Lo squalo zebra che si riproduce senza partner: la partenogenesi in cattività

In 30 secondi: sono state documentate femmine di squalo zebra (Stegostoma tigrinum) che producono prole senza alcun contatto con un maschio, attraverso la partenogenesi; nel 2022 è stata applicata per la prima volta l’inseminazione artificiale in questa specie; insieme, questi progressi trasformano il modo in cui gli acquari possono contribuire alla conservazione degli elasmobranchi (squali, razze e chimere).

Uova feconde senza maschio in vista

Nel silenzio delle vasche tecniche di un acquario, una femmina di squalo zebra fa qualcosa che mette in discussione ciò che credevamo di sapere sulla riproduzione degli squali: depone uova, le uova si sviluppano e da esse nascono piccoli vivi. Non c’è nessun maschio nella struttura. Non c’è da anni.

Il fenomeno ha un nome: partenogenesi, una forma di riproduzione asessuata in cui un ovulo si sviluppa senza essere fecondato dallo sperma. Negli elasmobranchi (squali, razze e chimere, un sottogruppo di pesci cartilaginei) gli acquari sono stati lo scenario in cui questo fenomeno è stato documentato con maggiore rigore, proprio perché lì è possibile certificare l’assenza prolungata dei maschi¹. Lo squalo zebra è una delle specie in cui le prove si sono rivelate più istruttive.

Foto: Squalo zebra (Stegostoma tigrinum). Foto: Davide Clode

Che cos’è esattamente la partenogenesi negli squali

La partenogenesi osservata negli squali non produce cloni esatti della madre. Nella maggior parte dei casi documentati si tratta di partenogenesi per automissi: l’ovulo si fonde con un corpo polare (una cellula sorella prodotta dalla meiosi, il processo di divisione cellulare che genera le cellule uovo) invece che con uno spermatozoo. Il risultato è un individuo con un genoma ridotto, derivato interamente dalla madre ma non identico a lei.

Questo comporta una conseguenza genetica importante: la prole partenogenetica presenta una diversità genetica inferiore rispetto a quella ottenuta con la riproduzione sessuata. Non è una soluzione equivalente, ma una risorsa biologica di emergenza che la specie stessa sembra attivare quando la riproduzione convenzionale non è possibile.

A lungo si è discusso se queste nascite fossero vera partenogenesi o il risultato della conservazione dello sperma (la capacità, ben documentata negli squali, di mantenere sperma vitale per mesi o anni dopo l’accoppiamento). Le analisi genetiche hanno permesso di distinguere i due scenari: quando la prole è completamente priva di alleli paterni (varianti genetiche ereditate dal padre), la spiegazione è la partenogenesi¹.

Foto: Squalo zebra. Foto: Davide Clode

Perché accade in cattività

Non sappiamo con certezza se la partenogenesi sia un artefatto della cattività o una strategia naturale. Ciò che gli acquari offrono è un laboratorio involontario: femmine isolate per periodi documentati che, nonostante tutto, producono prole. In natura, verificare l’assenza di maschi è impossibile; in una vasca, è un dato di gestione.

Questo colloca gli acquari in una posizione scientifica singolare. Come sottolineano Feldheim, Wyffels e Lyons, le istituzioni zoologiche hanno guidato buona parte delle conoscenze attuali sulla biologia riproduttiva degli elasmobranchi: cicli ormonali, ecografia riproduttiva, conservazione dello sperma, partenogenesi e, più di recente, tecniche di riproduzione assistita¹. Molti di questi approcci sarebbero impraticabili sul campo.

Il caso dello squalo zebra illustra il paradosso: la stessa condizione che genera il fenomeno (l’isolamento riproduttivo) è quella che permette di studiarlo con precisione.

2022: la prima inseminazione artificiale nello squalo zebra

Se la partenogenesi è la risposta improvvisata della biologia, l’inseminazione artificiale è la risposta deliberata della scienza. Nel 2022, un team guidato da Lauren Adams ha pubblicato su Frontiers in Marine Science il primo protocollo di successo di inseminazione artificiale applicato allo squalo zebra². Il lavoro unisce due linee di ricerca che fino ad allora avanzavano separatamente: la caratterizzazione del ciclo riproduttivo della specie e le tecniche di riproduzione assistita.

