Fecundación para niños

La fecundación es un proceso muy importante en la reproducción sexual. Es cuando dos células especiales, una masculina (llamada espermatozoide) y otra femenina (llamada óvulo), se unen. Al unirse, forman una nueva célula llamada cigoto. Este cigoto tiene información genética de ambos padres.

El objetivo principal de la fecundación es combinar los genes de los dos padres y dar inicio a la formación de un nuevo ser vivo.

En el caso de las plantas con semillas, primero ocurre la polinización. En este proceso, el polen (que contiene las células masculinas) es transportado por el viento o los insectos hasta la parte femenina de la flor. Después de la polinización, ocurre la fecundación, que es la unión de las células reproductoras.

¿Cómo ocurre la Fecundación?

Aunque los detalles pueden variar mucho entre las diferentes especies, hay cuatro pasos clave que siempre ocurren en la fecundación:

• El primer paso es el contacto y reconocimiento entre la célula masculina y la femenina. Esto es muy importante para asegurar que sean de la misma especie.
• Luego, se controla la interacción para que solo una célula masculina se una con la femenina. Esto evita que muchas células masculinas intenten unirse a la vez.
• Después, el material genético de ambas células se une.
• Finalmente, se forma el cigoto y comienza su desarrollo, que es el inicio de la embriogénesis (la formación del embrión).

Tipos de Fecundación

Según las células que se unen

• Fecundación isogámica: Las dos células que se unen son idénticas en tamaño y forma. Esto ocurre en algunos organismos muy pequeños, como ciertos protozoos.
• Fecundación anisogámica: Las dos células son diferentes en tamaño y forma. Una es masculina y la otra femenina. Este es el tipo más común en la mayoría de los seres vivos.
• Fecundación oogámica: Es un tipo de anisogámica donde la célula femenina es muy grande e inmóvil. Además, aporta todos los nutrientes para el futuro cigoto. La célula masculina es pequeña y se mueve.

Según los individuos que participan

La fecundación cruzada en plantas de guisantes, estudiada por Gregor Mendel.

• Fecundación cruzada: Cada célula reproductora viene de un individuo diferente. Por ejemplo, en los caracoles terrestres, dos individuos pueden fecundarse mutuamente.
• Autofecundación: Las dos células reproductoras provienen del mismo individuo. Esto es común en algunas plantas con flores, que a menudo tienen partes masculinas y femeninas en la misma flor. A veces, estas plantas también pueden tener fecundación cruzada.

Según dónde ocurre la Fecundación

• Fecundación interna: Las células masculinas entran al cuerpo de la hembra para unirse con las células femeninas. Esto ocurre dentro del cuerpo de la madre. Según cómo se desarrolle el nuevo ser, los animales se clasifican en:
  • Ovíparos: La fecundación es interna, pero el desarrollo del embrión ocurre fuera del cuerpo de la madre, dentro de un huevo con cáscara. Ejemplos son las aves, muchos reptiles y algunos invertebrados.
  • Ovovivíparos: La fecundación es interna y el embrión se desarrolla parcialmente dentro de la madre, pero luego sale para completar su desarrollo fuera. Los marsupiales (como los canguros) son un ejemplo; sus crías nacen muy pequeñas y terminan de crecer en una bolsa especial.
  • Vivíparos: La fecundación es interna y el desarrollo del embrión ocurre completamente dentro del cuerpo de la madre. Los mamíferos (como los humanos) son vivíparos.
• Fecundación externa: Es común en animales acuáticos. Las células reproductoras son liberadas al agua, donde se unen.
  • Peces: La hembra libera los óvulos al agua y el macho libera los espermatozoides para fecundarlos. Los huevos flotan o se pegan al fondo. Algunos tiburones tienen fecundación interna.
  • Anfibios: Son ovíparos y tienen fecundación externa. El macho abraza a la hembra, que libera los óvulos al agua. Luego el macho deposita sus espermatozoides sobre ellos. Los huevos son blandos y se secan rápido, por eso los ponen en el agua o lugares húmedos. Las crías (renacuajos) no se parecen a los padres y sufren metamorfosis para convertirse en adultos.

Reconocimiento entre las células masculinas y femeninas

Diagrama de la reacción acrosómica en erizos de mar.

Para que la fecundación ocurra, suceden varios pasos importantes:

• La célula femenina libera sustancias químicas que atraen a la célula masculina.
• La célula masculina libera enzimas de una parte llamada vesícula acrosómica.
• La célula masculina se une a la capa que rodea a la célula femenina.
• La célula masculina atraviesa esta capa protectora.
• Finalmente, las membranas de ambas células se unen.

Fecundación en plantas

Moras durante la fertilización. Algunas siguen activas mientras que otras ya han recibido el polen y están marchitas.

