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Se denomina singamia o fecundación a la fusión de dos gametos haploides, uno masculino (esperma) y otro femenino (huevo u óvulo), que tiene lugar en la reproducción sexual y que marca el inicio del desarrollo de un nuevo individuo. También se utiliza el término fertilización frecuentemente como sinónimo.

La singamia se puede producir de forma muy diferente de una especie a otra pero siempre se caracteriza por un reconocimiento entre gametos, interacción entre ellos para fusionar su material genético y formación del cigoto diploide que dará lugar al embrión.

Ciclo de vida humana
Ciclo de vida humana

La formación de los gametos se produce por meiosis, un tipo de división celular que produce una segregación aleatoria de los genes de cada progenitor, lo que da lugar a que cada gameto sea único en cuanto a su genoma. Al unirse estos gametos, el cigoto resultante será igualmente único, aumentando enormemente la variabilidad genética respecto a la reproducción asexual.

En el ser humano, por ejemplo, cada individuo tiene 23 pares de cromosomas, 22 sin contar el cromosoma sexual, por lo que da se puedan formar 17.6×1012 cigotos diferentes sin tener en cuenta el posible entrecruzamiento cromosómico. Si se tiene en cuenta el entrecruzamiento cromosómico los posibles cigotos diferentes aumentan hasta 309×1024.

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Tipos de singamia

La singamia se puede clasificar en función de múltiples criterios siendo los tres más utilizados la similitud morfológica entre los gametos participantes, los progenitores involucrados y el medio en el que tiene lugar la fecundación.

En función de la morfología de los gametos, la singamia puede ser:

  • Isogamia: los dos gametos son iguales estructural y morfológicamente. No es un tipo de singamia muy común, sólo se da en algunos protozoos.
  • Anisogamia o heterogamia: cada uno de los dos gametos que participa en la fecundación es distinto, uno masculino y otro femenino, tanto en estructura como en tamaño y morfología. Es el tipo de singamia más común.
  • Oogamia: el gameto masculino y femenino son muy distintos, siendo generalmente el masculino pequeño y móvil y el femenino grande e inmóvil. Además, el gameto femenino aporta los nutrientes y reservas que necesitará la formación del cigoto.
  • Hologamia: cuándo dos organismos actúan a la vez como gametos. Por ejemplo, algunas levaduras.

Según los individuos progenitores que participan:

  • Alogamia o fecundación cruzada: cada gameto procede de individuos distintos.
  • Autogamia o autofecundación: los dos gametos proceden del mismo individuo. Por ejemplo, en flores hermafroditas de angiospermas; puede ocurrir, como es este caso de flores hermafroditas, que se produzca autogamia y alogamia a la vez, es decir, que un individuo tenga flores fecundadas con polen de la misma planta y flores fecundadas con polen de otras plantas de la misma especie.

Según el medio en el que tiene lugar:

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  • Externa: la fecundación o singamia externa es característica en animales y organismos acuáticos. Puede ser de dos tipos, con liberación de espermatozoides y óvulos libres al medio acuático, o con óvulos que permanecen adheridos en el exterior de la hembra.
  • Interna: en la singamia interna la fecundación ocurre en el interior del cuerpo de la hembra. Los espermatozoides que participan en este tipo de singamia, conocidos como intraespermatozoides, son introducidos en el cuerpo de la hembra mediante los órganos copuladores del macho. Se puede dar fecundación interna pero desarrollo embrionario externo; por ejemplo, en muchos ovíparos la fecundación ocurre en el interior de la hembra que posteriormente deposita el huevo fecundado en el medio externo.

Singamia en mamíferos y especie humana

La fecundación en todos los mamíferos, incluyendo la especie humana, es una singamia interna que se produce después de la copulación. Mediante la cópula, el macho introduce una gran cantidad de espermatozoides móviles en la vagina y se mueven hacia su interior para encontrarse con los óvulos.

La fecundación en sí misma incluye una fase de reconocimiento e interacción entre los espermatazoides y los óvulos. Ambos gametos deben reconocerse como propios de la misma especie e interaccionar entre sí para fusionarse de modo que un solo espermatozoide fecunde al mismo óvulo. El proceso se puede resumir en estos pasos:

  1. Atracción: se produce por varios mecanismos de quimiotaxis, reotaxis y termotaxis. Los espermatozoides se mueven respondiendo a factores como gradientes de temperatura entre el oviducto y la porción ampular de la trompa uterina (~2 °C) y gradientes de concentración de progesterona y otras sustancias quimiotácticas como la N-Formilmetionil-leucil-fenilalanina (fMLF).
  2. Adhesión: el espermatozoide se adhiere al óvulo utilizando la zona pelúcida, una capa proteica que rodea al óvulo. En el reconocimiento y adhesión intervienen proteínas de la zona pelúcida que actúan de receptores para los espermatozoides y activan la reacción acrosómica; en ratones se observado interacciones entre glucoproteínas de la zona pelúcida, como la ZP3, y proteínas de la membrana del espermatozoide, como la galactosiltranferasa-1 (GalT-1) y la SED1.
  3. Reacción acrosómica: la interacción entre las proteínas de membrana del espermatozoide y las proteínas de la zona pelúcida activan proteínas G tansmembrana del espermatozoide que abren canales de calcio y provocan la exocitosis del acrosoma del espermatozoide, una vesícula con diversas enzimas que rompen las proteínas de la zona pelúcida y permiten que el espermatozoide la pueda atravesar hasta entrar en contacto con la membrana citoplasmática del óvulo. El acromosa contiene principalmente hialuronidasa, β-N-acetilglucosaminidasa y otras proteasas.
  4. Fusión de las membranas citoplasmáticas: la reacción acrosómica también expone otras proteínas de membrana del espermatozoide que permiten la unión de su membrana a la membrana del óvulo. En esta interacción intervienen, entre otras posibles moléculas, receptores tipo CD9 del óvulo. En cuanto comienza la fusión de ambas membranas, el óvulo libera unos gránulos que contienen enzimas que impiden la unión de otros espermatozoides.
Reacción acrosómica
Diagrama de la reacción acrosómica

Tras la fertilización, que culmina en la fusión de las membranas citoplasmáticas de los dos gametos, comienza la fase de activación del óvulo y la fusión de los núcleos haploides de cada gameto para formar el núcleo diploide del cigoto. Una vez formado el cigoto, este entra mitosis para formar la mórula y dar comienzo al desarrollo embrionario.

Referencias

  1. Shur BD, Ensslin MA, Rodeheffer C. (Octubre 2004). SED1 function during mammalian sperm-egg adhesion. Current Opinion in Cell Biology 16(5):477-85. doi: 10.1016/j.ceb.2004.07.005.
  2. Sarah E. Yeates et al. (2013). How females choose the right sperm. ScienceDaily.

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