La nascita di gemelli attaccati, comunemente indicati con il termine di siamesi, è un evento molto raro in natura noto da secoli ma le cui origini non sono ancora del tutto chiaro. Si ritrovano personaggi e animali con due teste nella mitologia Greca e Romana, nell'araldica e in molte storie medioevali, probabilmente suggerite dall'osservazione di eventi naturali.

I gemelli uniti non sono una peculiarità della nostra specie, ma si ritrovano anche in altri animali, dai serpenti ai mammiferi, comprese le balene. Esistono due tipi principali di gemelli, quelli monozigoti e quelli dizigoti. Mentre i primi derivano da un unico embrione che si divide dando luogo a due individui identici, i secondi derivano dalla fecondazione simultanea di due cellule uovo con due spermatozoi e danno luogo a due individui che hanno tratti diversi.

I gemelli siamesi sono monozigoti che si sono divisi tardivamente rispetto alla possibilità di nascere come individui completi e indipendenti. Nell'uomo, gli embrioni che si dividono entro il nono giorno di vita embrionale danno luogo a individui separati. Questo è possibile perché le cellule che compongono gli embrioni sono ancora a uno stato molto precoce, non hanno ancora deciso il proprio destino e possono moltiplicarsi in modo indefinito. Proprio per questo, non sono ancora organizzate in strutture che daranno origine ai tessuti e agli organi interni degli adulti.

Dopo il nono giorno, iniziano a formarsi delle strutture più organizzate, per cui le divisioni dell'embrione che si verificano dopo questo termine portano alla nascita di individui che hanno in comune le strutture in questione. In particolare, gli embrioni dei gemelli siamesi hanno in comune due membrane, l'amnios e il corion, strutture importanti che racchiudono e proteggono l'embrione durante lo sviluppo (gli altri gemelli hanno ciascuno un proprio amnios, mentre possono condividere il corion, se la divisione avviene dopo il quinto giorno ma prima del nono).

Il motivo per cui avvenga questa divisione non è noto, si ipotizza che sia influenzata da alcuni fattori ambientali e dall'attivazione di determinati programmi genici (ma non sembra essere un carattere ereditario). Per esempio, in natura è stato osservato che la presenza di determinati ormoni specifici in certe specie animali aumenta il numero di nascite di gemelli. In laboratorio sono stati indotti artificialmente diversi tipi di gemelli siamesi nei topi agendo su fattori di diversa natura che hanno determinato un cambiamento nell'attività di alcune zone del genoma chiamate “organizzatori”. Queste zone sembrerebbero essere responsabili della programmazione delle varie cellule durante lo sviluppo embrionale.

Nelle rane sono stati individuati anche dei geni che se alterati non permettono a questa regione di funzionare correttamente e inducono la nascita di gemelli attaccati. È probabile che meccanismi analoghi avvengano anche nell'uomo, anche se gli studi non sono ancora sufficientemente approfonditi per poterlo stabilire. Inoltre, in laboratorio sono stati fatti negli anni Sessanta degli esperimenti su anfibi che hanno dimostrato la possibilità di ottenere gemelli siamesi dall'unione di due embrioni. Si tratta di un esperimento interessante, anche se non è quello che si verifica in natura, perché evidenzia come le nostre cellule siano relativamente plasmabili fino a un determinato stadio di vita embrionale. Questo esperimento, e altri analoghi, tra cui la clonazione delle rane, ha permesso di arrivare a comprendere i meccanismi di funzionamento delle cellule staminali embrionali.

Dal punto di vista statistico, la frequenza con cui si originano è relativamente elevata ed è di 1 su 40 000, ma pochi di essi nascono: infatti, la frequenza è di 1 su 200 000 nati vivi. Non sono documentati casi di più di due siamesi nati attaccati. I gemelli siamesi sono classificati in base al punto di attacco (che ne determina, ovviamente, la capacità di vivere e, in alcuni casi, anche la possibilità di essere separati chirurgicamente). Principalmente si dividono in quelle che non coinvolgono mai cuore e ombelico e quelle che coinvolgono sempre l'ombelico. A parte, sono classificate quelle “anomale”, in cui uno dei due embrioni è malformato o interno all'altro.

Dal punto di vista storico, nel Seicento la loro nascita era imputata a cause disparate tra cui superstizioni di varia natura (il tipo di alimentazione, come la madre stava seduta, le cose che vedeva, l'intervento del diavolo), che sono rimaste a lungo nell'immaginario collettivo, e non solo. Un'interessante aneddoto riguarda i gemelli più famosi della storia, Chang ed Eng, nati nel 1811 nel Siam (da cui la denominazione “siamesi”). Dopo essere emigrati negli Stati Uniti hanno lavorato a lungo nel circo Barnum, si sono sposati con due sorelle e hanno avuto numerosi figli. Fecero un tour in tutta l'Europa, anche alla ricerca di un equipe medica in grado di dividerli, ma gli fu vietato l'ingresso in Francia poiché si temeva un influenza negativa sulle gravidanza. Al di là di questo aneddoto, i due gemelli, come altri dopo di loro, hanno reso evidente al mondo, grazie alla loro celebrità, che anche nella loro situazione era possibile avere una vita normale, seppur molto particolare. Questo ha cambiato molto il modo di approciare questo problema e ha fatto nascere nuovamente dei filoni di ricerca scientifici su questo argomento, sopiti dalle superstizioni nei secoli precedenti.