La reproducción sexual, que realizan tanto plantas como animales, implica la fusión de gametos, o células sexuales, para formar un cigoto, el término técnico para lo que la mayoría de la gente llama "un huevo fertilizado". en lenguaje cotidiano La reproducción sexual parece una cosa engorrosa, en términos biológicos y energéticos, en comparación con lo que hacen las bacterias: simplemente divídalas en dos para hacer un par de copias nuevas perfectas del organismo original. Pero sin esta forma de reproducción, una especie no podría experimentar variación genética a través de la mezcla aleatoria del ADN parental; Todas las crías serían idénticas y, por lo tanto, idénticamente vulnerables a las amenazas ambientales, como los depredadores, el clima extremo y las enfermedades microbianas. Esto afectaría negativamente la supervivencia de las especies y, por lo tanto, no es una forma evolutivamente útil para reproducirse a largo plazo, incluso si es simple y confiable.

Los cigotos pasan por una serie de fases en el camino para convertirse en versiones completas. de sus padres Sin embargo, antes de emprender un estudio básico de embriología, es útil saber cómo funciona la reproducción sexual a nivel celular y cómo garantiza la diversidad genética. Esto requiere un conocimiento básico de ácidos nucleicos, cromosomas y genes, y la división celular antes de que se pueda explorar adecuadamente la formación de cigotos.
Ácidos nucleicos: la base de la vida

El ácido desoxirribonucleico (ADN) ha alcanzado una gran notoriedad. dado que su estructura de doble hélice fue aclarada en 1953 por un equipo de investigadores, incluidos James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin. Cualquiera que vea programas o películas de procedimientos policiales en estos días sabe que el ADN humano puede usarse para identificar personas de manera única, como las versiones microscópicas de huellas digitales; la mayoría de los graduados de secundaria probablemente sean conscientes de que el ADN, en un sentido tangible, nos hace quienes somos y también revela mucho sobre nuestros padres y los hijos que tenemos, actualmente o en el futuro.

ADN , de hecho, es de lo que están hechos los genes. Un gen es simplemente una longitud de molécula de ADN que lleva el código bioquímico para hacer un producto proteico particular, como una enzima o fibra de colágeno. El ADN es una macromolécula que consiste en monómeros llamados nucleótidos, cada uno de los cuales tiene tres componentes: un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa en el ADN, ribosa en el ARN), un grupo fosfato y una base rica en nitrógeno. La variación en los nucleótidos resulta de la variación en estas bases nitrogenadas, ya que el ADN y el ARN tienen cuatro tipos: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). (En ARN, uracilo o U, se sustituye por T.) En consecuencia, las secuencias nuevas de ADN que contienen contienen cadenas únicas de ADN. Por ejemplo, una cadena con la secuencia de nucleótidos ATTTCGATTA podría contener el código para un producto genético, mientras que TAGCCCGTATT podría contener el código para otro. (Nota: Estas son secuencias seleccionadas al azar.

Debido a que el ADN es bicatenario, cada base se empareja con una base en la cadena complementaria de una manera estricta: A siempre con T y C siempre con G. Así la cadena ATTTCGATTA se emparejaría con la cadena TAAAGCTAAT bajo estas reglas inviolables.

Se cree que el ADN es la molécula individual más grande en el cuerpo, con una longitud de muchos millones de pares de bases (a veces expresados como nucleótidos). Cada cromosoma individual, de hecho, consta de una molécula de ADN muy larga junto con una cantidad significativa de proteína estructural.
Cromosomas

Cada célula viva en su cuerpo incluye un núcleo, al igual que los de cualquier otro eucariota (p. ej., plantas, animales y hongos), y dentro de ese núcleo se agrupa el ADN con proteínas para crear un material llamado cromatina. Esta cromatina, a su vez, se divide en unidades discretas llamadas cromosomas. Los humanos tienen 23 cromosomas distintos, incluidos 22 numerados cromosomas (llamados autosomas) y un cromosoma sexual Las hembras tienen dos cromosomas X, mientras que los machos tienen un cromosoma X y un cromosoma Y. En cierto sentido, entonces, el padre en cualquier unión de apareamiento "determina" el sexo de la descendencia.

Los cromosomas se encuentran en pares en todas las células, con la excepción de los gametos, que se analizarán en detalle en breve. Esto significa que cuando una célula típica se divide, crea dos células hijas idénticas, cada una con solo una copia de cada cromosoma. Cada uno de estos 23 cromosomas pronto se replica (es decir, hace una copia por sí mismo), devolviendo el número de cromosomas en las células ordinarias a 46 nuevamente. Esta división de las células para crear dos células idénticas se llama mitosis, y es a la vez cómo su cuerpo repone las llamadas muertas y desgastadas en todo el cuerpo y cómo los organismos unicelulares como las bacterias se reproducen y "nacen" copias enteras de ellos mismos. br>

Los cromosomas, en el estado replicado, consisten en dos mitades idénticas llamadas cromátidas, que están unidas por una mancha condensada de cromatina llamada centrómero. Entonces, mientras que un solo cromosoma es una entidad lineal, un cromosoma replicado se parece más a una letra asimétrica "X" o un par de bumeranes que se encuentran en los vértices de su curva. A pesar de su nombre, el centrómero no suele estar ubicado en el centro, lo que hace que los cromosomas sean desiguales. El material en el lado del centríolo que parece más pequeño representa los brazos p de las dos cromátidas idénticas, mientras que el otro lado incluye los brazos q.

