18.1: Cómo se reproducen los animales
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Algunos animales producen descendencia a través de la reproducción asexual, mientras que otros animales producen descendencia a través de la Ambos métodos tienen ventajas e inconvenientes. La reproducción asexual produce descendencia que es genéticamente idéntica al progenitor porque la descendencia son todos clones del progenitor original. Un solo individuo puede producir descendencia asexualmente y un gran número de crías se pueden producir rápidamente; estas son dos ventajas que tienen los organismos que se reproducen asexualmente sobre los organismos que se reproducen sexualmente. En un ambiente estable o predecible, la reproducción asexual es un medio efectivo de reproducción porque toda la descendencia se adaptará a ese ambiente. En un ambiente inestable o impredecible, las especies que se reproducen asexualmente pueden estar en desventaja porque todas las crías son genéticamente idénticas y pueden no adaptarse a diferentes condiciones.
Durante la reproducción sexual, el material genético de dos individuos se combina para producir descendencia genéticamente diversa que difiere de sus padres. Se cree que la diversidad genética de la descendencia producida sexualmente da a los individuos que se reproducen sexualmente una mayor aptitud debido a que más de sus crías pueden sobrevivir y reproducirse en un ambiente impredecible o cambiante. Las especies que se reproducen sexualmente (y tienen sexos separados) deben mantener dos tipos diferentes de individuos, machos y hembras. Solo la mitad de la población (hembras) puede producir la descendencia, por lo que se producirán menos crías en comparación con la reproducción asexual. Esto es una desventaja de la reproducción sexual en comparación con la reproducción asexual.
Reproducción Asexual
La reproducción asexual ocurre en microorganismos procariotas (bacterias y arqueas) y en muchos organismos eucariotas, unicelulares y multicelulares. Hay varias formas en que los animales se reproducen asexualmente, cuyos detalles varían entre especies individuales.
Fsión
La fisión, también llamada fisión binaria, ocurre en algunos organismos invertebrados multicelulares. Es en cierto modo análogo al proceso de fisión binaria de organismos procariotas unicelulares. El término fisión se aplica a las instancias en las que un organismo parece dividirse en dos partes y, de ser necesario, regenerar las partes faltantes de cada nuevo organismo. Por ejemplo, especies de gusanos planos turbellaros comúnmente llamados planarios, como Dugesia dorotocephala, son capaces de separar sus cuerpos en regiones de cabeza y cola para luego regenerar la mitad faltante en cada uno de los dos nuevos organismos. Las anémonas de mar (Cnidaria), como especies del género Anthopleura (Figura\(\PageIndex{1}\)), se dividirán a lo largo del eje oral-aboral, y los pepinos de mar (Echinodermata) del género Holothuria, se dividirán en dos mitades a lo largo del eje oral-aboral y regenerarán la otra mitad en cada una de los individuos resultantes.
En ciernes
La brotación es una forma de reproducción asexual que resulta del crecimiento de una parte del cuerpo que conduce a una separación del “brote” del organismo original y la formación de dos individuos, uno más pequeño que el otro. La brotación ocurre comúnmente en algunos animales invertebrados como hidras y corales. En las hidras, se forma un brote que se convierte en un adulto y se separa del cuerpo principal (Figura\(\PageIndex{2}\)).
CONCEPT EN ACCIÓN
Mira este video para ver una hidra en ciernes.
Fragmentación
La fragmentación es la ruptura de un individuo en partes seguida de la regeneración. Si el animal es capaz de fragmentarse, y las partes son lo suficientemente grandes, un individuo separado volverá a crecer de cada parte. La fragmentación puede ocurrir a través de daños accidentales, daños de depredadores o como una forma natural de reproducción. La reproducción a través de la fragmentación se observa en esponjas, algunos cnidarios, turbellaros, equinodermos y anélidos. En algunas estrellas de mar, un nuevo individuo puede regenerarse a partir de un brazo roto y una pieza del disco central. Esta estrella de mar (Figura\(\PageIndex{3}\)) se encuentra en proceso de crecimiento de una estrella de mar completa a partir de un brazo que ha sido cortado. Se sabe que los trabajadores de la pesca intentan matar a las estrellas de mar comiendo sus almejas u ostras cortándolas por la mitad y arrojándolas de vuelta al océano. Desafortunadamente para los trabajadores, las dos partes pueden regenerar cada una nueva mitad, resultando en el doble de estrellas de mar para aprovecharse de las ostras y almejas.
Partenogénesis
La partenogénesis es una forma de reproducción asexual en la que un óvulo se convierte en un individuo sin ser fertilizado. La descendencia resultante puede ser haploide o diploide, dependiendo del proceso en la especie. La partenogénesis ocurre en invertebrados como pulgas de agua, rotíferos, pulgones, insectos palo y hormigas, avispas y abejas. Las hormigas, las abejas y las avispas utilizan la partenogénesis para producir machos haploides (drones). Las hembras diploides (obreras y reinas) son el resultado de un óvulo fertilizado.
Algunos animales vertebrados, como ciertos reptiles, anfibios y peces, también se reproducen a través de la partenogénesis. La partenogénesis se ha observado en especies en las que los sexos se separaron en zoológicos terrestres o marinos. Dos dragones hembra de Komodo, un tiburón martillo y un tiburón de punta negra han producido crías partenogénicas cuando las hembras han sido aisladas de los machos. Es posible que la reproducción asexual observada se diera en respuesta a circunstancias inusuales y normalmente no ocurriría.
Reproducción Sexual
La reproducción sexual es la combinación de células reproductivas de dos individuos para formar descendencia genéticamente única. La naturaleza de los individuos que producen los dos tipos de gametos puede variar, teniendo por ejemplo sexos separados o ambos sexos en cada individuo. La determinación del sexo, el mecanismo que determina en qué sexo se desarrolla un individuo, también puede variar.
Hermafroditismo
El hermafroditismo ocurre en animales en los que un individuo tiene sistemas reproductivos tanto masculinos como femeninos. Los invertebrados como lombrices de tierra, babosas, tenias y caracoles (Figura\(\PageIndex{4}\)) suelen ser hermafroditas. Los hermafroditas pueden autofecundarse, pero normalmente se aparean con otra de sus especies, fertilizándose entre sí y produciendo descendencia. La autofecundación es más común en animales que tienen movilidad limitada o no son móviles, como los percebes y las almejas. Muchas especies tienen mecanismos específicos para evitar la autofertilización, ya que es una forma extrema de endogamia y generalmente produce descendencia menos en forma.
Determinación Sexual
El sexo de los mamíferos se determina genéticamente mediante la combinación de los cromosomas X e Y. Los individuos homocigotos para X (XX) son hembras y los individuos heterocigóticos (XY) son machos. En mamíferos, la presencia de un cromosoma Y provoca el desarrollo de características masculinas y su ausencia da como resultado características femeninas. El sistema XY también se encuentra en algunos insectos y plantas.
La determinación del sexo de las aves depende de la combinación de los cromosomas Z y W. Homocigótico para Z (ZZ) resulta en un macho y heterocigótico (ZW) resulta en una hembra. Observe que este sistema es lo opuesto al sistema mamífero porque en las aves la hembra es el sexo con los diferentes cromosomas sexuales. El W parece ser esencial para determinar el sexo del individuo, similar al cromosoma Y en mamíferos. Algunos peces, crustáceos, insectos (como mariposas y polillas) y reptiles utilizan el sistema ZW.
También existen sistemas cromosómicos determinantes del sexo más complicados. Por ejemplo, algunos peces cola de espada tienen tres cromosomas sexuales en una población.
El sexo de algunas otras especies no está determinado por los cromosomas, sino por algún aspecto del ambiente. La determinación del sexo en caimanes, algunas tortugas y tuataras, por ejemplo, depende de la temperatura durante el tercio medio del desarrollo del huevo. Esto se conoce como determinación ambiental del sexo, o más específicamente, como determinación del sexo dependiente de la temperatura. En muchas tortugas, las temperaturas más frías durante la incubación del huevo producen machos y las temperaturas cálidas producen hembras, mientras que en muchas otras especies de tortugas, lo contrario es cierto. En algunos cocodrilos y algunas tortugas, las temperaturas moderadas producen machos y las temperaturas cálidas y frías producen hembras.
Individuos de algunas especies cambian su sexo durante su vida, cambiando de una a otra. Si el individuo es primero hembra, se denomina protoginia o “primera hembra”, si es macho primero, se denomina protandry o “primer macho”. Las ostras nacen machos, crecen en tamaño, se vuelven hembras y ponen huevos. Los pastos, una familia de peces de arrecife, son todos hermafroditas secuenciales. Algunas de estas especies viven en escuelas estrechamente coordinadas con un macho dominante y un gran número de hembras más pequeñas. Si el macho muere, una hembra aumenta de tamaño, cambia de sexo y se convierte en el nuevo macho dominante.
Fertilización
La fusión de un espermatozoide y un óvulo es un proceso llamado fertilización. Esto puede ocurrir ya sea dentro (fertilización interna) o fuera (fertilización externa) del cuerpo de la hembra. Los humanos proporcionan un ejemplo de lo primero, mientras que la reproducción de ranas es un ejemplo de lo segundo.
Fertilización Externa
La fertilización externa suele ocurrir en ambientes acuáticos donde tanto los óvulos como los espermatozoides se liberan al agua. Después de que el esperma llega al óvulo, se realiza la fertilización. La mayor parte de la fertilización externa ocurre durante el proceso de desove donde una o varias hembras liberan sus óvulos y los machos liberan esperma en la misma zona, al mismo tiempo. El desove puede ser desencadenado por señales ambientales, como la temperatura del agua o la duración de la luz del día. Casi todos los peces desovan, al igual que los crustáceos (como cangrejos y camarones), moluscos (como ostras), calamares y equinodermos (como erizos de mar y pepinos de mar). También desovan ranas, corales, moluscos y pepinos de mar (Figura\(\PageIndex{5}\)).
