La fecundación es un proceso complejo y fascinante que marca el inicio de una nueva vida. Desde la selección del espermatozoide hasta la implantación del embrión, cada etapa está llena de maravillas y desafíos biológicos. Este artículo explorará en detalle este viaje crucial, revelando los secretos de la concepción y los factores que influyen en el éxito del embarazo.
Representación gráfica del proceso de fecundación.
El Mito del Espermatozoide Más Rápido
Existe un mito popular que afirma que el espermatozoide más veloz es el que fecunda el óvulo. Sin embargo, la realidad es mucho más compleja. El óvulo juega un papel activo y determinante en el proceso de fecundación.
En verdad, el óvulo está rodeado de una capa exterior translúcida conocida como membrana pelúcida. Esta actúa como una barrera defensora de la célula que la protege de elementos extraños y evita que, una vez un espermatozoide la atraviesa, otros entren a posteriori. Además, cuenta con una serie de sustancias químicas en su composición que reconocen a los propios espermatozoides y los atrae. De hecho, sin esta acción atractiva, los gametos masculinos pasarían de largo sin detectar a los femeninos.
De esta forma, cuando los espermatozoides alcanzan el óvulo deben ir rompiendo y debilitando esa membrana, con el objetivo de entrar y fecundarlo. Sin embargo, los primeros en llegar no lo conseguirán: quedarán débiles y cederán el trabajo a los siguientes. Es decir, si tenemos en cuenta que en una eyaculación se encuentran de 20 a 150 millones de espermatozoides por mililitro, podemos afirmar que los primeros millones de ellos, “los más rápidos”, serán realmente los que se sacrificarán para ir debilitando la membrana.
Así, una vez la membrana está lo suficientemente debilitada, el espermatozoide puede entrar. Esto significa que no será el más rápido, si no aquel que se encuentre en el lugar exacto y en el momento adecuado el que contacte con la membrana, la traspase y consiga fecundarlo.
El Óvulo Seleccionador
Un estudio publicado por el genetista Joseph H. Nadeau podría darle aún un giro más al proceso. Y es que, este científico de la Universidad de Washington afirmó que, ya no solo no es el primer espermatozoide el que da lugar a la fecundación, si no que el óvulo ejerce un importante papel seleccionador. Es decir, el óvulo escoge o rechaza los espermatozoides que pueden entrar, una vez la membrana se ha debilitado, según la calidad del ADN que porten.
De hecho, ya en el año 2013 Matthew Gage, investigador en la Universidad East Anglia, en Inglaterra, observó este comportamiento en un experimento realizado con peces. En él, tomaba huevos de peces hembra, como salmón y trucha, y los ponía a disposición de un grupo mezcla de peces macho de ambas especies. El resultado fue que el 70% de los huevos de cada clase se fecundaron con esperma proveniente de peces de la misma especie. Esto, propuso Gage, se debe a la combinación de dos fenómenos: la atracción que sienten los espermatozoides por el óvulo de la misma especie (por la composición química de la membrana pelúcida), así como la selección que hacen los propios óvulos, permitiendo únicamente la fecundación por parte del ADN complementario.
Este descubrimiento tuvo una gran importancia para la comunidad científica pues, no solo daba una cierta complejidad y trasfondo a la simple ley de aleatoriedad genética de Mendel, si no que rompió con la imagen de elemento pasivo que proyectaba la figura del óvulo.
Esquema del proceso de fecundación.
El Proceso Invisible y Complejo
En muchos casos, la educación sexual reduce y simplifica el inicio del embarazo a decir que el óvulo producido por el ovario se fecunda en el tubo interino y se adhiere al útero, donde comienza a desarrollarse el embrión. Sin embargo, antes de esa fecundación, existe una serie de procesos que el óvulo tiene que desarrollar para alcanzar ese punto en las condiciones adecuadas para enfrentarse a la fecundación.
