43.2: Fertilización
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- Discutir métodos internos y externos de fertilización
- Describir los métodos utilizados por los animales para el desarrollo de crías durante la gestación
- Describir las adaptaciones anatómicas que ocurrieron en animales para facilitar la reproducción
La reproducción sexual comienza con la combinación de un espermatozoide y un óvulo en 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 caballitos de mar 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. La liberación del material reproductivo puede ser desencadenada por 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). La figura\(\PageIndex{1}\) muestra el desove de salmón en un arroyo poco profundo. Las ranas, como las que se muestran en la Figura\(\PageIndex{2}\), también desovan corales, moluscos y pepinos de mar.
Las parejas de peces que no son reproductores de transmisión pueden exhibir comportamiento de cortejo. Esto permite que la hembra seleccione un macho en particular. El desencadenante de la liberación de óvulos y espermatozoides (desove) hace que el óvulo y el esperma se coloquen en un área pequeña, potenciando la posibilidad de fertilización.
La fertilización externa en un ambiente acuático protege los huevos de la desecación. El desove transmitido puede resultar en una mayor mezcla de los genes dentro de un grupo, lo que lleva a una mayor diversidad genética y una mayor probabilidad de supervivencia de especies en un ambiente hostil. Para los organismos acuáticos sésiles como las esponjas, el desove transmitido es el único mecanismo de fertilización y colonización de nuevos ambientes. La presencia de los óvulos fertilizados y el desarrollo de crías en el agua brinda oportunidades de depredación resultando en una pérdida de descendencia. Por lo tanto, millones de huevos deben ser producidos por individuos, y la descendencia producida a través de este método debe madurar rápidamente. La tasa de supervivencia de los huevos producidos a través del desove transmitido es baja.
Fertilización Interna
La fertilización interna ocurre con mayor frecuencia en animales terrestres, aunque algunos animales acuáticos también utilizan este método. Hay tres formas en que se producen crías después de la fertilización interna. En la oviparidad, 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. Esto ocurre en la mayoría de los peces óseos, muchos reptiles, algunos peces cartilaginosos, la mayoría de los anfibios, dos mamíferos y todas las aves. Los reptiles e insectos producen huevos coriáceos, mientras que las aves y 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 este segundo tipo.
En la ovoviparidad, los óvulos fertilizados se retienen en la hembra, pero el embrión obtiene su alimento de la yema del huevo y los crías están completamente desarrollados cuando nacen. Esto ocurre en algunos peces óseos (como el guppy Lebistes reticulatus), algunos tiburones, algunos lagartos, algunas serpientes (como la serpiente liguero Thamnophis sirtalis), algunas víboras y algunos animales invertebrados (como la cucaracha silbante de Madagascar Gromphadorhina portentosa).
En la viviparidad los jóvenes se desarrollan dentro de la hembra, recibiendo alimento de la sangre de la madre a través de una placenta. La descendencia se desarrolla en la hembra y nace viva. Esto ocurre en la mayoría de los mamíferos, algunos peces cartilaginosos y algunos reptiles.
La fertilización interna tiene la ventaja de proteger el óvulo fertilizado de la deshidratación en tierra. El embrión se aísla dentro de la hembra, lo que limita la depredación en los jóvenes. La fertilización interna mejora la fertilización de óvulos por un macho específico. A través de este método se producen menos crías, pero su tasa de supervivencia es mayor que la de la fertilización externa.
La evolución de la reproducción
Una vez que los organismos multicelulares evolucionaron y desarrollaron células especializadas, algunos también desarrollaron tejidos y órganos con funciones especializadas. Un desarrollo temprano en la reproducción ocurrió en los Anélidos. Estos organismos producen espermatozoides y óvulos a partir de células indiferenciadas en su celoma y los almacenan en esa cavidad. Cuando el celoma se llena, las células se liberan a través de una abertura excretora o por el cuerpo que se abre. Los órganos reproductivos evolucionaron con el desarrollo de gónadas que producen espermatozoides y óvulos. Estas células pasaron por meiosis, una adaptación de la mitosis, que redujo a la mitad el número de cromosomas en cada célula reproductiva, al tiempo que aumentaba el número de células a través de la división celular.
Se desarrollaron sistemas reproductivos completos en insectos, con sexos separados. Los espermatozoides se hacen en los testículos y luego viajan a través de tubos enrollados hasta el epidídimo para su almacenamiento. Los óvulos maduran en el ovario. Cuando se liberan del ovario, viajan a las trompas uterinas para su fecundación. Algunos insectos tienen un saco especializado, llamado espermateca, que almacena esperma para su uso posterior, a veces hasta un año. La fertilización se puede cronometrar con condiciones ambientales o alimentarias óptimas para la supervivencia de la descendencia.
Los vertebrados tienen estructuras similares, con algunas diferencias. Los no mamíferos, como las aves y los reptiles, tienen una abertura de cuerpo común, llamada cloaca, para los sistemas digestivo, excretor y reproductivo. El acoplamiento entre aves generalmente implica posicionar las aberturas de cloaca opuestas entre sí para la transferencia de esperma. Los mamíferos tienen aberturas separadas para los sistemas en la hembra y un útero para el apoyo de la descendencia en desarrollo. El útero tiene dos cámaras en especies que producen un gran número de crías a la vez, mientras que las especies que producen una descendencia, como los primates, tienen un solo útero.
La transferencia de esperma del macho a la hembra durante la reproducción va desde la liberación de los espermatozoides al ambiente acuoso para la fertilización externa, hasta la unión de cloaca en aves, hasta el desarrollo de un pene para su entrega directa a la vagina de la hembra en mamíferos.
Resumen
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. Ambos métodos tienen ventajas e inconvenientes. Una vez fertilizados, los óvulos pueden desarrollarse dentro o fuera de la hembra. Si el huevo se desarrolla fuera del cuerpo, generalmente tiene una cubierta protectora sobre él. La anatomía animal desarrolló varias formas de fertilizar, sostener o expulsar el óvulo. 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 el período de gestación.
Glosario
- cloaca
- apertura del cuerpo común para los sistemas digestivo, excretor y reproductivo que se encuentran en los no mamíferos, como las aves
- fertilización externa
- fertilización del óvulo por esperma fuera del cuerpo del animal, a menudo durante el desove
- fertilización interna
- fertilización de óvulo por espermatozoides dentro del cuerpo de la hembra
- oviparidad
- 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
- 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 están completamente desarrollados al eclosionar
- espermateca
- saco especializado que almacena esperma para su uso posterior
- viviparidad
- proceso en el que los jóvenes se desarrollan dentro de la hembra, recibiendo alimento de la sangre de la madre a través de una placenta