L’anno scorso, sono stato sorpreso di scoprire che la mia anatra mandarina femmina si stava trasformando in un maschio. Anche se sono laureato in zoologia e tengo uccelli in una voliera da quando avevo 10 anni, non avevo assolutamente idea che questo potesse accadere, così ho iniziato a indagare, e si è scoperto che il modo in cui gli uccelli esprimono il loro sesso è un affare diabolicamente complesso.
Le anatre mandarine sono una piccola specie di anatre arboricole originarie della Cina.
Sono state tenute in cattività nel Regno Unito per decenni dopo che gli allevatori di uccelli si sono innamorati dell’incredibile piumaggio da riproduzione del maschio.
Questo piumaggio è una caratteristica sessuale secondaria dei maschi, e dipende dal periodo dell’anno, con i maschi che in autunno fanno la muta con una colorazione marrone opaco simile a quella delle femmine.
La mia femmina, essendo felicemente accoppiata con un mandarino maschio nella mia voliera, è andata contro questa tendenza facendo crescere le piume maschili. Che cosa è successo?
Per scoprire cosa stava realmente accadendo, è importante sapere cosa definisce un maschio e una femmina.
Abbiamo studiato le anatre mandarine dopo che Du di Singapore ci ha chiesto: “Perché ci sono maschi e femmine?”. Se hai una domanda scientifica che vuoi che BBC CrowdScience esamini, mettiti in contatto tramite il modulo qui sotto.
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Si potrebbe pensare che le caratteristiche sessuali – la presenza di un pene, o ghiandole mammarie, o piumaggio colorato – possano determinare maschio e femmina, ma quando si tratta di sesso, le dimensioni sono tutto.
La riproduzione sessuale avviene quasi sempre attraverso la combinazione di una cellula grande e una piccola, ciascuna contenente la metà delle informazioni genetiche abituali di due individui della stessa specie.
Un maschio è semplicemente l’individuo che fornisce la più piccola delle due cellule, mentre una femmina fornisce la più grande. Ma il controllo genetico di quale individuo fornisce le cellule riproduttive più grandi e più piccole – e le corrispondenti caratteristiche sessuali – differisce enormemente tra mammiferi, uccelli, rettili, pesci e insetti.
In entrambi i mammiferi e gli uccelli, i cromosomi dettano il sesso. Gli esseri umani hanno 23 coppie di questi pacchetti di DNA raggruppati in ogni cellula del corpo, e il sesso è determinato dall’ultima coppia conosciuta come X e Y.
La presenza di un cromosoma Y negli esseri umani porta allo sviluppo di un uomo (XY), mentre le donne hanno un cromosoma X ripetuto (XX).
Le caratteristiche sessuali maschili codificate sul cromosoma Y causano la produzione di testosterone, che sopprime lo sviluppo di seni e fianchi più larghi. Quindi si può dire che la femmina è il sesso predefinito negli esseri umani.
Ma per capire perché le anatre femmine possono iniziare a tornare ad avere un aspetto maschile, è importante capire che il loro sistema di determinazione del sesso è invertito rispetto ai mammiferi.
I cromosomi sessuali negli uccelli sono conosciuti come Z e W, e la presenza di un cromosoma W causa lo sviluppo di una femmina (ZW). Senza questo, si sviluppano caratteristiche maschili (ZZ); e così per gli uccelli, il maschio è il sesso di default.
I maschi delle anatre mandarine sviluppano i loro incredibili arancioni, verdi e rossi quando iniziano a dover corteggiare la loro partner femminile ogni autunno. Così lo scorso ottobre, ho visto il normale sviluppo della mia anatra mandarina maschio, ma avendo solo un maschio, non mi aspettavo che la sua compagna iniziasse a sviluppare le classiche piume arancioni a vela che distinguono i maschi.
Le caratteristiche maschili sono controllate da quel cromosoma Z e dai “geni maschili” che contiene. Ma visto che anche le femmine hanno un cromosoma Z, cosa le impedisce di sviluppare ogni anno il piumaggio colorato del maschio?
La risposta sta nelle sue ovaie. Quasi tutti gli uccelli sviluppano solo una singola ovaia funzionale che pompa ormoni femminili, compresi gli estrogeni. Negli uccelli acquatici è l’ovaia sinistra che funziona, mentre l’ovaia destra rimane una piccola palla di cellule.
L’estrogeno rilasciato dall’ovaia funzionante inibisce i geni del cromosoma Z che scatenerebbero gli ormoni maschili, e le caratteristiche maschili. Quindi l’estrogeno negli uccelli è l’ormone sessualizzante.
L’estrogeno negli uccelli ha una funzione simile ma opposta a quella che vediamo con il testosterone umano, che limita la produzione di ormoni femminili.
Fallimento di un solo punto
Con una sola ovaia, le femmine degli uccelli hanno tutte le loro uova in un solo cesto. E a volte quell’ovaia può morire per infezione, malattia o lesione.
E senza ricambio, la perdita delle ovaie arresta completamente il rilascio di estrogeni, eliminando l’ormone che sopprime i geni maschili sul cromosoma Z.
Il piumaggio maschile cresce quindi sulla femmina in linea con i cambiamenti di stagione. Ma non avevo mai pensato che il mio uccello stesse cambiando qualcosa di più del piumaggio.
Questo fino a quando ho parlato con l’esperto di uccelli Prof Tim Birkhead.
Essendo stato un mio docente all’Università di Sheffield, sapevo che quello che Tim non sapeva sul sesso degli uccelli non era ancora stato scoperto.
Tim mi disse che in rari casi, dopo la perdita degli ormoni estrogeni soppressori, l’ovaia destra non sviluppata nell’anatra comincia a svilupparsi in risposta ai geni maschili sul cromosoma Z.
Questo è stato trovato attraverso la dissezione e vari esperimenti per rimuovere le ovaie di uccelli viventi. Senza limitare gli ormoni femminili, le cellule dell’ovaia vestigiale destra si mascolinizzano e possono svilupparsi in un testicolo. È stato persino dimostrato che questo sperma è funzionale e può portare alla fecondazione di successo delle uova.
Successo tragico
In un caso eccezionale, un convertito da femmina a maschio – che per caso era un pollo – ha generato due pulcini. Quindi è possibile che gli uccelli che cambiano sesso da femmina a maschio avvengano in modo del tutto naturale, e diventino pienamente riproduttivi come un maschio.
Ma con cromosomi femminili, questo non significa che rimane biologicamente femmina?
Mentre l’uccello ha cambiato sesso fisico, geneticamente mantiene i suoi cromosomi Z e W in ogni cellula. Quindi, anche se la disposizione cromosomica influenza lo sviluppo iniziale dei caratteri sessuali, il cromosoma W ha poco effetto sul sesso dell’uccello dopo la maturità. E considerando che la definizione di maschio biologico richiede solo la produzione della cellula sessuale più piccola, l’uccello può essere biologicamente considerato “maschio”.
La mia coppia di mandarini è rimasta insieme dopo il cambiamento di sesso della femmina, e “lui” non ha mai provato ad accoppiarsi con una femmina. Ma non sapremo mai se ne sarebbero potuti derivare degli anatroccoli.
A causa della condizione di base che causa la morte delle ovaie, gli uccelli che passano attraverso questo cambio di sesso naturale raramente rimangono sani. La mia stessa anatra ha sviluppato una misteriosa malattia ed è morta dopo circa sei mesi dal cambio di piumaggio.
Ma ho scoperto qualcosa di incredibile sugli uccelli e il sesso, così mentre la sua morte è stata tragica, la sua esistenza è stata la prova che in natura, tutto è possibile.