De la misma forma, tras la unión entre espermatozoide y óvulo, el viaje por el tubo interino continúa involucrando diferentes fases cruciales para que el cigoto pueda desarrollarse y que permiten que, al final de este proceso, una persona pueda dar positivo en un test de embarazo.
El tiempo que pasa entre la salida del óvulo del ovario y el momento en el que es posible una confirmación de embarazo por parte de un test es de, como mínimo, 6 días. En todo ese tiempo ocurre una ovulación, la fertilización, la división, el viaje por los tubos uterinos, la complejidad de la entrada en el útero y, finalmente, la implantación en el endometrio del útero.
Día 0: La Ovulación
Para un individuo con genitales femeninos, desde la llegada a la pubertad comienza un proceso conocido como ovulación. Es a partir de este momento cuando, en los casos de ciclo regular, una vez al mes un pequeño óvulo que está desarrollándose en el ovario, alcanza su punto de máxima maduración y abandona la cápsula que lo mantiene aislado para adentrarse en el tubo uterino.
Los óvulos no se crean: un individuo que nace con ovarios, nacerá ya con todos los óvulos que tendrá a lo largo de su vida, es decir, entre 1 millón y 2 millones. Para salir al exterior, el óvulo es transportado por las llamadas fimbrias uterinas: unas terminaciones con forma de flecos que se encuentran en la parte más distante de la trompa de Falopio y que “abrazan” al ovario. El óvulo pasa a ellos y se desplaza por sus terminaciones hasta alcanzar una zona bien formada de la trompa. A su vez, el óvulo está protegido por dos capas: una más interna conocida como zona pelúcida (capa gelatinosa de proteína) y otra más externa llamada corona radiata (encargada de la nutrición del óvulo).
Desde el momento en el que el óvulo abandona el ovario, dispone de 24 horas de “vida útil”, en las cuales puede ocurrir la fertilización.
Día 1: La Fertilización
Una vez el esperma se introduce en el útero, sube hasta las trompas y se desplaza por el tubo uterino buscando el óvulo. Si lo encuentra, los gametos masculinos se enfrentan a la difícil misión de entrar en contacto con él. Será necesario que los primeros en llegar rompan las capas protectoras del óvulo, es decir, la zona pelúcida y la corona radiata, sacrificándose y abriendo camino a los posteriores.
En el momento en que uno de ellos alcanza el corazón del óvulo, ninguno más lo hará, pues este será el encargado de emitir su material genético dentro. Este momento es conocido como fertilización, aunque erróneamente se le etiqueta popularmente como concepción, y ocurre menos de un día después de la salida del óvulo del ovario.
Cada óvulo y cada esperma cuenta con 23 cromosomas con material genético. Al juntarse y combinarse, dan lugar a una célula completamente nueva, creada como unión de ambos materiales genéticos, que contendrá los 46 cromosomas ordenados como pares de 23. Será esta combinación de información genética del óvulo y del espermatozoide la que, unida, dará lugar a una completamente nueva que definirá los cientos de características del nuevo individuo.
Días 2, 3, y 4: División y Viaje
Unas 30 horas después de la fertilización y en un proceso muy lento, el cigoto unicelular comienza a dividirse mientras se va desplazando a lo largo del tubo uterino. Estas nuevas células, se conocen como blastómeros. Las divisiones en esta etapa de viaje se suceden hasta la creación de 12 o más blastómeros, momento en el cual sufren una compactación y pasan a llamarse mórula, cuya forma recuerda a la de una mora con las pequeñas circunferencias unidas.
Durante todo el viaje por las trompas y el tubo uterino, estas cavidades actúan como tubos impulsores. Las paredes se encuentran llenas de cilios, es decir, unas pequeñas estructuras que simulan ser colas que vibran y las cuales ayudan al desplazamiento del óvulo en todo su recorrido.
