Objetivos de aprendizaje
¿Qué es la fertilización?
La fertilización es el proceso por el cual los gametos masculinos y femeninos se fusionan, iniciando el desarrollo de un nuevo organismo.
El gameto masculino o 'esperma' y el gameto femenino 'huevo' u 'óvulo' son células sexuales especializadas, que se fusionan para comenzar la formación de un cigoto durante un proceso llamado reproducción sexual.
El proceso de fertilización en los animales puede ocurrir interna o externamente, una diferencia que está determinada en gran medida por el método de nacimiento. Los seres humanos son un ejemplo de fertilización interna, mientras que la reproducción del caballito de mar es un ejemplo de fertilización externa.
Fertilización externa
La fertilización externa generalmente ocurre en ambientes acuáticos donde tanto los óvulos como los espermatozoides se liberan al agua. Una vez que el esperma llega al óvulo, se lleva a cabo la fertilización.
La mayor parte de la fertilización externa ocurre durante el proceso de desove, donde una o varias hembras liberan sus huevos y los machos liberan esperma en la misma área, al mismo tiempo. La liberación del material reproductivo puede ser provocada por la temperatura del agua o la duración de la luz del día. Casi todos los peces desovan, al igual que los crustáceos (como los cangrejos y camarones), los moluscos (como las ostras), los calamares y los equinodermos (como los erizos de mar y los pepinos de mar).
Las parejas de peces que no se reproducen al aire pueden exhibir un comportamiento de cortejo . Esto le permite a la hembra seleccionar un macho en particular. El desencadenante de la liberación de óvulos y espermatozoides (desove) hace que el óvulo y los espermatozoides se coloquen en un área pequeña, lo que aumenta la posibilidad de fertilización.
La fertilización externa en un ambiente acuático evita que los huevos se sequen. El desove por difusión puede resultar en una mayor mezcla de genes dentro de un grupo, lo que lleva a una mayor diversidad genética y una mayor probabilidad de supervivencia de las especies en un ambiente hostil. Para los organismos acuáticos sésiles como las esponjas, el desove al voleo es el único mecanismo de fertilización y colonización de nuevos ambientes. La presencia de huevos fertilizados y crías en desarrollo en el agua brinda oportunidades para la depredación que resulta en la pérdida de crías. Por lo tanto, los individuos deben producir millones de huevos y la descendencia producida mediante este método debe madurar rápidamente. La tasa de supervivencia de los huevos producidos a través del desove al voleo es baja.
Fertilización interna
La fertilización interna ocurre con mayor frecuencia en animales terrestres, aunque algunos animales acuáticos también usan este método. Hay tres formas en que se produce la descendencia después de la fertilización interna.
La fertilización interna tiene la ventaja de proteger al óvulo fertilizado de la deshidratación en tierra. El embrión está aislado dentro de la hembra, lo que limita la depredación de las crías. La fertilización interna mejora la fertilización de los huevos por un macho específico. Se producen menos crías mediante este método, pero su tasa de supervivencia es más alta que la de la fertilización externa.
| Fertilización externa | Fertilización interna |
| La fusión del gameto masculino (esperma) y el gameto femenino (óvulo) ocurre fuera del cuerpo | La fusión de gametos ocurre dentro del cuerpo. |
| Ambos individuos descargan sus gametos fuera del cuerpo. | Solo el macho descarga espermatozoides en el tracto genital femenino. |
| El desarrollo ocurre fuera del cuerpo. | El desarrollo ocurre dentro del cuerpo. |
| Las posibilidades de supervivencia de la descendencia son menores. Por lo tanto, se produce una gran cantidad de huevos. | Las posibilidades de supervivencia de la descendencia son más. Por lo tanto, se produce una pequeña cantidad de huevos. |
| Por ejemplo, rana, pez | Por ejemplo, humanos, pájaros, vacas, gallinas |
La fertilización de las plantas se produce después de la polinización y la germinación. La polinización se produce mediante la transferencia de polen, que son los microgametos masculinos de las plantas con semillas, que producen el esperma, de una planta al estigma (el órgano reproductor femenino) de otra. El grano de polen absorbe agua y se produce la germinación.
El grano de polen germinado brota un tubo polínico, que crece y penetra en el óvulo (la estructura del huevo de la planta) a través de un poro llamado micropilo. Luego, el esperma se transfiere a través del tubo polínico desde el polen.
En las plantas con flores, tiene lugar un evento de fertilización secundaria. Se transfieren dos espermatozoides de cada grano de polen, uno de los cuales fertiliza el óvulo para formar un cigoto diploide. El núcleo del segundo espermatozoide se fusiona con dos núcleos haploides contenidos dentro de un segundo gameto femenino llamado célula central. Esta segunda fertilización forma una célula triploide, que posteriormente se hincha y desarrolla un cuerpo fructífero.
El proceso de fertilización, que implica la fertilización cruzada entre gametos de dos individuos diferentes, masculino y femenino, se llama alogamia. La autogamia, también conocida como autofertilización, ocurre cuando dos gametos de un individuo se fusionan; esto ocurre en hermafroditas, como gusanos planos y ciertas plantas.
Fertilización de plantas
La fusión de dos unidades reproductoras sexuales diferentes (gametos) se llama fertilización. Este proceso fue descubierto por Strasburger (1884).
