente correlate. Tuttavia, lo sperma non contribuisce materiale genetico.

In altre specie partenogeniche prive di maschi, le femmine si stimolano a vicenda per attivare i meccanismi neuroendocrini necessari per la maturazione dell’uovo. Questo fenomeno è stato ampiamente studiato nel Nuovo Messico whiptail (genere Cnemidophorus), di cui 15 specie si riproducono esclusivamente per partenogenesi. Una femmina svolge il ruolo del maschio in specie strettamente correlate e monta la femmina che sta per deporre le uova. Questo comportamento è dovuto ai cicli ormonali delle femmine, che li inducono a comportarsi come maschi poco dopo la deposizione delle uova, quando i livelli di progesterone sono alti e ad assumere il ruolo femminile nell’accoppiamento prima di deporre le uova, quando domina l’estrogeno. Le lucertole che svolgono il rituale di corteggiamento hanno maggiore fecondità rispetto a quelle tenute in isolamento, a causa dell’aumento di ormoni che accompagna il montaggio. Quindi, anche se le popolazioni mancano di maschi, richiedono ancora stimoli sessuali per il massimo successo riproduttivo.

Determinare il sesso

La partenogenesi comporta l’ereditarietà e la successiva duplicazione di un solo cromosoma sessuale. L’uovo non fecondato può quindi essere maschio o femmina a seconda dello schema cromosomico della specie:

• Se due cromosomi simili determinano il sesso femminile (come il sistema di determinazione del sesso XY), la prole sarà femmina.
• Se due cromosomi simili determinano il sesso maschile (come il sistema di determinazione del sesso ZW), la prole sarà maschio.

Negli animali eusociali che si impegnano nella specializzazione riproduttiva, la partenogenesi può essere un mezzo per regolare il numero relativo di femmine e maschi nel gruppo. Un esempio ben noto è l’ape: la maggior parte delle femmine nella colonia sono lavoratori sterili, ma alcune diventano regine fertili. Dopo che la regina si accoppia, possiede una scorta di sperma che controlla, permettendole di produrre uova fecondate o non fecondate. Pertanto, la regina determina quando e quanto delle risorse della colonia vengono spese per la produzione di maschi (chiamati droni).

Esempi recenti

• Il drago di Komodo, che normalmente si impegna nella riproduzione sessuale, è stato recentemente trovato in grado di riprodursi asessualmente tramite partenogenesi (Highfield 2006; Watts 2006). Poiché la genetica della determinazione del sesso nei draghi di Komodo utilizza il sistema WZ (dove WZ è femmina, Z è maschio e WW è inviable), la prole della partenogenesi sarà maschio (inv) o inviable (WW), senza che le femmine nascano. È stato postulato che questa strategia potrebbe dare al drago di Komodo un vantaggio nella colonizzazione delle isole, dove una singola femmina potrebbe teoricamente avere prole maschile asessualmente, quindi passare alla riproduzione sessuale per mantenere un livello più elevato di diversità genetica rispetto alla riproduzione asessuata da sola potrebbe produrre.

• Nel 2001, un bonnethead (un tipo di piccolo squalo martello) è stato pensato per aver prodotto un cucciolo in cattività in uno zoo in Nebraska. Il serbatoio conteneva tre martelli femmine e nessun maschio. Il test del DNA ha mostrato che il DNA del cucciolo corrispondeva a una sola femmina che viveva nel serbatoio e che nessun DNA maschile era presente nel cucciolo. Il cucciolo non era un gemello o un clone della madre; piuttosto, conteneva solo metà del suo DNA (un processo chiamato partenogenesi automatica). Il tipo di riproduzione esposto era stato visto prima in pesci ossei ma mai in pesci cartilaginei come gli squali (Campione 2007). Un’altra apparente nascita di squalo partenogenico si è verificata nel 2002, quando due squali di bambù a macchie bianche sono nati al Belle Isle Aquarium di Detroit. La nascita sconcertato esperti come la madre ha condiviso un acquario con un solo altro squalo femmina.

Le ripercussioni dell’autofecondazione negli squali, che riduce la diversità genetica della prole, sono motivo di preoccupazione per gli esperti di squali, tenendo conto delle strategie di gestione della conservazione per questa specie, in particolare nelle aree in cui potrebbe esserci una carenza di maschi a causa della pesca o delle pressioni ambientali. A differenza dei draghi di Komodo, che hanno un sistema cromosomico WZ e producono prole maschile (XX) per partenogenesi, gli squali hanno un sistema cromosomico XY, quindi producono solo prole femminile (XX) per partenogenesi. Di conseguenza, gli squali non possono ripristinare una popolazione maschile impoverita attraverso la partenogenesi, quindi una popolazione femminile deve entrare in contatto con un maschio esterno prima che la normale riproduzione sessuale possa riprendere.

La partenogenesi differisce dalla clonazione

La partenogenesi è distinta dalla clonazione animale artificiale, un processo in cui il nuovo organismo è identico al donatore di cellule. La partenogenesi è veramente un processo riproduttivo che crea un nuovo individuo o individui dal materiale genetico naturalmente vario contenuto nelle uova della madre. Tuttavia, negli animali con un sistema cromosomico XY in cui la prole partenogenica (chiamata partenogeni) è femminile, la prole di un partenogeno è geneticamente identica l’una all’altra e alla madre, poiché un partenogeno è omozigote (in possesso di due insiemi identici di geni).

Ulteriori letture

Tutti i link recuperati 16 gennaio 2019.

• NOTIZIE DEL National Geographic: Vergine nascita Previsto a Natale-Da Komodo Drago.
• BBC NEWS: ‘Nascite vergini’ per lucertole giganti (drago di Komodo).
• Squali femmina capaci di nascita vergine.