Día 5: Entrada en el Útero
Cuatro días después de la fertilización, los blastómeros de la mórula se reordenan dando lugar a un nuevo tipo de conjunto de células conocida como blastocisto. Este presenta diferentes partes, como un estrato envolvente, una cavidad interna y una acumulación celular en uno de sus polos. De todas estas, algunas se convertirán en placenta, y otras en el propio embrión. Es en este momento cuando el blastocisto alcanza el útero y abandona por fin el tubo de las trompas.
Además, mientras todo ese proceso de viaje y transporte ocurría, el útero estaba sufriendo una serie de cambios para prepararse para la llegada y facilitar la implantación el óvulo. Entre esas modificaciones, la que más destaca es el engrosamiento del endometrio. Este es un revestimiento muscular y hueco de la pelvis que cubre la pared interna del útero.
Así, alrededor de una semana después de la fecundación, el blastocisto se encuentra en la entrada del útero. Si el proceso de engrosamiento del endometrio ha finalizado y se ha producido con éxito, en los siguientes días el blastocisto conseguirá adherirse a él, implantarse, y comenzará el desarrollo embrionario. La vida útil del blastocisto, es decir, los días que puede permanecer el el útero antes de “morir” son cuatro, por lo que, si en ese momento no se ha implantado, por una u otra razón, será expulsado del cuerpo sin que la persona se entere de nada del proceso ocurrido.
Día 6: La Implantación
Hasta este punto, los efectos para la persona no existen, es decir, no ha experimentado ningún síntoma: el proceso es invisible incluso para los médicos. Pero con la implantación, todo cambia.
En este momento, el cuerpo comienza a prepararse para el desarrollo embrionario y el inicio de la situación de embarazo. El sistema endocrino empieza ahora a generar enormes cantidades de la hormona hCG, la cual está presente en la orina y es aquella detectable en un test de embarazo.
Factores Genéticos y Aborto Espontáneo
Según la OMS, en torno al 15% de los embarazos que se producen en el mundo terminan en un aborto espontáneo, es decir, en la pérdida involuntaria del embrión antes de la semana 20 de gestación. De hecho, se cree que ese porcentaje es bastante mayor, puesto que la mayoría de abortos bioquímicos no son contabilizados. Esto se debe a que se producen poco después de la implantación del embrión en el útero, provocando un sangrado similar al de la menstruación. Algo que complica mucho el estudio de las causas que los originan.
Pues bien, un estudio pionero de viabilidad reproductiva humana recientemente publicado en Nature ha establecido una conexión entre la arquitectura del genoma materno y las probabilidades de sufrir un aborto espontáneo. En concreto, ha sido realizado por la Universidad Johns Hopkins y se ha centrado en el estudio de 139.000 embriones obtenidos para tratamientos de fecundación in vitro. Gracias a ellos, los investigadores pudieron identificar rutas moleculares desconocidas hasta la fecha.
Según este estudio, la aneuploidía, que es la presencia de un número incorrecto de cromosomas, se situaría como el detonante principal de los abortos bioquímicos y espontáneos. Además, existe una predisposición genética en la madre que podría incentivar la comisión de estos fallos.
El estudio profundiza en la meiosis femenina, un proceso celular que se inicia durante la etapa fetal de la propia mujer y queda en pausa hasta la madurez. “Este trabajo proporciona la evidencia más clara hasta la fecha de las vías moleculares a través de las cuales surge el riesgo variable de errores cromosómicos en los seres humanos”, explicó el profesor Rajiv McCoy, autor principal del estudio en una nota de prensa.
Los investigadores detectaron que ciertas variaciones en el gen SMC1B afectan a la estructura que mantiene unidos los cromosomas durante su división. Si este mecanismo de cohesión falla, las probabilidades de que el futuro embrión presente anomalías genéticas aumentan considerablemente. Esta asociación resulta especialmente sólida en mujeres que, por su herencia genética, poseen sistemas de ensamblaje celular menos estables.
