La fecondazione è il processo attraverso il quale si ha l’unione dello spermatozoo e della cellula uovo, cioè le cellule germinali maschili e femminili. L’uovo fecondato è detto zigote e vi sono riuniti il materiale genetico materno e paterno. Lo zigote successivamente va incontro a numerose divisioni, in un processo che prende il nome di sviluppo, dando origine al nuovo individuo.
Affinché avvenga la fecondazione lo spermatozoo deve penetrare nell’uovo e perché ciò succeda è necessaria una serie di eventi, fra cui il riconoscimento e il legame dello spermatozoo con l’uovo. Quest’ultimo, nei mammiferi, è circondato da un involucro protettivo molto spesso chiamato zona pellucida. Il riconoscimento e il legame fra spermatozoo e uovo avviene proprio a livello di questo involucro.
La zona pellucida è una delle principali barriere che impediscono la fecondazione tra specie diverse. Lo spermatozoo può attraversare questo spesso involucro solo se alcuni suoi recettori di membrana (cioè particolari molecole poste sulla sua superficie esterna) interagiscono con glicoproteine (proteine legate a zuccheri) di cui essa è composta. Tale interazione è specie specifica, cioè si ha soltanto se i due gameti (cellule germinali maschili e femminili) appartengono alla stessa specie. Ciò significa che non è solo lo sbilanciamento cromosomico a impedire la fecondazione tra specie diverse, anche perché lo sbilanciamento cromosomico in se non impedirebbe la fecondazione (intendendo per fecondazione l’unione di due gameti seguita dalla fusione dei loro materiali nucleari) quanto invece la formazione di uno zigote vitale, che vada incontro ad uno sviluppo regolare dando origine ad un nuovo individuo. Un ruolo importante lo ha anche, ma non solo, il riconoscimento tra spermatozoo e uovo che avviene a livello della zona pellucida.
Negli organismi a riproduzione gametica (sessuale) ogni specie tende a conservare la propria identità genetica e quindi mantenere un pool genetico simile tra i diversi componenti della stessa specie. Quindi una specie, secondo la stessa definizione biologica di specie, viene caratterizzata e definita dalla possibilità di incrocio tra i membri che ne fanno parte, dando origine a prole feconda. La formazione di incroci tra specie diverse, cioè la formazione di ibridi, è impedita da meccanismi di isolamento ovvero da barriere riproduttive.
I meccanismi di isolamento rientrano in due categorie: quelli che impediscono gli accoppiamenti interspecifici e quindi la formazione dello zigote, che vengono detti prezigotici e quelli che diminuiscono l’esito positivo di accoppiamenti interspecifici, che vengono detti postzigotici.
Tra i meccanismi prezigotici abbiamo:
- Isolamento temporale, si ha quando due potenziali partners in condizione di potersi riprodurre per incrocio non si incontrano a causa di differenze nelle rispettive stagioni riproduttive;
- Isolamento provocato dall’habitat, si ha quando i due potenziali partners utilizzano differenti habitat per la riproduzione;
- Isolamento etologico, si basa sulla ricezione e produzione di stimoli particolari da parte dei partners, in occasione del corteggiamento, che possono essere prodotti e recepiti solo da maschi e femmine della stessa specie. Un esempio sono i feromoni che giocano un ruolo determinante nel riconoscimento specifico di animali quali insetti e mammiferi;
- Isolamento meccanico/anatomico, impedisce o limita il trasferimento degli spermatozoi grazie a specifiche differenze anatomiche dei rispettivi genitali. Differenze nella forma e nelle dimensioni relative dei genitali possono rendere impossibile o molto difficoltosa la copulazione;
- Isolamento gametico, riguarda proprio la differenza tra gameti di specie diversa e quindi l’impossibilità, ad esempio, di interazioni tra spermatozoo e uovo a livello della zona pellucida. Inoltre, negli animali a fecondazione interna (come i mammiferi), gli spermatozoi possono incontrare reazioni antigeniche (immunitarie) nei dotti genitali femminili, venendo così inattivati prima di avere qualche possibilità di raggiungere l’uovo.
Se queste barriere non dovessero funzionare intervengono quelle postzigotiche: i partners portano a compimento la copula ma, o nessuna prole viene generata oppure la prole eventualmente prodotta presenta vitalità e fertilità molto ridotte o nulle. Quest’ultimo è il caso dell’incrocio interspecifico tra cavallo e asino che dà origine a ibridi quali il mulo e il bardotto.
In conclusione: non è solo lo sbilanciamento cromosomico a impedire la produzione di ibridi risultanti da fecondazione interspecifica, in quanto agiscono vari altri meccanismi, detti di isolamento, compresa l’interazione dei recettori dello spermio con alcune glicoproteine della zona pellucida, meccanismo che è quindi specie specifico. Va comunque detto che, in rari casi, come ad esempio nel mulo e nel bardotto, in cui l’accoppiamento avviene tra specie molto vicine (in questo caso cavallo e asino), la fecondazione interspecifica può andare a buon fine, ma l’ibrido non sfugge comunque ai meccanismi postzigotici e, rimanendo nell’esempio del mulo, questo risulta assolutamente sterile.