La reproducción de gametos se parece a la mitosis en muchos aspectos, pero la contabilidad del material genético puede ser confusa, y las diferencias aparentemente superficiales entre la mitosis y la meiosis son la razón por la cual usted, y solo usted, se ve exactamente como usted entre los miles de millones de personas vivas hoy en día (a menos que tenga un gemelo idéntico). br> Meiosis I y II

Los gametos, o células sexuales (células de esperma en machos humanos y óvulos (óvulos) en hembras) tienen solo una copia de cada cromosoma, o 23 cromosomas en total. Los gametos se producen en las células germinales, donde la meiosis tiene lugar en dos etapas, la meiosis I y la meiosis II.

Al comienzo de la meiosis I, la célula germinal contiene 46 cromosomas en 23 pares, al igual que el normal (somático) las células lo hacen al inicio o mitosis. Sin embargo, en la meiosis, los cromosomas no se separan de tal manera que cada célula hija recibe una cromátida de cada cromosoma, por ejemplo, una de la copia del cromosoma 1 aportada por la madre, una de la copia del cromosoma 1 aportada por el padre, y pronto. En cambio, los cromosomas homólogos (es decir, el cromosoma 8 de la madre y el cromosoma 8 del padre) entran en contacto físico entre sí, con sus brazos correspondientes intercambiando cantidades aleatorias de material. Luego, antes de que la célula realmente se divida, los cromosomas se alinean aleatoriamente a lo largo del plano de división para que algunas células hijas reciban, digamos, 10 cromátidas de la madre y 13 del padre, mientras que la otra célula hija obtiene 13 y 10. Estos dos Los procesos exclusivos de la meiosis se denominan recombinación y surtido independiente y, si lo desea, piense en ellos como la combinación completa de un mazo de 23 pares de cartas. El punto, nuevamente, es garantizar la diversidad genética gracias a un genoma nunca antes visto en cada gameto.

La Meiosis II comienza con 23 cromosomas (o cromátidas individuales, si lo prefiere) en cada uno de los dos células hijas idénticas. La meiosis II no es notable en comparación con la meiosis I, y se parece a la mitosis porque produce dos células hijas idénticas. Al final de la división celular en la meiosis II, la célula original con 46 cromosomas ha dado lugar a cuatro células en dos pares idénticos con 23 cromosomas cada uno. Estos son gametos, las células que forman zigotos.
Formación del cigoto

En humanos, los cigotos se forman cuando un gameto masculino, formalmente llamado espermatozoide, se fusiona con un gameto femenino, llamado ovocito Este proceso se llama fertilización. Si bien tal vez haya oído hablar de algo llamado "el momento de la concepción", este es un coloquialismo sin contenido científico, ya que la fertilización (concepción) no es un proceso instantáneo, aunque es conmovedor mirarlo con un microscopio o en una película.

En los humanos, la cabeza de los espermatozoides se somete a un proceso llamado capacitación que cambia las glucoproteínas en sus capas y, en cierto sentido, los prepara para la batalla al prepararlos para penetrar en el exterior del ovocito. Como la mayoría de los primeros viajeros que intentaron alcanzar el Polo Sur o la cumbre del Monte Everest, solo una pequeña fracción de espermatozoides introducidos en el tracto reproductivo femenino llega incluso a la proximidad del óvulo dentro del útero de la hembra.

El esperma que termina siendo el portador "afortunado" del material que finalmente se convierte en parte del cigoto se abre paso a través de la pared exterior del ovocito, llamado corona radiata, por ambos medios físicos (propulsión por los flagelos similares a hélices del esperma apéndice, equivalente a la natación) y medios químicos (el esperma secreta una enzima llamada hialuronidasa que ayuda a descomponer las proteínas en la corona radiata).

En este punto, el esperma realmente ha realizado solo una parte del trabajo requerido para servir como un componente de cigoto. Dentro de la zona radiata del óvulo hay otra capa, llamada zona pelúcida. Ahora, la cabeza del esperma sufre lo que se conoce como una reacción acrosómica, arrojando una serie de productos químicos corrosivos para disolver esta nueva capa y permitir que el esperma se filtre en el interior del ovocito. Agotado, el espermatozoide libera sus cromosomas en el interior del óvulo, mientras que su membrana externa se fusiona con la del óvulo. La cabeza, la cola y el contenido restante del esperma se caen y se desintegran. Es por eso que todas las mitocondrias en el cigoto provienen de la madre, un hallazgo que tiene implicaciones en el rastreo de los humanos hasta sus ancestros remotos.

Cuando los gametos se han unido físicamente, cada uno tiene núcleos de los suyos, cada uno con 23 cromosomas monocatenarios. El esperma puede contener un cromosoma X o un cromosoma Y, pero el óvulo siempre contendrá un cromosoma X. Cuando los espermatozoides y el óvulo se fusionan, esto comienza con el citoplasma y el intercambio de una membrana celular única, dejando dos núcleos separados en el centro. Estos núcleos, en esta etapa muy temprana del cigoto, se llaman pronúcleos. Una vez que se han fusionado para formar un solo núcleo, el organismo naciente ahora es oficialmente un cigoto.
Cigoto vs. Embrión

Las diversas etapas del desarrollo embrionario se usan indistintamente. en verdad, no existe una división firme entre, por ejemplo, un embrión y un feto. Sin embargo, la terminología convencional es útil.

Después de que se forma el cigoto, la célula ahora diploide (es decir, que contiene 46 cromosomas) comienza a dividirse. Estas primeras divisiones son divisiones mitóticas, que producen células idénticas, y cada una demora aproximadamente 24 horas. Las células así formadas se llaman blastómeros, y en realidad se vuelven sucesivamente más pequeñas con cada división, preservando el tamaño general del concepto. Al final de seis divisiones, que deja 32 células en total, la entidad puede considerarse como un embrión, específicamente una mórula (latín para "morera"), una bola sólida que consiste en una masa celular interna, que finalmente se convierte en el feto mismo, y una masa celular externa, que se desarrolla en la placenta.