Para alcanzar estos resultados, el equipo utilizó herramientas de biología computacional aplicadas a una muestra de 23.000 familias. Esta escala permitió descubrir vínculos entre el ADN de la progenitora y la supervivencia de los gametos. Además del gen SMC1B, se identificaron otros componentes como el RNF212 o el C14orf39, que intervienen en el intercambio de información genética. Estos procesos, que ocurren mucho antes de que se produzca un embarazo real, son determinantes para la fertilidad a largo plazo.
Pese a que la edad de la paciente sigue siendo un factor crítico, entender la genética materna permite ajustar mejor las expectativas y tratamientos. "Nuestros resultados demuestran que las diferencias heredadas en estos procesos meióticos contribuyen a la variación natural en el riesgo de aneuploidía y pérdida del embarazo entre individuos.", afirma el profesor McCoy tras validar sus hipótesis.
Aunque el riesgo individual sigue siendo difícil de predecir mediante un solo test, estas dianas genéticas facilitan el diseño de fármacos específicos. Además, reflexiona acerca de cómo la selección natural ha permitido que solo las variaciones con menos efectos permanezcan en la población.
Partenogénesis: La Reproducción Asexual
La gran mayoría de los animales necesitan aparearse para tener descendencia. Pero un pequeño subgrupo de animales puede tener crías sin aparearse. Este proceso, llamado partenogénesis, permite que criaturas como las serpientes de cascabel o las abejas melíferas tengan los denominados «nacimientos virginales».
Estos fenómenos pueden sorprender a quienes cuidan de los animales. Entre los ejemplos figuran un tiburón cebra llamado Leonie, que vivía con otros tiburones hembra en el Reef HQ Aquarium de Australia y que dejó atónitos a sus cuidadores en 2016 cuando eclosionaron crías vivas de tres de sus huevos.
Unos años antes, en el Zoo de Louisville, en Kentucky, una pitón reticulada llamada Thelma -que nunca había visto siquiera a una pitón macho- puso seis huevos que acabarían convirtiéndose en seis jóvenes serpientes sanas. Y en 2006, en el Zoo de Chester, en Inglaterra, un dragón de Komodo llamado Flora logró una hazaña similar, desconcertando a sus cuidadores.
La palabra «partenogénesis» procede de dos lexemas griegos que significan literalmente «creación virgen».
Ejemplo de Partenogénesis.
Cómo Funciona
La reproducción sexual consta de dos ingredientes: un óvulo y un espermatozoide. Cada uno proporciona la información genética necesaria para crear un organismo vivo. En cambio, en la partenogénesis el cuerpo halla una forma única de remplazar los genes que suele aportar el esperma.
Los ovarios producen óvulos mediante un proceso complejo llamado meiosis, en el que las células se multiplican, se reorganizan y se separan. Estos óvulos solo contienen la mitad de los cromosomas de la madre, con una copia de cada cromosoma. (Estas se denominan células haploides; las células que contienen dos copias cromosómicas se denominan células diploides.)
El proceso de la meiosis también genera un subproducto: células más pequeñas llamados corpúsculos polares, diferentes del óvulo fértil. En una versión de la partenogénesis denominada automixis, un animal puede combinar un corpúsculo polar con un óvulo para producir crías. Este proceso, que se ha documentado en tiburones, mezcla ligeramente los genes de la madre para generar crías que son similares a la madre, pero no clones exactos.
En otra forma de la partenogénesis, la apomixis, las células reproductivas se multiplican mediante la mitosis, un proceso en el que la célula se duplica para crear dos células diploides, una especie de copipega genético. Como estas células nunca se someten al proceso de mezcla de genes de la meiosis, las crías producidas de esta forma son clones de su progenitor, genéticamente idénticas. Esta forma de partenogénesis es más habitual en plantas.
En la mayoría de los organismos que se reproducen del primer modo, por automixis, las crías suelen recibir dos cromosomas X de su madre. Los dos cromosomas X, el almacén genético primario vinculado al sexo, solo producen crías hembra.