Gimnospermas

Las gimnospermas (como los pinos) tienen flores masculinas y femeninas separadas. Las flores femeninas forman conos y contienen óvulos con células femeninas. Las flores masculinas forman conos y producen granos de polen, que contienen las células masculinas. Los granos de polen tienen sacos de aire que les ayudan a dispersarse. Cuando un grano de polen llega a una flor femenina, puede tardar hasta un año en germinar. Luego, forma un tubo que llega hasta la célula femenina. Uno de los gametos masculinos se une con la célula femenina para formar el cigoto. El embrión se desarrolla dentro de la semilla, que está protegida y tiene reservas de alimento. Las semillas se liberan hasta dos años después de que aparecen las flores.

Angiospermas

Después de que el carpelo de una flor angiosperma es polinizado, el grano de polen germina. Esto ocurre gracias a un líquido dulce que libera el estigma (la parte superior del pistilo). Del grano de polen crece un tubo polínico que se abre camino a través del estilo (la parte alargada del pistilo) hasta llegar al saco embrionario dentro del óvulo. Las células masculinas viajan por este tubo polínico. Cuando llegan al óvulo, una de ellas se une con la célula femenina y otra se une con otras células para formar el tejido de reserva. Este proceso se llama doble fecundación. Aunque muchos granos de polen pueden llegar al estigma, solo uno suele lograr la fecundación de cada óvulo. Después de la fecundación, el ovario de la flor empieza a crecer y se convierte en el fruto. Si el fruto tiene varias semillas, significa que varios óvulos fueron fecundados por diferentes granos de polen.

Fecundación en invertebrados

Los invertebrados tienen diferentes formas de reproducirse.

Reproducción asexual

En la reproducción asexual, un solo organismo puede crear descendencia sin la unión de células masculinas y femeninas. Esto puede ocurrir por procesos como la división celular o la fragmentación. Una ventaja de este tipo de reproducción es que permite producir muchos descendientes rápidamente cuando las condiciones del ambiente son favorables, aprovechando los recursos disponibles. Un ejemplo son los corales, que forman colonias de esta manera.

Reproducción sexual

En la reproducción sexual, se forman células especiales (gametos) mediante un proceso llamado meiosis. Luego, dos de estas células se unen para formar un cigoto. La mayoría de los invertebrados liberan sus gametos al medio ambiente, que suele ser el agua, y allí ocurre la fecundación externa. Para que esto funcione, es crucial que los huevos y los espermatozoides se liberen al mismo tiempo. Se cree que factores como la temperatura del agua, la luz, la cantidad de alimento disponible y el ciclo lunar pueden influir en esta sincronización. Aunque la mayoría de los invertebrados tienen fecundación externa, algunos la realizan internamente. Estos organismos suelen tener sistemas reproductores más complejos para facilitar este proceso.

Fecundación en mamíferos

La fecundación en mamíferos es interna. El sistema reproductor femenino es muy importante, ya que ayuda a los espermatozoides a llegar a la trompa de Falopio gracias a los movimientos musculares del útero. Cuando los espermatozoides llegan a la ampolla de la trompa de Falopio, se vuelven capaces de fecundar. En los mamíferos, la fecundación activa el óvulo para que complete su desarrollo y el material genético de la madre se prepare para unirse con el del padre. El óvulo está cubierto por varias capas protectoras. El espermatozoide está diseñado para activar el óvulo e introducir su material genético. Tanto el óvulo como el espermatozoide están especializados para la fecundación. El óvulo tiene mecanismos para evitar que más de un espermatozoide lo fecunde (esto se llama bloqueo de polispermia). Esto es necesario porque si muchos espermatozoides entraran, el desarrollo del embrión sería anormal.

Preparación de los espermatozoides

Después de que los espermatozoides entran al sistema reproductor femenino, pasan por un proceso de "capacitación". Esto los prepara para la fecundación, eliminando ciertas barreras. Durante la capacitación, ocurren cambios en la membrana del espermatozoide, lo que le permite realizar la "reacción acrosómica" (liberación de enzimas) y moverse de manera más efectiva. Se ha observado que los espermatozoides no capacitados se unen a las células de la trompa de Falopio hasta que completan su capacitación y se desprenden. Esto podría ayudar a alargar la vida de los espermatozoides y asegurar que haya espermatozoides listos cuando el óvulo sea liberado.

Movimiento de los espermatozoides

Los espermatozoides pueden moverse de dos maneras:

• Movimiento activo: El espermatozoide se mueve por sí mismo usando su cola (flagelo).
• Movimiento pasivo: Las contracciones del útero de la hembra ayudan a empujar a los espermatozoides hacia el óvulo.

En diferentes partes del sistema reproductor femenino, se liberan sustancias que pueden influir en el movimiento de los espermatozoides. Por ejemplo, en algunos animales, los espermatozoides se vuelven "hiperactivos" y nadan más rápido, lo que les ayuda a moverse a través de los fluidos más densos de las trompas de Falopio.

Barreras que superan los espermatozoides

La capacitación permite al espermatozoide superar varias barreras para llegar al óvulo. La primera barrera es una capa de células y ácido hialurónico. El espermatozoide usa una enzima llamada hialuronidasa para atravesarla. La segunda barrera es la zona pelúcida, una capa de glucoproteínas. El espermatozoide la penetra gracias a la reacción acrosómica, que libera enzimas de su cabeza.

La zona pelúcida

La zona pelúcida es una capa protectora alrededor del óvulo. Tiene dos funciones principales: permite que el espermatozoide se una a ella y ayuda a iniciar la reacción acrosómica. Esta capa tiene proteínas especiales (ZP1, ZP2 y ZP3). La ZP3 es muy importante porque es el receptor al que se une el espermatozoide de la misma especie.

Unión del espermatozoide con el óvulo

Cuando el espermatozoide se une a la zona pelúcida, se activa la reacción acrosómica. Las enzimas liberadas por el espermatozoide disuelven un pequeño agujero en la zona pelúcida, permitiendo que el espermatozoide avance. Después de atravesar la zona pelúcida, el espermatozoide se une a la membrana del óvulo y sus membranas se fusionan. El contenido del espermatozoide entra en el óvulo. Para evitar que más de un espermatozoide entre (polispermia), tan pronto como el primer espermatozoide se une al óvulo, se liberan unas sustancias llamadas gránulos corticales. Estas sustancias endurecen la zona pelúcida y evitan que otros espermatozoides se unan.

Activación del óvulo después de la fecundación

La fecundación activa una serie de eventos en el óvulo que dan inicio al desarrollo. Los eventos principales son: el óvulo completa su proceso de división celular, los núcleos del óvulo y el espermatozoide se unen para formar el cigoto, y el óvulo fecundado comienza a dividirse. La activación del óvulo está relacionada con la liberación de iones de calcio dentro del óvulo. Esta "ola de calcio" es necesaria para que el desarrollo comience.

Fecundación en el ser humano

Fecundación

En los seres humanos, la fecundación suele ocurrir en la ampolla, que es una parte de la trompa uterina. Primero, el espermatozoide atraviesa una capa de células que rodea al óvulo hasta llegar a la zona pelúcida. Allí, la cabeza del espermatozoide realiza la reacción acrosómica, que le permite entrar en la zona pelúcida. Se necesita la ayuda de varios espermatozoides para que uno solo logre fecundar el óvulo. Algunos espermatozoides liberan sus enzimas antes de tiempo, despejando el camino para que otros espermatozoides lleguen a la zona pelúcida con su acrosoma intacto y puedan unirse al óvulo. Cuando el espermatozoide se une a la zona pelúcida, se produce la reacción acrosómica. Las enzimas liberadas disuelven la zona pelúcida, permitiendo que el espermatozoide avance. Una vez que el espermatozoide ha atravesado la zona pelúcida, se une a la membrana del óvulo y sus contenidos entran en el óvulo.

Diagrama de las etapas de la fecundación

Es muy importante evitar que más de un espermatozoide entre al óvulo (polispermia). Esto se logra con dos mecanismos:

• Una rápida señal eléctrica en la superficie del óvulo que impide nuevas uniones.
• Una segunda señal que provoca la liberación de sustancias que endurecen la zona pelúcida, bloqueando permanentemente la entrada de más espermatozoides.

Cuando el espermatozoide entra, el óvulo completa su proceso de división celular. En ese momento, se restablece el número normal de cromosomas y se define si el futuro embrión será niño o niña, dependiendo de si el espermatozoide aportó un cromosoma X o un cromosoma Y.

Cigoto

Después de la fecundación, el cigoto (que antes era el óvulo) comienza a dividirse y a desarrollarse.

Fecundación y concepción

Aunque a veces se usan de forma diferente, los términos fecundación y concepción se han considerado sinónimos. Fecundación se refiere a todo el proceso desde que los espermatozoides viajan hasta que encuentran el óvulo y se unen. Concepción se refiere al momento exacto en que el espermatozoide entra en el óvulo y se inician los cambios que darán lugar al desarrollo del embrión. El Diccionario médico-biológico, histórico y etimológico de la Universidad de Salamanca define concepción como el inicio del embarazo, incluyendo la unión del óvulo y el espermatozoide, y la implantación del óvulo fecundado en el útero.

Véase también

En inglés: Fertilization Facts for Kids