È nato prima l'Uovo o la Gallina?

È nato prima l'uovo o la gallina?
Per un biologo è semplice rispondere a questo celebre dilemma. La gallina è un uccello, gli uccelli discendono dai rettili, anche i rettili si riproducono per mezzo delle uova, quindi se per "nascere" intendiamo "comparire in un certo momento nella scala evolutiva" è indubbiamente nato prima l'uovo della gallina. Ma la domanda si potrebbe riproporre tale e quale per i rettili e poi ancora per i pesci passando per gli anfibi via via risalendo lungo il percorso evolutivo, e qui la faccenda si complica. Bisogna innanzitutto riformulare la domanda in termini corretti: è nato prima l'uovo o l'organismo diploide che lo produce?
Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima capire cos'è un uovo e cos'è un organismo diploide. L'uovo è il gamete femminile, complementare allo spermio che è il gamete maschile. Ma i gameti primitivi non erano suddivisibili fin dal principio in maschio e femmina. La riproduzione avveniva (ed ancora oggi avviene nelle alghe) attraverso la fusione di due gameti citologicamente uguali, non distinguibili in maschio e femmina e convenzionalmente indicati con il segno "+" e "-". Uova e spermi sono il risultato di due strategie ecologiche alternative, denominate r-K, che in estrema sintesi consistono nell'investire le proprie risorse in pochi prodotti di alto costo oppure in tanti prodotti di basso costo. Le due strategie, sebbene contrapposte, possono rilevarsi entrambe vincenti, i gameti che hanno intrapreso la strada della moltitudine a basso costo sono diventati spermi, e gli organismi che li producono si chiamano "maschi"; i gameti che hanno intrapreso la strada del poco ma buono sono diventati uova e gli organismi che il producono si chiamano "femmine". La coesistenza di queste due strategie contrapposte all'interno di un'unica specie non deve perplimere: il medesimo genoma contiene le informazioni per produrre individui specializzati in diverse funzioni, il caso estremo è rappresentato dalle formiche composte da caste di individui morfologicamente diversi fra loro (per esempio, operaie, soldati, regina) ma che condividono l'identico DNA.
Quindi, dacché le uova sono comparse dopo i primi gameti indistinti, allora la risposta alla nostra domanda è: sono nati prima gli organismi diploidi delle uova.
Ma il dilemma si può ancora ripresentare in questo modo: sono nati prima gli organismi diploidi o i gameti?
Un diploide è un organismo provvisto di un genoma doppio, un aploide invece è un organismo che ha una singola copia del genoma. Questa condizione è una conseguenza della riproduzione sessuale. Le specie che si riproducono sessualmente presentano un'alternanza di generazione: i diploidi producono aploidi dimezzando il numero di cromosomi, a loro volta due aploidi si fondono insieme per produrre un diploide raddoppiando il numero di cromosomi. Negli animali la fase aploide è ridotta ad una singola cellula, il gamete, che ha una vita effimera, mentre nelle piante gli aploidi possono diventare organismi pluricellulari di grandi dimensioni e vivere molto a lungo (i pini ad esempio).
Ma l'organismo ancestrale che iniziò a riprodursi sessualmente era diploide o aploide? La domanda giusta da porre quindi non è se è nato prima l'uovo o la gallina bensì quella che sta a monte di tutto: sono nati prima gli aploidi o prima i diploidi?
Per rispondere dobbiamo osservare ciò che avviene nei procarioti. Purtroppo i procarioti sono molto diversificati, alcuni di essi sono aploidi, altri invece sono poliploidi, ovvero presentano molte copie del genoma e non soltanto due come i diploidi. Sapendo questo dobbiamo chiederci: il primo atto di riproduzione sessuale è nato con un dimezzamento del DNA (meiosi) o con una fusione di due DNA affini (cariogamia)?
Qui lasciamo l'ambito della conoscenza scientifica ed entriamo nel campo delle ipotesi. Usiamo il pensiero sistemico e aggrappiamoci a quello che già sappiamo: (1) come si svolge la riproduzione nei batteri; (2) Cos'è la simbiosi; (3) Cos'è il rasoio di Occam.
(1) I batteri si riproducono per scissione binaria, il loro DNA si replica dopodiché avviene la citodieresi e da una singola cellula se ne formano due identiche. Nei batteri la riproduzione non coincide dunque con un aumento della variabilità genetica come invece accade nella riproduzione sessuale. Nei batteri lo scambio di geni si effettua con un processo indipendente dalla riproduzione, denominato Coniugazione, che si svolge mediante un pilus, che altro non è che un tubulo che collega due cellule batteriche e attraverso il quale passa il materiale genetico (solo frammenti di cromosoma e non una copia intera come avviene nella cariogamia degli eucarioti). La riproduzione sessuale appare radicalmente diversa sia dalla riproduzione asessuale sia dalla coniugazione batterica, quindi presumo che essa non si sia evoluta né dalla prima né dalla seconda ma che sia invece comparsa in modo indipendente.
(2) I mitocondri e i cloroplasti, organelli delle cellule eucariotiche, derivano da un evento anomalo di fagocitosi. Un organismo unicellulare fagocitò un altro organismo unicellulare e anziché digerirlo lo trattenne al suo interno come simbionte. Può essere che la prima riproduzione sessuale si sia verificata in modo simile? Ovvero dall'associazione di due cellule affini entrambe aploidi?
(3) Il rasoio di Occam è uno strumento del pensiero razionale a cui la biologia ricorre in mancanza di prove scientifiche. Esso viene usato quando ci sono due o più spiegazioni alternative e suggerisce che la spiegazione meno complessa è quella più probabile, perché è più probabile che si siano verificati meno eventi fortuiti rispetto a tanti eventi fortuiti. Quindi la spiegazione che richiede meno eventi è più probabilmente quella esatta. Allora chiediamoci: è più complesso, ovvero richiede la comparsa o il preadattamento di più enzimi e più reazioni chimiche, il dimezzamento del DNA o la fusione di due genomi? Rispondendo a questa domanda si può determinare quale sia stato il primo atto della riproduzione sessuale.