Oliver Sacks e il sesso delle felci

La neurologia e la letteratura hanno reso celebre Oliver Sacks, noto al grande pubblico per i suoi saggi di grande successo tra cui L’uomo che scambiò sua moglie per un cappello. Non tutti sanno che Sacks era anche un appassionato di piante, di quelle tra le più primitive, le felci.

Come si legge su Erba Volant, il libro di Oliver Sacks Diario di Oaxaca impasta «in una matrice a base di osservazioni di campo sulle felci spontanee, sulla botanica […] una serie di micro approfondimenti sulla manifattura della tequila, sulla produzione di coloranti a base di cocciniglia, sulla lavorazione del cacao, sulla storia del mesoamerica precolombiano […] Un po’ come andare in gita, con una guida d’eccezione che apre finestre sulle diverse materie seguite in classe, facendo vedere cose che da toccare, assaggiare, annusare, portare a casa per raccontarle a chi non c’era».

felci riproduzione spore
Le spore delle felci sono prodotte per meiosi all’interno di apposite strutture chiamate sporangi. Gli sporangi sono a loro volta raccolti in gruppi detti sori. Nella foto i sori sono le strutture arancioni distribuite in maniera irregolare sulla pagina inferiore della fronda.

La passione per le felci ereditata dalla madre e dal nonno portarono Oliver Sacks a compiere un viaggio in Messico in compagnia dei soci dell’American Fern Society. Come lui stesso racconta, i botanici membri di questo gruppo sono appassionati del «mondo verde e inodore delle felci, un mondo antico, anteriore alla comparsa dei fiori» per la sua modestia, dove gli organi riproduttivi, gli stami e i pistilli che compongono i fiori, «non vengono sfrontatamente ostentati, ma sono celati con una certa delicatezza sotto il fogliame». La riproduzione delle felci è rimasta un mistero per molto tempo dopo la scoperta della sessualità delle piante a fiore. Si credeva avessero i semi ma nessuno era mai riuscito a trovarli. Lo stesso Linneo, il grande catalogatore della natura vissuto nel XVIII secolo, non sapeva come si riproducessero le felci, e coniò il termine crittogame – dal greco κρυπτός, kryptos, ‘nascosto’ e γαμέω, gameein, ‘nozze’ «per sottolineare la segretezza, il mistero della loro riproduzione».

felci spore
In alcuni casi i sori formano strutture lineari (come nella foto), in altri ricoprono il margine della fronda. La maggior parte delle felci sono isosporee, perché producono spore uguali tra loro che germinano in sporofiti in grado di produrre gameti sia maschili che femminili. Alcune invece producono due diversi tipi di spore, microspore e macrospore, che danno origine a gametofiti rispettivamente maschili e femminili.

Fu solo nel secolo scorso che si scoprì dell’esistenza della generazione responsabile della riproduzione sessuale delle felci. Questa è una piccolissima pianta, passata fino ad allora inosservata per le sue dimensioni e il suo aspetto, molto diverso da quello della generazione che li produce. Viene chiamata gametofito, e si avvicenda alla generazione dominante in quella che viene definita alternanza di generazioni.
Per capire meglio il ruolo del gametofito cominciamo con l’osservazione del ciclo riproduttivo una specie che non ha generazioni alterne, la nostra. L’uomo ha 46 cromosomi, e per riprodursi genera gameti maschili e femminili attraverso la meiosi, un processo che dimezza il numero di cromosomi delle cellule. Gli ovuli e gli spermatozoi si uniscono durante la fecondazione a formare un embrione in cui il numero di cromosomi è ripristinato a 46. Abbiamo quindi un doppio corredo genetico, di origine paterna e materna, e siamo per questo una specie diploide che produce gameti aploidi, che possiedono la metà dei cromosomi.

felce spore sori lineari
In questo caso i sori lineari sono paralleli e ordinati lungo le venature della fronda. In molte felci, tutte le fronde sono in grado di produrre spore, in altre solo alcune fronde specializzate sono in grado di farlo.

Anche nelle felci la generazione dominante, cioè quella che siamo abituati a vedere nei boschi e nei giardini, possiede un corredo cromosomico doppio. Questa generazione è chiamata sporofito perché dopo la meiosi non produce gameti ma spore, che sono raccolte in gruppi «celati con una certa delicatezza» sotto le foglie. Formano le caratteristiche strutture tonde o lineari tra il giallo e il marrone che e si trovano sulla pagina inferiore delle foglie delle felci. Quando sono disperse, le spore non sono immediatamente fecondate (come succede per i nostri gameti) ma si dividono e proliferano a formare un organismo indipendente, il piccolo gametofito aploide. Come suggerisce il nome, è questa la generazione responsabile della produzione dei gameti. Così come negli animali, quelli maschili hanno una ‘coda’ per nuotare fino alla cellula uovo, conservata all’interno del corpo del gametofito. In presenza di adeguate quantità d’acqua che permetta agli spermatozoidi maschili di spostarsi, la fecondazione può avvenire per originare una nuova generazione con doppio corredo genetico, una nuova generazione sporofitica.

Le piante a fiore discendono da antenati simili alle modeste felci, ma hanno evoluto sofisticati appariscenti strutture sessuali, i fiori appunto, grazie ai quali si sono guadagnate il nome di fanerogame – dal greco φανερός, phaneros, ‘evidente’ e γαμέω, gameein, ‘nozze’. I fiori rispondono all’esigenza di consentire la fecondazione in assenza di un mezzo acquoso, ad esempio con la collaborazione degli insetti impollinatori che svolgono questa funzione essenziale per la sopravvivenza delle piante in cambio di un po’ di nettare. Nelle piante a fiore il gametofito è ancora più piccolo, e non è autosufficiente. Le spore non sono disperse nell’ambiente si dividono all’interno della pianta madre a formare strutture di poche cellule: il polline – gametofito maschile, e il sacco embrionale – gametofito femminile, all’interno dei quali sono prodotti i gameti. Quelli maschili hanno perso la capacità di nuotare e sono trasportati fino agli ovuli all’interno dei granuli pollinici. Qui avviene la fecondazione e la formazione del seme, la nuova generazione diploide.

Gametofito felce
Il gametofito, o protallo, è la struttura laminare sulla sinistra. La fecondazione avvenuta al suo interno ha prodotto una nuova generazione diploide, lo sporofito (di cui si vede la prima foglia sulla destra).

Le prime piante che hanno colonizzato la terraferma, molto prima delle felci, sono stati i muschi. In questo caso la generazione dominante, quella che forma i morbidi tappeti che ricoprono le rocce e i tronchi nei boschi è il gametofito, che possiede un corredo cromosomico singolo e produce le cellule sessuali. Lo sporofito è limitato alla piccola capsula sorretta da un filamento che vediamo spuntare dai tappeti di muschio.
Nel corso dell’evoluzione delle piante terrestri osserva una progressiva riduzione delle dimensioni e della durata della vita del gametofito: nei muschi è la generazione dominante, nelle felci è una piccola pianta laminare, nelle piante a fiore è composto da pochissime cellule dipendenti dalla pianta madre. Parallelamente, si assiste ad un cambiamento del meccanismo di dispersione delle nuove generazioni. Nei muschi e nelle felci è affidato alle spore, che sono rilasciate nell’ambiente per generare tappeti o protalli su cui cresceranno i gametofiti. Nelle piante a fiore la produzione di spore, lo sviluppo dei gametofiti, la produzione dei gameti e la fecondazione avvengono in sequenza all’interno della pianta madre, e la nuova generazione viene dispersa nell’ambiente sotto forma di seme.

muschio gametofito
Al contrario di quanto avviene nelle felci e nelle piante a fiore, nei muschi la generazione dominante è quella aploide, il gametofito, che forma ‘tappeti’ come quello nella parte bassa dell’immagine. Lo sporofito è costituito invece dalla capsula che contiene le spore e dal penduncolo che lo collega al gametofito da cui dipende.

Fonti:
– Oliver Sacks, Diario di Oaxaca, Adelphi edizioni 2015. 1a edizione 2002
– P. H. Raven et al., Biologia delle piante, Zanichelli

Foto:
Liz West, CC BY 2.0Wikimedia CommonsCindy Sims ParrCC BY-SA 2.0Wikimedia Commons; George Shepherd, CC BY-NC-SA 2.0Wikimedia Commons

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