Pero en casos raros, animales como los áfidos pueden producir crías macho fértiles que son genéticamente idénticas a su madre salvo por la falta de un segundo cromosoma X. Estos machos suelen ser fértiles, pero como solo son capaces de producir esperma que contiene cromosomas X, todas sus crías serán hembras.
Criaturas Grandes y Pequeñas
Durante millones de años, los animales se han reproducido mediante la partenogénesis, que surgió en los organismos más pequeños y simples. En animales más avanzados, como los vertebrados, los científicos creen que la capacidad de reproducirse de forma asexual apareció como último recurso para especies que vivían en condiciones adversas. Esto podría explicar por qué la partenogénesis es posible en tantas especies desérticas e insulares.
La mayoría de los animales que procrean mediante la partenogénesis son invertebrados pequeños, como las abejas, las avispas, las hormigas y los áfidos, que pueden alternar entre la reproducción sexual y asexual.
La partenogénesis se ha observado en más de 80 especies de vertebrados, casi la mitad de las cuales son peces o lagartos. Es raro que los vertebrados complejos como los tiburones, las serpientes y los lagartos grandes recurran a la reproducción asexual, por eso Leonie y los otros animales desconcertaron a los científicos.
Como es difícil saber con qué frecuencia se da la partenogénesis en estado silvestre, muchos de los «primeros» casos de reproducción asexual se han documentado en animales en cautividad. Para los vertebrados, ya sea en el medio natural o en cautividad, estos «partos virginales» son fenómenos raros desencadenados por condiciones inusuales.
No se conoce ningún mamífero que se reproduzca de este modo porque, a diferencia de organismos más simples, los mamíferos dependen de un proceso denominado impronta genética. Como si fuera un sello molecular, la impronta etiqueta qué genes son de la madre y cuáles son del padre. En mamíferos como los humanos, esto quiere decir que determinados genes se activan o se desactivan según el progenitor contribuyente. Si solo hubiera un único progenitor, algunos genes no se activarían, lo que imposibilitaría tener crías viables.
Sin embargo, la partenogénesis se ha inducido de forma experimental en varios mamíferos, como los conejos.
Una Estrategia de Supervivencia en Solitario
En algunos casos muy raros, las especies de animales se reproducen solo mediante partenogénesis. Una de esas especies es el lagarto Aspidoscelis uniparens, que son solo hembras.
En determinados insectos, salamandras y platelmintos, la presencia de esperma sirve para desencadenar la partenogénesis. Los espermatozoides ponen en marcha el proceso penetrando en el óvulo, pero más adelante el esperma se degenera y deja solo los cromosomas maternos. En este caso, el esperma solo desencadena el desarrollo de un óvulo, pero no realiza ninguna aportación genética.
La capacidad de reproducirse de forma asexual permite que los animales transmitan sus genes sin gastar energía en buscar pareja y también pueden sustentar a una especie en condiciones difíciles. Si un dragón de Komodo llega a una isla deshabitada, por ejemplo, la hembra puede crear una población a través de la partenogénesis.
Sin embargo, como cada individuo será genéticamente idéntico, las madres dragones de Komodo y sus hijas serían más vulnerables a las enfermedades y los cambios ambientales que un grupo genéticamente variado.
Tabla Resumen del Desarrollo Embrionario
A continuación, se presenta una tabla que resume las etapas clave del desarrollo embrionario:
| Día | Proceso | Descripción |
|---|---|---|
| 0 | Ovulación | El óvulo maduro abandona el ovario. |
| 1 | Fertilización | El espermatozoide penetra el óvulo, formando el cigoto. |
| 2-4 | División y Viaje | El cigoto se divide en blastómeros, formando la mórula, mientras viaja por la trompa de Falopio. |
| 5 | Entrada al Útero | La mórula se convierte en blastocisto y entra en el útero. |
| 6 | Implantación | El blastocisto se adhiere al endometrio uterino. |