Fertilización Interna
La fertilización interna ocurre con mayor frecuencia en animales terrestres, aunque algunos animales acuáticos también utilizan este método. La fertilización interna puede ocurrir por el macho depositando directamente esperma en la hembra durante el apareamiento. También puede ocurrir por el macho depositando esperma en el ambiente, generalmente en una estructura protectora, que una hembra recoge para depositar los espermatozoides en su tracto reproductivo. Hay tres formas en que se producen crías después de la fertilización interna. En la oviparidad, los óvulos fertilizados se ponen fuera del cuerpo de la hembra y se desarrollan ahí, recibiendo alimento de la yema que forma parte del huevo (Figura\(\PageIndex{6}\) a). Esto ocurre en algunos peces óseos, algunos reptiles, algunos peces cartilaginosos, algunos anfibios, algunos mamíferos y todas las aves. La mayoría de los reptiles e insectos no aviares producen huevos coriáceos, mientras que las aves y algunas tortugas producen huevos con altas concentraciones de carbonato de calcio en la cáscara, lo que los hace duros. Los huevos de gallina son un ejemplo de cáscara dura. Los huevos de los mamíferos ponedores como el ornitorrinco y el equidna son coriáceos.
En la ovoviparidad, los óvulos fertilizados se retienen en la hembra, y el embrión obtiene su alimento de la yema del huevo. Los huevos se retienen en el cuerpo de la hembra hasta que eclosionan dentro de ella, o ella pone los huevos justo antes de que eclosionen. Este proceso ayuda a proteger los huevos hasta la eclosión. Esto ocurre en algunos peces óseos (como el ornitorrinco Xiphophorus maculatus, Figura\(\PageIndex{6}\) b), algunos tiburones, lagartos, algunas serpientes (serpiente liguero Thamnophis sirtalis), algunas víboras y algunos animales invertebrados (cucaracha silbante de Madagascar Gromphadorhina portentosa).
En la viviparidad los jóvenes nacen vivos. Obtienen su alimento de la hembra y nacen en diversos estados de madurez. Esto ocurre en la mayoría de los mamíferos (Figura\(\PageIndex{6}\) c), algunos peces cartilaginosos y algunos reptiles.
Resumen de la Sección
La reproducción puede ser asexual cuando un individuo produce descendencia genéticamente idéntica, o sexual cuando el material genético de dos individuos se combina para producir descendencia genéticamente diversa. La reproducción asexual en animales ocurre a través de fisión, gemación, fragmentación y partenogénesis. La reproducción sexual puede implicar fertilización dentro del cuerpo o en el ambiente externo. Una especie puede tener sexos separados o sexos combinados; cuando los sexos se combinan pueden expresarse en diferentes momentos del ciclo de vida. El sexo de un individuo puede estar determinado por diversos sistemas cromosómicos o factores ambientales como la temperatura.
La reproducción sexual comienza con la combinación de un espermatozoide y un óvulo en un proceso llamado fertilización. Esto puede ocurrir ya sea fuera de los cuerpos o dentro de la hembra. El método de fertilización varía entre los animales. Algunas especies liberan el óvulo y el esperma al ambiente, algunas especies retienen el óvulo y reciben el esperma en el cuerpo femenino para luego expulsar al embrión en desarrollo cubierto de cáscara, mientras que otras especies retienen a la descendencia en desarrollo durante todo el período de gestación.
Glosario
- reproducción asexual
- un mecanismo que produce descendencia genéticamente idéntica al progenitor
- en ciernes
- una forma de reproducción asexual que resulta del crecimiento de una parte de un organismo que conduce a una separación del animal original en dos individuos
- fertilización externa
- la fertilización de óvulos por espermatozoides fuera del cuerpo de un animal, a menudo durante el desove
- fisión
- (también, fisión binaria) una forma de reproducción asexual en la que un organismo se divide en dos organismos separados o dos partes que regeneran las porciones faltantes del cuerpo
- fragmentación
- la ruptura de un organismo en partes y el crecimiento de un individuo separado de cada parte
- hermafroditismo
- el estado de tener estructuras reproductivas tanto masculinas como femeninas dentro de un mismo individuo
- fertilización interna
- la fecundación de óvulos por espermatozoides dentro del cuerpo de la hembra
- oviparidad
- un proceso por el cual los huevos fertilizados se ponen fuera del cuerpo de la hembra y se desarrollan allí, recibiendo alimento de la yema que forma parte del huevo
- ovoviparidad
- un proceso por el cual los óvulos fertilizados son retenidos dentro de la hembra; el embrión obtiene su alimento de la yema del huevo, y los crías se desarrollan completamente al eclosionar
- partenogénesis
- una forma de reproducción asexual en la que un óvulo se convierte en un individuo completo sin ser fertilizado
- determinación del sexo
- el mecanismo por el cual se establece inicialmente el sexo de los individuos en organismos que se reproducen sexualmente
- reproducción sexual
- una forma de reproducción en la que las células que contienen material genético de dos individuos se combinan para producir descendencia genéticamente única
- viviparidad
- un proceso en el que los jóvenes se desarrollan dentro de la hembra y nacen en un estado no embrionario