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Determinazione del sesso delle tartarughe

La temperatura d'incubazione delle uova ha effetto sul sesso dei nascituri. Maschi si nasce o si diventa?

Il sesso delle tartarughe è determinato dalla temperatura del nido in cui sono covate le uova. Le condizioni climatiche durante l’incubazione influenzano quindi la proporzione di maschi e di femmine che compongono le popolazioni naturali. Pertanto, il riscaldamento globale può alterare gli equilibri riproduttivi naturali e mettere a rischio la sopravvivenza di alcune specie.

Tra i cheloni, comunemente indicati come tartarughe, in realtà si distinguono le testuggini, terrestri e d’acqua dolce, e le tartarughe propriamente dette, ovvero le tartarughe marine. Entrambi i gruppi presentano una determinazione del sesso dipendente dalla temperatura del nido[1, 2, 4]. In questo articolo, con “tartarughe” ci riferiremo all’uso comune, intendendo l’intero gruppo dei cheloni.

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Determinazione ambientale del sesso

I cheloni sono tra i rettili più interessanti per la comprensione del ruolo della temperatura nella determinazione del sesso. Esistono altri rettili con determinazione ambientale del sesso, come i coccodrilli ed alcune specie di lucertole[2], ma le tartarughe sono il gruppo più studiato per la facilità con la quale è possibile gestire i loro nidi. I nidi di tartaruga sono infatti generalmente costruiti in luoghi facilmente accessibili e contengono inoltre un elevato numero di uova: entrambe queste condizioni si rivelano utili per ottenere studi significativi[2].

I meccanismi biologici che determinano il sesso dei nascituri possono essere di natura genetica o ambientale. La determinazione genetica del sesso prevede la presenza di cromosomi sessuali negli adulti e l’embrione, sin dal primo istante del suo sviluppo, è maschio oppure femmina. Questo è il meccanismo con il quale si determina il sesso della prole ad esempio nella totalità dei mammiferi (quindi anche nell’uomo) nonché di tutte le specie animali che presentano cromosomi sessuali differenziati.

In altri gruppi animali, la determinazione del sesso avviene dopo che le uova sono state deposte, attraverso specifici fattori ambientali, come temperatura, umidità o stress osmotico[4]. In questo caso si parla di determinazione ambientale del sesso. In particolare, il fattore che più di altri influenza il sesso delle tartarughe, in termini di proporzione tra maschi e femmine di una covata, è la temperatura[2].

Ruolo della temperatura

Al momento della deposizione, le uova delle tartarughe si trovano tutte al medesimo stadio di sviluppo embrionale. Durante l’incubazione, alcune produrranno maschi, altre produrranno femmine, in proporzione variabile. Esiste una soglia di temperatura, denominata temperatura pivot, che corrisponde alla temperatura alla quale il numero di maschi e di femmine è uguale. Ad esempio, in un nido di 100 uova vitali, alla temperatura pivot, ci saranno 50 maschi e 50 femmine.

La fase in cui avviene la determinazione del sesso delle tartarughe in base alla temperatura esterna è limitata al periodo centrale di tutta l’incubazione[2]. La temperatura che influenza il sesso dei piccoli è quindi il valore medio in un periodo limitato, che per le tartarughe è compreso tra gli stadi 14 e 20 dello sviluppo embrionale[2].

Lo schema di base comune a molte specie di tartarughe prevede che temperature inferiori al valore pivot producano covate con molti più maschi, mentre temperature elevate producano covate a prevalenza femminile[1, 2, 4].

sesso tartarughe grafico
La curva del grafico mostra come la percentuale di femmine nella covata (“percent female”) aumenti drasticamente in corrispondenza di un aumento di temperatura anche di un solo grado (da 29°C a 30°C). Se la temperatura aumenta di ulteriori 0,3°C tutta la covata sarà composta da sole femmine. (Fonte: [2])

Il vantaggio di far scegliere all’ambiente

Il significato evolutivo della determinazione ambientale del sesso non è chiaro. Alcune ipotesi sono legate alla presenza di questo meccanismo nelle specie di rettili longeve[2]. In caso di variazioni ambientali repentine, le specie a vita breve potrebbero subire sbilanciamenti eccessivi a favore di un sesso. Questo metterebbe a repentaglio la sopravvivenza della specie stessa. Le specie longeve, invece, tollerano bene lo scenario riproduttivo variabile che deriva dalla dipendenza ambientale[2].

Sesso delle tartarughe e cambiamento climatico

Secondo una analisi condotta nel 2019 su diverse specie, la mortalità degli embrioni di tartaruga è maggiore quanto più la temperatura di incubazione è lontana dal valore pivot[1]. Inoltre, temperature troppo elevate conducono a elevata mortalità degli embrioni. Il fenomeno del riscaldamento globale comporta in questo senso temperature medie annue sempre più elevate, che influenzano di conseguenza le condizioni di incubazione.

L’incubazione artificiale delle covate è una delle azioni di tutela delle specie più comune, ma occorre considerare gli effetti della temperatura per non vanificare gli sforzi[1, 4]. Molte incubazioni in laboratorio sono effettuate a temperatura costante[2] ma la loro utilità si rivela scarsa[1]. In natura la temperatura è infatti variabile, sia per il nido osservato singolarmente, sia tra diversi nidi nello stesso luogo, che infine tra nidi della stessa specie in luoghi lontani geograficamente; la temperatura varia anche tra il giorno e la notte, tra un luogo soleggiato ed uno con copertura vegetale, tra un microclima umido ed uno secco.

Gli studi e le azioni di conservazione in laboratorio che tengano conto dei fattori naturali hanno allora più successo[1, 2]. Alcuni progetti di conservazione tramite incubazione artificiale tendono a riprodurre in laboratorio temperature al di sopra della soglia pivot, per aumentare la presenza di femmine[1]. Chi effettua tale scelta considera che se aumenta il numero di uova, migliora il potenziale di sopravvivenza della specie. Le osservazioni sperimentali scoraggiano però tale pratica, in quanto le condizioni di incubazione influenzano anche la sopravvivenza dei piccoli[1, 4]. Una ricerca sulla tartaruga del deserto Gopherus agassizii ha infatti rilevato che temperature d’incubazione troppo elevate generano una mortalità del 72% della covata, ed i restanti piccoli sono deboli e tendono a morire entro 45 giorni dalla schiusa[4].

Temperature di incubazione artificiale fluttuanti intorno alla soglia pivot specifica per ogni specie producono insomma risultati ottimali in termini di vitalità della prole ed orientano le proporzioni relative tra maschi e femmine in maniera più simile possibile alle condizioni naturali. Dati ulteriori e più recenti confermano tale tendenza[1].

Come riconoscere il sesso delle tartarughe

I cheloni possiedono organi riproduttivi interni e pertanto, per riconoscere un esemplare maschio o femmina, bisogna esaminare i caratteri sessuali secondari, ossia le differenze morfologiche che derivano dall’appartenenza ad un determinato sesso. Si parla infatti di dimorfismo sessuale quando in una data specie, l’aspetto dei maschi è diverso da quello delle femmine.

Nei cheloni tali differenze morfologiche ed anatomiche riguardano la forma del piastrone (la parte ventrale del corpo) e della coda. Nei maschi, il piastrone è infatti più concavo rispetto a quello delle femmine, che invece è piatto. La coda dei maschi è poi grande e tozza, mentre quella delle femmine è sottile e corta.

Un ulteriore aspetto a cui fare riferimento è la posizione della cloaca rispetto alla coda: nei maschi la cloaca è vicina alla punta della coda, mentre nelle femmine è più vicina al margine del piastrone. La cloaca è l’orifizio tramite il quale i cheloni (e i rettili in generale) svolgono sia la funzione di escrezione (di feci e di acido urico) che la funzione riproduttiva.

Nell’accoppiamento, il maschio sale sul dorso della femmina e le code si uniscono, sovrapponendo le cloache: risulta così intuitivo il vantaggio dei diversi caratteri sessuali secondari nel facilitare la posizione dell’accoppiamento.

Leggi anche: Anatomia comparata dell’apparato riproduttore maschile e femminile.

Conclusione

Nell’attuale scenario di riscaldamento globale, i risultati dei test di laboratorio sulla relazione tra temperatura e rapporto dei sessi suonano allarmanti. I cheloni popolano la Terra da circa 200 milioni di anni e i meccanismi di adattamento tengono conto di un ambiente in equilibrio dinamico. Sotto la spinta antropica, troppo repentina, molte specie hanno allora bisogno di azioni urgenti di conservazione.

Referenze

  1. Lawson L., & Rollinson N. (2019). Artificial incubation in species with temperature-dependent sex determination. How hot is too hot?. BioRxiv 791202;
  2. Janzen, F. J., & Paukstis, G. L. (1991). Environmental sex determination in Reptiles: ecology, evolution and experimental design. The Quarterly Review of Biology 66(2): 149-179.
  3. Rees, A. F., & Margaritoulis, D. (2004). Beach temperatures, incubation durations and estimated hatchling sex ratio for loggerhead sea turtle nests in southern Kyparissia Bay, GreeceTestudo6(1), 23-36;
  4. Spotila J.R. et al. (1994). Effects of incubation conditions on sex determination, hatching success and growth of hatchling destert tortoises, Gopherus agassizii. Herpetological Monographs 8: 103-116.

Immagine di copertina da PxHere.

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