L’inseminazione artificiale risolve un problema logistico reale dei programmi di riproduzione in cattività: spostare squali adulti tra istituzioni è costoso, stressante per l’animale e rischioso. Spostare lo sperma, invece, è un’operazione molto più semplice. Se il protocollo si consolida, due acquari su continenti diversi potranno scambiare materiale genetico senza che nessuno squalo salga su un aereo.

Questo conta perché lo squalo zebra è classificato come In Pericolo dalla IUCN, con popolazioni selvatiche in declino a causa della pressione della pesca e del degrado dell’habitat nell’Indo-Pacifico. Un programma di riproduzione ex situ (fuori dall’habitat naturale) gestito geneticamente smette di essere un’esibizione e diventa uno strumento di conservazione con potenziale di rinforzo delle popolazioni.

Il ciclo riproduttivo, il tassello che mancava

Niente di tutto questo sarebbe possibile senza capire prima quando una femmina è pronta. Il lavoro di Wyffels e colleghi con gli squali toro (Carcharias taurus), sia in natura sia in acquario, ha stabilito metodologie per caratterizzare il ciclo riproduttivo femminile attraverso ecografia, analisi ormonali e osservazione sistematica³. Anche se la specie è diversa, l’approccio metodologico è trasferibile: senza un calendario riproduttivo affidabile, ogni tentativo di inseminazione è un tiro al buio.

Anche qui gli acquari sono insostituibili. Il monitoraggio ripetuto delle stesse femmine, settimana dopo settimana, permette di costruire curve ormonali e mappe follicolari (mappe dei follicoli ovarici, le strutture che contengono gli ovuli) che in natura richiederebbero sforzi di cattura impraticabili³.

Né partenogenesi né miracoli: i limiti onesti

Conviene resistere alla tentazione del titolo trionfalistico. La partenogenesi non salva le specie: produce prole con diversità genetica ridotta e, nei casi documentati negli elasmobranchi, la vitalità a lungo termine degli individui partenogenetici resta una domanda aperta¹. È un segnale di straordinaria plasticità biologica, non un programma di conservazione.

L’inseminazione artificiale, dal canto suo, è un protocollo giovane, applicato per la prima volta in questa specie nel 2022². Trasformare un primo successo in uno strumento di routine richiede replicazione, perfezionamento e, soprattutto, coordinamento tra istituzioni: studbook (registri genealogici) condivisi, obiettivi genetici comuni e criteri chiari sul ruolo della popolazione in cattività rispetto a quella selvatica.

E nessun progresso riproduttivo ex situ sostituisce la protezione dell’habitat. Uno squalo zebra nato in cattività senza una barriera corallina dell’Indo-Pacifico in cui vivere è una vittoria amministrativa, non ecologica.

Cosa cambia per l’acquariofilo e per il visitatore

Per chi gestisce collezioni, la lezione è che ogni femmina isolata è un potenziale dato scientifico. Registrare date di deposizione, periodi di isolamento ed esiti delle uova non è più solo buona gestione: è contribuire a un corpus di prove che sta ridefinendo la biologia riproduttiva di un intero gruppo di vertebrati¹.

Per chi visita un acquario, la lezione è più sottile: dietro quello squalo zebra immobile sulla sabbia c’è una rete di protocolli, ecografie, analisi ormonali e scambi internazionali di materiale genetico. L’acquario contemporaneo, nella sua versione migliore, è un’infrastruttura di conservazione che si può visitare.

Domanda per chi legge

La prossima volta che visiterai un acquario, chiederai se la struttura partecipa a programmi di riproduzione coordinati o a ricerca riproduttiva (e lascerai che la risposta orienti quali acquari sostenere)?

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Fonti

Footnotes

1. Feldheim, K. A., Wyffels, J. T., & Lyons, K. (2022). “The role of aquaria in the advancement of elasmobranch reproductive biology”. Frontiers in Marine Science, 9. DOI: 10.3389/fmars.2022.963542 ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵

2. Adams, L., et al. (2022). “Artificial Insemination and Parthenogenesis in the Zebra Shark Stegostoma tigrinum”. Frontiers in Marine Science, 9. DOI: 10.3389/fmars.2022.886616 ↩ ↩²

3. Wyffels, J. T., et al. (2022). “Reproductive Cycle and Periodicity of In Situ and Aquarium Female Sand Tiger Sharks Carcharias taurus from the Western North Atlantic”. Frontiers in Marine Science, 9. DOI: 10.3389/fmars.2022.925749 ↩ ↩²