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Muchos espermatozoides, pero solo un óvulo

Muchos espermatozoides, pero solo un óvulo


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¿Por qué los hombres producen tantos espermatozoides que serán descartados, pero las mujeres, solo un óvulo, que es bueno?

¿No podrían los hombres producir buenos espermatozoides en una edición limitada?

¿Dónde está la ventaja evolutiva de que las cosas sean como son?


Creo que la asimetría permite un proceso de selección más fuerte. La competencia de esperma es una fuerza poderosa en la evolución.

Esto es útil ya que los espermatozoides varían enormemente en calidad: para los hombres humanos sanos, solo el 50% podría no ser normalmente móvil. Otros animales pueden tener un porcentaje más alto, pero siempre hay una cantidad significativa de flotadores… Esto significa que la fertilización a través de los espermatozoides elimina muchos de los espermatozoides menos funcionales. Dado que estos son en muchos casos los mismos genes que usamos como organismos diploides más tarde, la competencia de espermatozoides realmente soluciona muchos de los problemas que podrían producirse en la meiosis.

Muchos animales tienen múltiples eventos de apareamiento de varios machos casi al mismo tiempo, cuando la hembra está en celo. Esto le da un papel más importante a la competencia de los espermatozoides: literalmente, diferentes toros compiten como espermatozoides para fertilizar el óvulo.

En las mujeres, la elección de las células es un proceso diferente. Los óvulos se eliminan principalmente en las mujeres cuando alcanzan la edad reproductiva. Creo que esto no se comprende bien biológicamente… las referencias son difíciles de encontrar.

Las diferencias en la morfología y los roles de los gametos, que se remontan a los animales más primitivos, tienen un papel importante en la selección de la descendencia sana a través de un conjunto diverso de condiciones mecánicas y bioquímicas experimentadas durante la fertilización.

Nota agregada: encontré esta referencia sobre cómo los ovarios seleccionan los óvulos para la presentación. No es realmente una revisión, pero tal vez una referencia principal sobre cómo funciona la selección en el sistema reproductivo femenino, también es exigente:

En los mamíferos, la foliculogénesis ovárica es un proceso regulado por redes complejas compuestas por diversos factores endocrinos, paracrinos y autocrinos que interactúan de forma coordinada.

Tampoco es un camino fácil para ser un huevo ...


La respuesta de Shigeta es excelente. También estoy de acuerdo con Chris en su discusión sobre los óvulos, sobre los que quiero expandirme.

Esto es en parte una especulación, pero creo que la respuesta para producir (generalmente) un solo óvulo radica en el desarrollo de la viviparidad animal.

Muchos animales (especialmente los acuáticos) en la actualidad e históricamente se han reproducido a través de la oviparidad: la hembra produce una multitud de óvulos y permite que el macho los bañe con espermatozoides. El estilo general de los machos que producen una gran cantidad de espermatozoides parece no haber cambiado mucho (aparte de la ubicación de la deposición de los espermatozoides) a lo largo de la evolución.

Sin embargo, los animales vivíparos deben tener necesariamente algún tipo de límite en el número de crías simultáneas, ya que las hembras llevan crías dentro de sus propios cuerpos.

En los animales que se reproducen con viviparidad hemotrófica, los embriones reciben nutrientes de la madre a través de un órgano placentario que interactúa con el torrente sanguíneo materno; el costo biológico de tener muchas crías depende de cuánto tiempo se lleven y cuán grandes sean a término.

La mayoría de los mamíferos llevan una camada y desarrollan crías pequeñas y subdesarrolladas, pero los homínidos evolucionaron para llevar (generalmente) una. Hay una discusión interesante sobre las diferentes estrategias reproductivas (crianza muy cuidadosa de uno versus atención dividida entre muchos) pero no tengo fuentes en este momento para eso.

Pero el costo de tener más de un embrión debe haber sido lo suficientemente significativo en nuestro propio proceso evolutivo pasado para haber eliminado la mayoría mujeres que produjeron múltiples óvulos. Históricamente, las tasas de mortalidad materna han sido MUCHO más altas de lo que son ahora, y el riesgo es mayor con los gemelos (o más). Todavía hay momentos en los que más de un óvulo alcanza la maduración y ovula, lo que resulta en gemelos dicigóticos, pero es bastante raro (entre 6 y 14 por mil nacimientos).


  1. Como los espermatozoides necesitan ser transportados, por lo tanto, para aumentar las posibilidades de un transporte (y fertilización) exitoso, el número puede ser alto.

  2. Además, solo hay un óvulo probablemente porque se requiere más citoplasma en la creación de un óvulo, lo cual es evidente por su tamaño.


El semen tiene poder de control sobre los genes y el comportamiento femeninos

HAY & # 8217S más en el semen que en el esperma. En muchos animales, el líquido seminal altera tanto los cuerpos como, a veces, incluso el comportamiento de las hembras. El semen humano también desencadena cambios en el útero y podría tener efectos más amplios en las mujeres, dirigidos a un solo objetivo.

& # 8220Es & # 8217 todo acerca de maximizar las posibilidades de reproducción del macho & # 8221, dice Sarah Robertson de la Universidad de Adelaide en Australia. Los efectos son más llamativos en las moscas de la fruta: el líquido seminal puede hacer que las hembras coman más, pongan más huevos y sean menos receptivas a otros machos.

Ahora, un equipo dirigido por Tracey Chapman de la Universidad de East Anglia en Norwich, Reino Unido, ha descubierto que los machos de la mosca de la fruta alteran selectivamente la composición química de su fluido seminal. En presencia de rivales, los machos producen más proteínas seminales. & # 8220Fue una verdadera sorpresa, & # 8221 dice Chapman. & # 8220Es & # 8217 una respuesta sofisticada a la situación social y sexual. & # 8221

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Algunos de sus hallazgos se presentaron en la conferencia de la Sociedad de Biología y Evolución Molecular en Viena, Austria, la semana pasada, incluido su descubrimiento de que una de estas proteínas es un & # 8220 regulador maestro & # 8221 de genes. Las hembras expuestas a él muestran una amplia gama de cambios en la expresión genética.

Chapman cree que este tipo de señalización seminal está muy extendido en el mundo animal. El semen de las personas, los cerdos y los ratones afecta el tracto reproductivo femenino, y la pregunta es si también puede producir respuestas de comportamiento en las hembras de mamíferos similares a las que se observan en las moscas de la fruta.

"Se trata de maximizar las posibilidades de que el macho se reproduzca"

Ha habido afirmaciones de que el semen puede hacer de todo, desde hacer que las mujeres adormezcan después del sexo hasta fortalecer el vínculo emocional con su pareja. Un estudio de 2002, basado en una encuesta de 300 estudiantes, incluso encontró que las mujeres cuyas parejas no usaban condones obtuvieron puntajes más bajos en una medida de depresión.

Si ese efecto es real, la depresión en algunas personas podría tratarse con supositorios de semen artificial. Gordon Gallup, de la Universidad Estatal de Nueva York en Albany, quien llevó a cabo el estudio, dice que un estudiante de doctorado suyo ha replicado el hallazgo en una encuesta de 1000 mujeres, pero los resultados nunca se publicaron.

En las moscas, las proteínas seminales pueden afectar directamente el comportamiento porque ingresan al sistema circulatorio y viajan por todo el cuerpo hasta el cerebro. & # 8220 Llegan rápidamente a muchos lugares en la hembra, & # 8221 Chapman dice.

Desde la perspectiva femenina, la señalización seminal no suele ser nada siniestro. Según Chapman, es una forma eficaz de preparar el cuerpo de una mujer para producir descendencia lo antes posible.

No está claro si algún componente del semen humano ingresa al torrente sanguíneo, pero podría ser posible, particularmente para moléculas pequeñas como las hormonas, dice Robertson. Ella ha demostrado que el líquido seminal induce la expresión de una variedad de genes en el cuello uterino, incluidos los que afectan el sistema inmunológico, la ovulación, la receptividad del revestimiento del útero a un embrión e incluso el crecimiento del embrión en sí.

En cuanto a la señalización seminal, cree que es más probable que sea indirecta, ya que el semen hace que el cuello uterino produzca moléculas que influyen en el resto del cuerpo. Su equipo está estudiando el efecto de tres microARN, fragmentos de ARN que afectan la expresión génica, liberados por el cuello uterino en respuesta al semen.

Cualquiera que sea el mecanismo, tanto Chapman como Robertson dicen que es plausible que el semen pueda tener efectos en las mujeres mucho más allá de su tracto reproductivo.

Este artículo apareció impreso bajo el título & # 8220Las mujeres prestan atención a las señales seminales & # 8221


¿Por qué nadan los espermatozoides?

Los espermatozoides son células móviles. Esto significa que son células que se mueven por sí mismas, lo cual es importante a la hora de quedar embarazada. Para que las relaciones sexuales vaginales conduzcan a la concepción, el hombre generalmente eyaculará semen cerca del canal cervical, al final del canal vaginal, aunque debido a la motilidad, cualquier semen eyaculado cerca del área vaginal puede subir por el canal vaginal y llegar a el cuello del útero.

El semen también puede ingresar al canal vaginal sin eyaculación, de lo que se conoce como preeyaculación. Se trata de una pequeña cantidad de líquido similar al semen que sale de la uretra cuando un hombre se excita sexualmente. (Esta es una de las razones por las que el "método de extracción" no funciona de manera confiable para prevenir el embarazo).

Los espermatozoides están programados para nadar de una manera que los ayudará a llegar a su destino final: el óvulo ovulado. Mientras que el óvulo se mueve desde el ovario hasta la trompa de Falopio mediante pequeñas proyecciones similares a pelos llamadas cilios, el óvulo en sí no nada. Más o menos flota en su camino hacia y a través de las trompas de Falopio con la ayuda de los cilios.

Los espermatozoides, por otro lado, se mueven solos. Deben nadar desde el canal cervical hasta el útero y a través del mismo y, finalmente, hasta la trompa de Falopio. Aquí es donde se encuentran con un óvulo ovulado. Una vez allí, el esperma debe fertilizar el óvulo, que también requiere movimiento.

Las investigaciones han descubierto que los espermatozoides tardan entre 2 y 10 minutos después de la eyaculación en llegar a las trompas de Falopio.


¿Por qué solo un espermatozoide puede fertilizar un óvulo?

Según el Centro Nacional de Información Biotecnológica, normalmente solo un espermatozoide se fusiona con un óvulo porque si más de un espermatozoide se fusiona, a través de un proceso llamado poliespermia, el desarrollo del cigoto generalmente se detiene. En la mayoría de los casos, el óvulo bloquea la poliespermia.

Durante la fertilización de un óvulo, un espermatozoide se une y se fusiona con un óvulo e inyecta su núcleo y otros orgánulos en el citoplasma del óvulo, según el Centro Nacional de Información Biotecnológica. Cuando ocurre la poliespermia, se forman husos multipolares o extra mióticos, que detienen el desarrollo del óvulo fertilizado al causar una segregación defectuosa de los cromosomas durante la división celular. Para evitar que se produzca poliespermia, la membrana plasmática del óvulo se despolariza rápidamente después de que el primer espermatozoide se fusiona con el óvulo. Esto evita que más espermatozoides se fusionen, por lo que actúa como un bloqueo primario para la poliespermia.

Una reacción cortical dentro del óvulo actúa como un bloqueo secundario de la poliespermia, según el Centro Nacional de Información Biotecnológica. El espermatozoide se fusiona con la membrana plasmática del óvulo y provoca un aumento del calcio citosólico dentro del óvulo. El calcio activa el huevo para que comience a desarrollarse, lo que inicia una reacción cortical que libera varias enzimas que cambian la estructura de la capa exterior del huevo. La capa, llamada zona pelúcida, se endurece, lo que evita que otro espermatozoide se adhiera a ella.


2 respuestas 2

No, se necesita más de un espermatozoide. El óvulo tiene múltiples barreras que necesitan hasta 100 espermatozoides, cooperando, para penetrar.

La fusión del óvulo con sus tres barreras (complejo cúmulo-ovocito, zona pelúcida y finalmente la membrana plasmática) requiere aproximadamente 10 espermatozoides para despejar las dos primeras barreras del ovocito en referencia a De Jonge y hasta 100 espermatozoides para despejar un camino a través estas barreras. Chance determina cuál de estos espermatozoides es el último que fertiliza el ovocito.

Ha habido casos en los que los espermatozoides no se han vuelto no funcionales, como lo demuestran los numerosos informes de casos de embarazos tubáricos humanos que surgieron a pesar de la falta de acceso de los espermatozoides desde el útero al oviducto en el lado de la ovulación.

La evidencia de investigación que se muestra aquí muestra que probablemente solo 10 o 20 espermatozoides alcanzan la zona pelúcida y probablemente no hay más de decenas de espermatozoides que han alcanzado y comenzado a penetrar a través del cúmulo en los seres humanos.

El AOC sirve como filtro de esperma final y probablemente sólo 10 o 20 espermatozoides atraviesan el cúmulo para llegar a la zona pelúcida. La carrera hacia la meta estará regida por interacciones ligando-receptor efectivas, vías en cascada de transducción de señales funcionalmente activas.

Al entrar en contacto con la zona, puede haber solo un poco más de un puñado de espermatozoides que cumplan completamente con los elementos anteriores, quizás el azar sea el determinante final para cuál de estos es el esperma fertilizante.

El espermatocito debe atravesar dos barreras principales de ovocitos que son 1) corona radiada y 2) zona pelúcida y la unión de los espermatozoides al ovocito se produce con la ayuda de una proteína metaloproteasa en la membrana plasmática del esperma que se fusiona con un receptor en la membrana del ovocito.

1) Penetración de Corona Radiata: las células de la corona no constituyen una barrera real, ya que están unidas muy poco a la zona y están parcialmente interrumpidas por la acción del líquido del oviducto y las enzimas.

2) Penetración en la zona pelúcida: digestión de la capa en las inmediaciones del esperma por las enzimas acrosómicas liberadas, como la acrosina. El óvulo puede ser fertilizado por muchos espermatozoides si se elimina la zona pelúcida.

Refiriéndose a B.M. Gadella et.al. en 2015, los espermatozoides de mamíferos eyaculados inicialmente no pueden fertilizar el ovocito. Los espermatozoides son activados por un proceso llamado capacitación espermática en el tracto genital femenino in vivo y adquieren potencial fertilizante una vez que alcanzan el istmo del oviducto.

Los espermatozoides finalistas que no han terminado de viajar a través de la zona pelúcida en el momento en que se produce el endurecimiento se detienen en su camino. La fertilización exitosa requiere no solo que un espermatozoide y un óvulo se fusionen, sino que no más de un espermatozoide se fusione con el óvulo. La fertilización por más de un espermatozoide, que es poliespermia, conduce casi inevitablemente a la muerte embrionaria temprana.

  1. El Dr. Charles Lindemann, que ha estudiado ampliamente los mecanismos de la motilidad de los espermatozoides, brinda la siguiente información sobre la entrada de muchos espermatozoides para descomponer la corona y permitir que un espermatozoide llegue al óvulo.

El óvulo suele estar cubierto por una capa gruesa de células llamada corona radiata que actúa como un bloqueo para impedir que los espermatozoides entren en el óvulo. Los espermatozoides contienen enzimas que rompen esta barrera. En realidad, puede requerir un asalto de muchos espermatozoides para romper la corona lo suficiente como para permitir que un espermatozoide llegue al óvulo.

  1. Una combinación de muchos espermatozoides (también conocidos como espermatozoides auxiliares) que atacan las estructuras que rodean al ovocito hace posible que un solo espermatozoide se una con el ovocito.

Resumiendo, aquí tenemos que ver con un "ataque" dirigido de muchos espermatozoides a las estructuras que rodean al ovocito, con el objetivo final de hacer posible que un solo espermatozoide se una al ovocito.


Reproducción sexual y variación genética

& # 8220Se necesitan dos para bailar el tango & # 8221 podría ser un eufemismo para la reproducción sexual. Requerir dos Sin embargo, los individuos para producir descendencia también es el principal inconveniente de esta forma de reproducción, porque requiere pasos adicionales, y a menudo una cierta cantidad de suerte, para reproducirse con éxito con una pareja. Por otro lado, la reproducción sexual aumenta en gran medida el potencial de variación genética en la descendencia, lo que aumenta la probabilidad de que la descendencia resultante tenga ventajas genéticas. De hecho, es casi seguro que cada descendencia producida sea genéticamente única, diferenciándose de ambos padres y de cualquier otra descendencia. La reproducción sexual aumenta la variación genética de varias formas:

  • Cuando los cromosomas homólogos se emparejan durante la meiosis I, puede ocurrir un cruce. Cruzando es el intercambio de material genético entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. Da lugar a nuevas combinaciones de genes en cada cromosoma. A esto se le llama recombinación. Puedes ver cómo sucede en la figura de la derecha.
  • Cuando las células se dividen durante la meiosis, los cromosomas homólogos se distribuyen aleatoriamente a las células hijas y los diferentes cromosomas se segregan independientemente unos de otros. Se llama alineación independiente . Da como resultado gametos que tienen combinaciones únicas de cromosomas. Puede ver cómo sucede en la Figura 5.12.7.
  • En la reproducción sexual, dos gametos se unen para producir una descendencia. Pero, ¿cuáles dos de los millones de posibles gametos serán? Esto es una cuestión de azar y, obviamente, es otra fuente de variación genética en la descendencia.

Con toda esta recombinación de genes, existe la necesidad de un nuevo conjunto de vocabulario. Recuerde que las cromátidas hermanas son dos idéntico pedazos de ADN conectados en un centrómero. Una vez que se ha producido el cruce, ya no podemos llamarlas cromátidas hermanas, ya que ya no son idénticas, las llamamos díadas. Además, una vez que se ha producido el cruce, el par de cromosomas homólogos se puede denominar tétradas.

Todos estos mecanismos, entrecruzamiento, surtido independiente y unión aleatoria de gametos, funcionan juntos para dar como resultado una gama asombrosa de variación genética potencial. Cada pareja humana, por ejemplo, tiene el potencial de producir más de 64 billones de niños genéticamente únicos. ¡No es de extrañar que todos seamos diferentes!

Meiosis (actualizado), Amoeba Sisters, 2017.


¿Por qué se liberan un millón de espermatozoides durante cada eyaculación?

Muchos hombres se preguntan sobre ciertas dudas sobre los espermatozoides. Durante la adolescencia, muchos hombres creen en conceptos que dicen que cada gota de esperma es valiosa y que un hombre nunca debe desperdiciar sus fluidos en los lugares equivocados.

Además, algunos incluso creen que los espermatozoides deben tratarse como oro y, por lo tanto, uno debe hacer el amor solo por el bien de la reproducción.
Con los tiempos cambiantes, muchos de estos conceptos se han ido con el viento y hoy, hacer el amor es más un placer que cualquier otra cosa.

Pero aún así, una duda atormenta a los hombres. ¿Por qué el cuerpo masculino produce un millón de espermatozoides durante cada eyaculación cuando solo una célula fertiliza el óvulo?


Por qué los machos producen esperma y las hembras producen huevos

Un equipo de investigación australiano ha resuelto una de las preguntas más fundamentales de la biología: por qué los machos producen esperma y las hembras producen óvulos. El hallazgo es un gran avance que podría conducir a un mejor tratamiento de la infertilidad, terapia contra el cáncer y control de plagas.

El equipo, dirigido por la Dra. Josephine Bowles y el profesor Peter Koopman del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland, ha descubierto que los derivados de la vitamina A desencadenan el comienzo de la producción de óvulos y espermatozoides, un proceso conocido como meiosis.

Las células que eventualmente se convierten en óvulos o espermatozoides, conocidas como células germinales, son idénticas en los embriones masculinos y femeninos.

"El que una célula germinal se convierta en un óvulo o en un espermatozoide depende del momento en que comienza la meiosis", dijo el profesor Koopman.

& ldquoEn las mujeres, la meiosis comienza antes del nacimiento y se producen los óvulos, mientras que en los machos, la meiosis comienza después del nacimiento y el resultado son los espermatozoides. & rdquo

El profesor Koopman y su equipo encontraron que el ácido retinoico, un derivado de la vitamina A, hace que las células germinales de los embriones femeninos comiencen la meiosis, lo que lleva a la producción de óvulos.

También descubrieron una enzima presente en los embriones masculinos que elimina el ácido retinoico y, por lo tanto, suprime la meiosis hasta después del nacimiento, lo que resulta en la producción de esperma.

"Este es un proceso extremadamente importante que nadie ha podido descifrar hasta ahora", dijo el profesor Koopman.

& ldquoEs ciencia de libros de texto y debería proporcionar la base para una serie de aplicaciones prácticas. & rdquo

El conocimiento de lo que desencadena y suprime la meiosis puede permitir a los investigadores mejorar la fertilidad, por ejemplo, en el caso de una pareja infértil que desea tener un bebé, o suprimirlo, en el caso del control de plagas.

El profesor Koopman también sugirió que una señal de retinoide inapropiada podría dar instrucciones incorrectas a las células germinales, lo que podría conducir a la formación de tumores de células germinales.

"Nuestra investigación ha sugerido una posible causa de estos cánceres testiculares comunes, abriendo vías de investigación que, con suerte, algún día conducirán a una cura", dijo el profesor Koopman.

Los hallazgos del equipo se publicarán en una de las revistas científicas más importantes del mundo, Science, y estarán disponibles en su versión en línea, SciencExpress, a partir del 31 de marzo.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Queensland. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.


Al principio de la meiosis I, los cromosomas pueden verse claramente microscópicamente. A medida que la envoltura nuclear comienza a descomponerse, las proteínas asociadas con los cromosomas homólogos acercan el par entre sí. Los cromosomas homólogos ahora se organizan en el centro de la célula, con los extremos de cada par de cromosomas homólogos frente a polos opuestos. La orientación de cada par de cromosomas homólogos en el centro de la célula es aleatoria.

Esta aleatoriedad, llamada surtido independiente, es la base física para la generación de la segunda forma de variación genética en la descendencia. Considere que los cromosomas homólogos de un ser humano se heredan originalmente como dos conjuntos separados, uno de cada padre. Un conjunto de 23 cromosomas está presente en el óvulo donado por la madre. El padre proporciona el otro conjunto de 23 cromosomas en el esperma que fertiliza el óvulo. Estos pares se alinean en el punto medio entre los dos polos de la celda, y su disposición con respecto a los dos polos es aleatoria. Cualquier cromosoma heredado de la madre puede enfrentarse a cualquiera de los polos. Cualquier cromosoma heredado por el padre también puede enfrentarse a cualquiera de los polos. La orientación de cada par es independiente de la orientación de los otros 22 pares.

En cada célula que sufre meiosis, la disposición de los cromosomas es diferente. Hay dos posibilidades de orientación (para cada par) por lo tanto, el número posible de alineaciones es igual a 2 norte dónde norte es el número de cromosomas por juego. Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, lo que da como resultado más de ocho millones (2 23) de posibilidades. Otros mecanismos no discutidos en esta clase también pueden aumentar la variación en cada célula producida. Dado el surtido independiente y estos otros mecanismos, es muy poco probable que dos células haploides que resulten de la meiosis tengan la misma composición genética.

A continuación, las fibras proteicas de la célula separan los cromosomas enlazados. Las fibras tiran del cromosoma hacia los polos opuestos de la célula. En cada polo, hay solo un miembro de cada par de cromosomas homólogos, por lo que solo está presente un juego completo de cromosomas. Esta es la razón por la que las células se consideran haploides: solo hay un conjunto de cromosomas, aunque hay copias duplicadas del conjunto porque cada homólogo todavía consta de dos cromátidas & # 8220hermanas: que todavía están unidas entre sí. La citocinesis, donde la membrana celular se pellizca en el centro de la célula para separarla en dos, ahora ocurre, dividiendo cada célula en dos células que contienen un juego completo de cromosomas.

Concepto en acción


Por qué demasiados espermatozoides estropean el óvulo

Informes bien documentados que abarcan 25 años han aportado pruebas cada vez mayores de que los recuentos de espermatozoides están cayendo en los países industrializados. (Ver mi publicación del 20 de abril de 2017 ¿Se va se va se fue? El recuento de espermatozoides humanos está cayendo.)

Una caída de más del 50 por ciento en los recuentos durante un período de 40 años ha provocado por fin un interés activo en los medios de comunicación, provocando graves advertencias de la inminente extinción humana. Aunque muchos ven esto como una buena noticia para el planeta, es poco probable que suceda lo suficientemente rápido. Además, esta historia tiene un lado negativo que rara vez se menciona: los hallazgos poco discutidos indican que demasiados espermatozoides también pueden dañar la fertilidad.

Fertilización por más de un espermatozoide.

Es ampliamente conocido que la fertilización de un óvulo de mamífero por más de un espermatozoide (poliespermia) tiene efectos catastróficos. Cuando se producen células sexuales (óvulos y espermatozoides), el número habitual de cromosomas se reduce a la mitad. Las células del cuerpo humano suelen tener 46 cromosomas (número diploide), pero una celda sexual contiene solo 23 (número haploide).

Una célula sexual contiene solo un cromosoma sexual, X en un óvulo y X o Y en un espermatozoide. La fusión de un espermatozoide con un óvulo en la fecundación restablece el número normal de cromosomas y se produce aproximadamente el mismo número de descendientes femeninos (XX) y masculinos (XY).

Si dos espermatozoides fertilizan un óvulo, las cosas salen terriblemente mal, produciendo un triploide descendencia con 69 cromosomas con un conjunto adicional además del par materno / paterno normal.

Un óvulo fertilizado por tres espermatozoides recibe dos conjuntos de cromosomas adicionales, lo que da como resultado una cuadruploide individuo con 92 cromosomas. Los conjuntos de cromosomas adicionales dañan directamente la determinación del sexo. Un individuo triploide, por ejemplo, tiene una combinación anormal de cromosomas sexuales (XXX, XXY o XYY).

Se podría pensar que todos los animales poseen mecanismos efectivos para prevenir la fertilización de un óvulo por más de un espermatozoide. Sin embargo, al menos en algunas especies de peces y aves, varios espermatozoides fertilizan el óvulo. Solo después, los mecanismos especiales se aseguran de que solo un conjunto de cromosomas masculinos contribuya a la descendencia.

Entonces, ¿por qué la fertilización del óvulo con un solo espermatozoide es la regla para los mamíferos? Se ha sugerido una conexión con el pequeño tamaño del huevo de los mamíferos, que es extremadamente pequeño porque no contiene yema.

Cualquiera sea la razón, una vez que el óvulo ha sido fertilizado, dos capas circundantes (la zona pelúcida exterior transparente y la membrana del óvulo subyacente) generalmente impiden la entrada de espermatozoides adicionales.

Demasiados espermatozoides relacionados con el aborto espontáneo

John MacLeod y Ruth Gold proporcionaron una indicación temprana de una desventaja de los recuentos altos de espermatozoides en un artículo de 1957. Compararon la calidad del semen entre hombres cuyas esposas experimentaron abortos espontáneos repetidos y hombres que habían tenido al menos tres hijos con vida normal sin intervenir embarazos fallidos.

Sorprendentemente, la calidad del semen fue mayor en el grupo de aborto espontáneo. Los hombres de ese grupo tenían concentraciones de esperma significativamente más altas (con un promedio de más de 100 millones / ml) y espermatozoides más móviles (con un promedio de más del 60 por ciento). Casi el doble (26 por ciento frente a 14 por ciento) tenía concentraciones de espermatozoides superiores a 200 millones / ml.

MacLeod y Gold también notaron que casi un tercio de los hombres que produjeron cuatro o más hijos vivos sin embarazos fallidos tenían solo concentraciones de esperma moderadas (20-59 millones / ml).

Mucho más tarde, en 1975, Naghma-E-Rehan y sus colegas publicaron un análisis de muestras de semen recolectadas antes de la vasectomía de 1.300 hombres que habían tenido al menos dos hijos. Las concentraciones de esperma variaron ampliamente, de 1,5 a 375 millones / ml, con un promedio de 65 millones / ml.

Quince hombres (poco más del 1 por ciento) tenían valores extraordinariamente altos. En esta condición extrema, conocida como polzoospermia en los círculos médicos, las concentraciones de espermatozoides superan los 250 millones / ml y el recuento total de espermatozoides supera los 800 millones. Los cónyuges de seis de estos hombres (40 por ciento) habían experimentado al menos un aborto espontáneo, en comparación con una tasa general del 7 por ciento.

Para las esposas de 25 hombres que tenían recuentos de espermatozoides por debajo de 10 millones / ml, pero habían tenido dos o más hijos, la tasa fue solo del 4 por ciento.

Varios estudios de material fetal de abortos espontáneos han demostrado que a menudo están presentes anomalías cromosómicas importantes.

En 1975, Joëlle Boué y sus colegas publicaron un estudio histórico de 1.500 casos. Al analizar las frecuencias relativas de los diferentes tipos de anomalías cromosómicas, estimaron que se produce algún tipo de aberración en la mitad de todas las concepciones.

Entre esas aberraciones, alrededor del 20 por ciento tenía 69 cromosomas (triploidía), que podrían surgir de dos espermatozoides que fertilizan un óvulo, mientras que otro 6 por ciento tenía 92 cromosomas (cuadruploidía), lo que podría indicar tres espermatozoides fertilizantes.

Fetos con conjuntos de cromosomas adicionales

La fertilización de un óvulo por dos espermatozoides da como resultado la presencia de un conjunto de cromosomas triploides, incluidos tres cromosomas sexuales. Sin embargo, esta condición puede surgir de otras dos formas.

Primero, debido a un error de desarrollo, un espermatozoide ocasionalmente puede tener dos conjuntos de cromosomas en lugar del habitual. Tal esperma fertilizando un óvulo produciría una condición triploide. En segundo lugar, un óvulo anormal con dos conjuntos de cromosomas podría ser fertilizado por un espermatozoide normal.

Varios estudios médicos han arrojado evidencia directa de doble fertilización de óvulos humanos, generalmente con consecuencias fatales. Casi todas las concepciones con triploidía se eliminan en el útero y las pocas que llegan al nacimiento sobreviven solo unas pocas horas.

Un informe de 1977 de Nora Blackwell y sus colegas describió a un bebé con múltiples anomalías graves que murió poco después del nacimiento. Se encontró que tenía 69 cromosomas, incluidos tres cromosomas sexuales (XXY). Las características de ciertos cromosomas que solo podrían provenir del padre indicaron de manera convincente que dos espermatozoides habían fertilizado el óvulo.

Poco después, Patricia Jacobs y sus colegas siguieron este informe de caso único con una descripción general de los orígenes de los triploides humanos. Su innovador artículo de 1978 examinó todos los abortos espontáneos durante dos años en un hospital de maternidad de Hawai. Para 21 de los 26 fetos abortados con triploidía, pudieron identificar la fuente de los cromosomas adicionales. Un conjunto de cromosomas adicional provino del padre en 17 casos y de la madre en 3, con un caso sin resolver. Otros cálculos indicaron que dos tercios de los triploides resultaron de la fertilización por dos espermatozoides, una cuarta parte de la fertilización por un solo espermatozoide con un juego doble de cromosomas y solo 1 de cada 10 de un espermatozoide normal que penetra en un óvulo que posee dos juegos de cromosomas. Jacobs y sus colegas señalaron que la triploidía es relativamente común en los seres humanos, estimando que afecta del 1 al 3 por ciento de todas las concepciones detectables.

Beneficiándose de técnicas más avanzadas, en 2000 Qinghua Shi y René Martin informaron hallazgos sobre números de cromosomas aberrantes en más de 200.000 espermatozoides de 10 hombres chinos sanos en comparación con una muestra similar de 10 canadienses sanos. La frecuencia media de espermatozoides diploides que contienen 46 cromosomas fue notablemente baja, menos del 0,4 por ciento. A pesar de las marcadas diferencias entre los donantes en la aparición de espermatozoides diploides, no hubo una distinción general entre los hombres chinos y canadienses.

También en 2000, Michael Zaragoza y sus colegas informaron sobre un estudio del origen parental de los cromosomas en 91 abortos espontáneos con triploidía. Confirmaron que la mayoría de los casos eran atribuibles a la fertilización del óvulo por dos espermatozoides.

Implicaciones de la poliespermia

Por tanto, existe una clara evidencia de que los hombres pueden producir demasiados espermatozoides, no solo muy pocos. Pero las discusiones sobre el número de espermatozoides en humanos y otros mamíferos generalmente se enfocan exclusivamente en la necesidad de un gran número, sin hacer referencia al riesgo de concentraciones excesivas de espermatozoides que pueden amenazar el desarrollo fetal. Por esta razón, las nociones unilaterales actuales de "competencia de espermatozoides" necesitarán un examen cuidadoso.

Como señaló el experto en esperma Michael Bedford en un perspicaz artículo de 2008, “. uno debe tener cuidado con el concepto de que existe una 'carrera' para alcanzar óvulos no fertilizados en función de la velocidad del esperma, y ​​de las imágenes de los medios que muestran muchos espermatozoides compitiendo supuestamente por un óvulo no fertilizado ".

Bedford, J.M. (2008) Rompecabezas de la fertilización de mamíferos, y más allá. Revista internacional de biología del desarrollo 52:415-426.

Blackwell, Nueva Jersey, Keeling, J.W. & amp Lindenbaum, RH (1977) Origen dispérmico de un triploide 69, XXY. Genética humana 32:121-124.

Boué, J., Boué, A. & amp Lazar, P. (1975) Estudios epidemiológicos retrospectivos y prospectivos de 1500 abortos humanos espontáneos cariotipados. Teratología 12:11-26.


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