La reproducción sexual se refiere al modo de reproducción que se basa en la fusión de dos células especializadas, los gametos, provenientes de dos individuos de sexos diferentes (o a veces del mismo organismo en ciertas especies). Este proceso genera un nuevo individuo genéticamente único, distinto de cada uno de sus padres.
Comprender este mecanismo supone descomponer tres etapas fundamentales: la formación de los gametos por meiosis, la fecundación propiamente dicha, y luego el desarrollo de la célula-huevo. Cada una de estas fases obedece a restricciones biológicas precisas.
Meiosis y gametogénesis: la fabricación de las células reproductoras
Antes de cualquier fecundación, cada organismo debe producir gametos haploides, es decir, células que contienen solo la mitad del patrimonio cromosómico de la especie. En el ser humano, esto significa pasar de 46 cromosomas (organizados en 23 pares de cromosomas homólogos) a 23 cromosomas por gameto.
La meiosis es la división celular que realiza esta reducción. Se lleva a cabo en dos divisiones sucesivas. La primera división, llamada reduccional, separa los pares de cromosomas homólogos. La segunda, llamada ecuacional, separa las cromátidas de cada cromosoma, un poco como una mitosis clásica.
Un fenómeno capital se produce durante la primera división: el mezcla genética por crossing-over. Los cromosomas homólogos intercambian segmentos de ADN entre sí, lo que crea combinaciones de genes inéditas. Esta mezcla intracromosómica, combinada con la mezcla intercrromosómica (la distribución aleatoria de los cromosomas paternos y maternos en cada gameto), explica por qué cada gameto es genéticamente único.
Para saber todo sobre la reproducción sexual y sus mecanismos favorecedores, la gametogénesis constituye la base a dominar.
La fabricación de los gametos difiere según el sexo. La spermatogénesis produce de forma continua, a partir de la pubertad, millones de espermatozoides en los testículos. La ovogénesis, en cambio, funciona por ciclos: un solo ovocito generalmente alcanza la madurez por ciclo menstrual, liberado durante la ovulación.
Fecundación: el encuentro de los gametos y la formación del cigoto
La fecundación es el momento en que un espermatozoide se fusiona con un ovocito para formar una célula-huevo (o cigoto) diploide. Esta célula recupera el número completo de cromosomas de la especie, es decir, 46 en el ser humano.
Este proceso no es instantáneo. Sigue varios pasos precisos:
- El reconocimiento específico entre el espermatozoide y la zona pelúcida del ovocito, que garantiza que solo los gametos de la misma especie interactúan
- La reacción acrosómica, durante la cual el espermatozoide libera enzimas para atravesar las envolturas protectoras del ovocito
- La fusión de las membranas plasmáticas de los dos gametos, seguida de la reacción cortical que bloquea la entrada de otros espermatozoides (bloqueo de la polispermia)
- La fusión de los núcleos (cariogamia), que reúne los patrimonios genéticos paterno y materno en un núcleo único
Se distinguen dos grandes tipos de fecundación según el medio de vida. La fecundación externa se produce en el medio acuático: los gametos se liberan en el agua (rana, erizo de mar, la mayoría de los peces). La fecundación interna tiene lugar en las vías genitales de la hembra, lo que ocurre en los mamíferos, aves y reptiles.
Por qué la fecundación externa exige un número colosal de gametos
En un medio acuático, la probabilidad de encuentro entre gametos es baja. Los organismos compensan con una producción masiva. Esta estrategia se opone a la de las especies con fecundación interna, que invierten más en la protección y el desarrollo de cada embrión.
Ciclo hormonal y ovulación en los mamíferos
En los mamíferos, la reproducción sexual no se limita a la meiosis y a la fecundación. Depende de un ciclo hormonal que sincroniza la maduración del ovocito y la preparación del útero.
El ciclo menstrual humano comprende dos grandes fases. La fase folicular, de duración variable, ve un folículo ovárico madurar bajo el efecto de hormonas hipofisarias (FSH y LH). La ovulación ocurre en el pico de LH, liberando el ovocito en la trompa uterina.
La fase lútea que sigue prepara la mucosa uterina para una posible implantación. Si no ocurre ninguna fecundación, la caída de los niveles de progesterona desencadena la menstruación y comienza un nuevo ciclo.
Interferentes endocrinos y maduración folicular
Trabajos recientes documentan el impacto de contaminantes ambientales en estos mecanismos. Un estudio sobre microplásticos de poliestireno (conjunto de datos GEO GSE305839) ha evidenciado una alteración directa de las etapas de maduración folicular y de regulación hormonal. Este tipo de investigación muestra que los mecanismos de la reproducción sexual no funcionan en un vacío: son sensibles a las condiciones ambientales contemporáneas.
Reproducción sexual y diversidad genética: una ventaja selectiva mayor
La reproducción sexual tiene un alto costo biológico (encontrar una pareja, producir gametos, riesgos asociados al apareamiento). Si persiste masivamente en los seres vivos, es porque genera una diversidad genética considerable en cada generación.
Tres mecanismos contribuyen a ello:
- La mezcla intracromosómica (crossing-over durante la meiosis)
- La mezcla intercrromosómica (distribución aleatoria de los cromosomas homólogos)
- El encuentro aleatorio de los gametos durante la fecundación
Esta diversidad confiere a las poblaciones una capacidad de adaptación frente a los cambios del entorno, a los parásitos y a las enfermedades. Investigaciones recientes sobre especies de insectos muestran que líneas que han abandonado la reproducción sexual durante millones de años terminan acumulando mutaciones deletéreas, confirmando la ventaja a largo plazo de la mezcla genética.
La reproducción sexual sigue siendo el modo de reproducción dominante en los organismos complejos, desde los mamíferos hasta las plantas con flores. Su combinación de meiosis, fecundación y regulación hormonal forma un sistema cuya cada etapa condiciona la siguiente, y cuya perturbación, ya sea genética o ambiental, afecta directamente la fertilidad de una especie.