1. GERMINACIÓN
Germinación del grano de polen en el estigma y crecimiento del tubo polínico: Los granos de polen alcanzan el estigma receptivo del carpelo por el acto de polinización. Los granos de polen, después de adherirse al estigma, absorben agua y se hinchan. Después del reconocimiento mutuo y la aceptación de los granos de polen, el grano de polen germina (in vivo) para producir un tubo polínico que se convierte en un estigma hacia la cavidad ovárica.
GB Amici (1824) descubrió el tubo polínico en Portulaca oleracea. Generalmente, solo un tubo polínico es producido por un grano de polen (monosifono). Pero algunas plantas, como los miembros de las Cucurbitáceas, producen muchos tubos polisifónicos (polisifonos). El tubo polínico contiene un núcleo vegetativo o núcleo tubular y dos gametos masculinos. Posteriormente, la célula vegetativa se degenera. El tubo polínico llega ahora al óvulo después de pasar por el estilo.
2. ENTRADA DEL TUBO POLEN EN EL OVULO
Después de llegar al ovario, el tubo polínico ingresa al óvulo. El tubo polínico puede ingresar al óvulo por cualquiera de las siguientes rutas:
una. Porogamia: cuando el tubo polínico ingresa al óvulo a través del micropilo, se denomina porogamia . Es el tipo más común, por ejemplo, Lily.
B. Chalazogamia: la entrada del tubo polínico en el óvulo desde la región del chalazal se conoce como chalazogamia. La chalazogamia es menos común, por ejemplo, Casuarina, Juglans, Betula, etc.
C. Mesogamia: el tubo polínico ingresa al óvulo a través de su parte media, es decir, a través del tegumento (p. Ej. , Cucurbita, Populus ) o a través del funículo (p . Ej., Pistacia ).
3. ENTRADA DEL TUBO POLEN EN EL SAC DEL EMBRIÓN
El tubo polínico ingresa al saco embrionario solo desde el extremo micropilar, independientemente de su modo de entrada al óvulo. El tubo polínico pasa entre un sinérgico y los óvulos o entra en uno de los sinérgicos a través del aparato filiforme. Los sinérgicos dirigen el crecimiento del tubo polínico secretando algunas sustancias químicas ( secreción quimiotrópica ). La punta del tubo polínico entra en un sinérgico. El sinérgico penetrado comienza a degenerar. Después de la penetración, la punta del tubo polínico se agranda y se rompe liberando la mayor parte de su contenido, incluidos los dos gametos masculinos y el núcleo vegetativo, en el sinérgico.
4. FERTILIZACIÓN DOBLE
Los núcleos de ambos gametos masculinos se liberan en el saco embrionario. Un gameto masculino se fusiona con el huevo para formar el cigoto diploide. El proceso se llama singamia o fertilización generativa.
El cigoto diploide finalmente se convierte en un embrión. El otro gameto masculino se fusiona con los dos núcleos polares (o núcleo secundario) para formar el núcleo del endospermo primario triploide. El proceso se llama triple fusión o fertilización vegetativa. Estos dos actos de fertilización constituyen el proceso de doble fertilización. La doble fertilización ocurre solo en las angiospermas.
Proceso de fertilización en animales
La fertilización es el proceso en el que un solo espermatozoide haploide se fusiona con un solo óvulo haploide para formar un cigoto. Los espermatozoides y los óvulos poseen características específicas que hacen posible este proceso.
El huevo es la célula más grande producida en la mayoría de las especies animales. Un óvulo humano es aproximadamente 16 veces más grande que un espermatozoide humano. Los huevos de diferentes especies contienen cantidades variables de yema , nutrientes para apoyar el crecimiento del embrión en desarrollo. El óvulo está rodeado por una capa de gelatina , compuesta de glicoproteínas (proteínas que tienen azúcares adheridos), que libera quimioatrayentes específicos de la especie (atractores químicos) que guían a los espermatozoides hacia el óvulo. En los mamíferos, esta capa se llama zona pelúcida . En los mamíferos placentarios, una capa de células foliculares rodea la zona pelúcida. La capa de zona pelúcida / gelatina está separada del huevo por una membrana llamada envoltura vitelina , que se encuentra fuera de la membrana plasmática de la célula. Justo debajo de la membrana plasmática del óvulo hay gránulos corticales, vesículas que contienen enzimas que degradan las proteínas que mantienen la envoltura vitelina alrededor de la membrana plasmática cuando ocurre la fertilización.
El esperma es una de las células más pequeñas producidas en la mayoría de las especies animales. El esperma consta de una cabeza que contiene ADN muy compacto, una cola flagelar para nadar y muchas mitocondrias que proporcionan energía para el movimiento de los espermatozoides. La membrana plasmática de los espermatozoides contiene proteínas llamadas bindina, que son proteínas específicas de la especie que reconocen y se unen a los receptores de la membrana plasmática del huevo. Además del núcleo, la cabeza del esperma también contiene un orgánulo llamado acrosoma, que contiene enzimas digestivas que degradarán la capa gelatinosa / zona pelúcida para permitir que los espermatozoides lleguen a la membrana plasmática del óvulo.
Para asegurarse de que la descendencia tenga solo un conjunto diploide completo de cromosomas, solo un espermatozoide puede fusionarse con un óvulo. La fusión de más de un espermatozoide con un óvulo o poliespermia es genéticamente incompatible con la vida y da como resultado la muerte del cigoto. Hay dos mecanismos que previenen la poliespermia: el "bloqueo rápido" de la poliespermia y la poliespermia de "bloqueo lento".
Los pasos anteriores y otros de la fertilización se analizan a continuación:
