0. INTRODUCCIÓN
Una característica básica e identificadora de los seres vivos es
la capacidad de reproducirse, es decir, de hacer copias
semejantes a ellos mismos.
La reproducción es la única función vital que no es necesaria
para la supervivencia del individuo, pero sí para la población,
la especie y, en último término, para la vida misma.
Sin esta capacidad, la vida sólo se mantendría una generación,
por lo que la reproducción permite la permanencia en el
tiempo de los organismos vivos.
Aun siendo una función vital, la mayoría de los seres vivos no
se reproducen y, en el caso de algunos animales sociales
(abejas, hormigas) sólo uno de entre miles o millones lo hace.
Sin embargo, en cada población siempre debe haber un
número suficiente de reproductores para mantener la especie.
En caso contrario se produce una extinción.
1. TIPOS DE REPRODUCCIÓN
Básicamente, en los animales aparecen dos tipos de
reproducción: sexual y asexual.
1.1. REPRODUCCIÓN ASEXUAL
La reproducción asexual produce nuevos individuos a partir
de una o unas pocas células de un único reproductor. Todos los
organismos así obtenidos son idénticos entre sí e idénticos al
progenitor. Son clones, es decir, tienen los mismos genes.
En animales y plantas, aunque menos común que la
reproducción sexual, no es infrecuente y tiene lugar
mediante mitosis sucesivas.
La reproducción asexual es sencilla, rápida y eficaz, ventajosa
para individuos ya adaptados al medio. Sin embargo, tiene el
inconveniente de no crear variedad, lo que dificulta la
evolución y supervivencia en medios hostiles.
1.2. REPRODUCCIÓN SEXUAL
Si bien la reproducción asexual fue la primera en aparecer
en los seres vivos, actualmente es la reproducción sexual la
más extendida.
En la reproducción sexual se obtienen descendientes con
material genético diferente del progenitor.
Incluso los organismos con reproducción asexual suelen
experimentar algún proceso de intercambio y modificación
de genes.
Así, las bacterias, que se dividen por simple bipartición,
pueden obtener ADN externo mediante tres mecanismos
diferentes (procesos parasexuales): transformación (ADN
de bacterias muertas); conjugación (intercambio de genes
entre dos bacterias a través de pili) y transducción
(transferencia de genes mediante virus).
Algunos protozoos (Euglena, Paramecium) realizan
intercambio de genes entre individuos de “sexos” diferentes
mediante conjugación.
Animales y plantas presentan un ciclo biológico complejo:
células especializadas (gametos) se unen por fecundación,
dando un huevo o cigoto que se desarrolla en embrión, el
cual acabará convertido en un adulto.
La formación de dichos gametos requiere un tipo especial de
división celular, la meiosis. En ella se forman células con la
mitad del material genético y con recombinación génica, por
lo que son todas diferentes. Así, cada adulto tendrá una
combinación única de caracteres paternos y maternos, por lo
que serán diferentes entre sí y a sus progenitores.
Por tanto, si bien la reproducción sexual tiene algunos
inconvenientes, su principal ventaja es el aumento de la
variabilidad genética de las poblaciones.
2. REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN ANIMALES
Es una manera rápida y sencilla de reproducirse y sólo
requiere un progenitor. Existen diversos tipos:
Gemación: el nuevo individuo se forma a partir de una
yema, un grupo de células que crece sobre el
progenitor (esponjas, cnidarios). La yema termina
desprendiéndose y dando un nuevo individuo. En
ocasiones, el nuevo individuo puede quedar unido al
parental, formando colonias (corales).
Gemulación: el parental forma estructuras protectoras
(gémulas) que actúan de formas de resistencia.
Cuando las condiciones son adecuadas las gémulas
desarrollan un nuevo individuo (esponjas
dulceacuícolas).
Escisión: es la fragmentación del organismo parental
en dos o más partes, cada una de las cuales formará un
nuevo individuo. Puede ser longitudinal (hidra de
agua), transversal (gusanos poliquetos) o por
estrobilación (escisión múltiple transversal típica de
algunos cnidarios).
Relacionada con la escisión está la regeneración, que
es la capacidad de cerrar heridas o regenerar partes
completas del cuerpo perdidas por accidente (estrellas de
mar, gusanos, crustáceos, anfibios,…).
3. REPRODUCCIÓN SEXUAL EN ANIMALES
Conlleva tres fases sucesivas: formación de gametos,
fecundación y desarrollo embrionario.
3.1. GAMETOGÉNESIS
Los animales tienen un ciclo diplonte, ya que los adultos son
diploides y las únicas células haploides son los gametos,
formados por meiosis.
La gametogénesis es la formación de gametos, mediante
meiosis, en órganos llamados gónadas. Las gónadas
masculinas se denominan testículos y producen
espermatozoides. Las gónadas femeninas se llaman ovarios
y fabrican óvulos.
Espermatogénesis: formación de gametos
masculinos o espermatozoides. Se parte de células
madre llamadas espermatogonias (2n). Éstas se
multiplican y crecen formando espermatocitos
primarios (2n) que entran en meiosis. La 1ª división
meiótica origina 2 espermatocitos secundarios (n)
que, tras la 2ª división, originarán 4 espermátidas (n).
Las espermátidas sufren un proceso de diferenciación
que las convierte en espermatozoides (n).
Ovogénesis u oogénesis: formación de gametos
femeninos u óvulos. Se parte de células madre
llamadas ovogonias, que se multiplican y crecen dando
ovocitos primarios. Tras la primera meiosis se forman
dos células haploides: el ovocito secundario, con casi
todo el citoplasma, y un corpúsculo polar (célula muy
pequeña y sin función). En la 2ª meiosis el ovocito
secundario dará una célula grande, la ovótida (n), y otro
corpúsculo polar. Finalmente, la ovótida se diferenciará
en un único óvulo (n).
3.1.1. ORGANISMOS UNISEXUALES
La mayor parte de los animales son unisexuales. Los sexos
están separados, por lo que hay machos (con testículos) y
hembras (con ovarios). En algunas especies machos y
hembras apenas son diferenciables externamente. En otros
casos tienen morfología muy distinta: dimorfismo sexual .
3.1.2. HERMAFRODITAS
Algunos animales pueden fabricar tanto gametos masculinos
como femeninos. Se llaman hermafroditas. Pueden tener
gónadas independientes para cada tipo de gameto (testículos
y ovarios) o bien una única gónada (ovotestis
).
El hermafroditismo suele ser una adaptación a la vida
sedentaria y el parasitismo interno.
Aunque algunos hermafroditas presentan autofecundación
(tenia), la mayoría tiene fecundación cruzada, en la que un
individuo actúa como masculino y otro como femenino (o bien
ambos). Incluso hay animales con hermafroditismo
sucesivo o secuencial, en que el individuo cambia de sexo a
lo largo de su vida.
3.2. FECUNDACIÓN
La fecundación es el mecanismo que permite la unión de los
gametos para formar un cigoto o célula huevo. Requiere de
movilidad de uno o ambos gametos y un medio acuoso. Hay
dos tipos:
Fecundación externa: típica de animales acuáticos y
algunos terrestres (anfibios). Machos y hembras liberan
sus gametos al agua, donde se da la fecundación, que es
poco eficiente y por ello se producen gran cantidad de
gametos.
Fecundación interna: se da en algunos animales
acuáticos (tiburones) y la mayoría de los terrestres. El
semen masculino (líquido que contiene los
espermatozoides) ha de llegar al interior de la hembra.
Para ello pueden unirse las aberturas genitales (beso
cloacal de aves), pero generalmente los machos poseen
un órgano copulador
que introducen en lo órganos
receptores de la hembra.
3.2.1. APAREAMIENTO Y CUIDADO DE LA CRÍA
Para facilitar el acercamiento entre los sexos, los animales han
desarrollado conductas de apareamiento más o menos
complejas. Estas conductas están influidas por los caracteres
sexuales secundarios, que estimulan la conducta, así como
por feromonas, señales químicas que alteran el
comportamiento.
El apareamiento a menudo va precedido de un cortejo que
puede ser muy rápido o durar días. El cortejo es especialmente
complejo y largo en aves y mamíferos.
Tras el nacimiento de las crías se desarrollan diferentes
conductas de cuidado de cría. En general, en la evolución
se aprecia una tendencia a tener menos crías más
desarrolladas e invertir más tiempo en su cuidado por parte de
los padres.
3.2.2. PARTENOGÉNESIS
La partenogénesis es un tipo de reproducción en el que el
óvulo se desarrolla sin ser fecundado. Es bastante común en
invertebrados (platelmintos, rotíferos
, crustáceos,
pulgones, insectos sociales…). En vertebrados es raro,
habiéndose descrito casos en peces, anfibios y reptiles
(incluidas las aves). La partenogénesis puede ser:
Sexual o meiótica: los óvulos se desarrollan por
meiosis, por lo que son haploides.
Asexual, ameiótica o mitótica: los óvulos se forman
por mitosis, por lo que son diploides (básicamente es
reproducción asexual).
3.3. DESARROLLO EMBRIONARIO
El desarrollo embrionario consiste en la formación del
embrión a partir del cigoto y sus transformaciones hasta el
nacimiento. Se realiza merced a sucesivas divisiones
mitóticas del cigoto.
Durante este proceso las células sufren diferenciación, lo que
las lleva a la especialización y la formación de tejidos.
Según el lugar donde tenga lugar el desarrollo de la célula
huevo se distinguen tres tipos de animales:
Ovíparos: las hembras ponen huevos
que se
desarrollan en el exterior a expensas del vitelo (reservas
nutritivas). El nacimiento es por eclosión.
Ovovivíparos: el huevo permanece en el interior de la
hembra, donde se desarrolla a expensas del vitelo y
eclosiona. Las crías salen
después de la madre.
Vivíparos: el embrión se desarrolla dentro de la madre,
que lo alimenta. El nacimiento es por parto
.
El desarrollo embrionario presenta diversas fases:
segmentación (mórula y blástula), gastrulación y
organogénesis.
3.3.1. SEGMENTACIÓN: MÓRULA Y BLÁSTULA
Mórula: el cigoto comienza a dividirse (segmentación)
por mitosis sucesivas dando células llamadas
blastómeros. Los blastómeros acaban formando una
masa sólida de células llamada mórula. En huevos con
mucho vitelo existe en la mórula un polo animal (con
blastómeros numerosos y pequeños: micrómeros) y un
polo vegetativo (donde está el vitelo, con blastómeros
escasos y grandes: macrómeros).
Blástula: los blastómeros de la mórula se dirigen a la
periferia, formando una esfera hueca de células llamada
blástula
. Las células forman una capa llamada
blastodermo que rodea una cavidad llamada
blastocele, cuyo tamaño es menor cuanto más
vitelo.
3.3.2. GASTRULACIÓN: FORMACIÓN DE HOJAS EMBRIONARIAS
La gastrulación consiste en plegamientos de la blástula
hasta formar una estructura con varias capas denominada
gástrula.
La gastrulación origina las llamadas hojas embrionarias,
que darán lugar a los diferentes tejidos y órganos. En animales
diblásticos (poríferos, cnidarios) sólo hay dos hojas:
ectodermo y endodermo. En los triblásticos (todos los
demás grupos) existe una tercera hoja en medio de las otras:
el mesodermo.
La gastrulación puede darse mediante tres mecanismos:
embolia, epibolia y delaminación.
Embolia o invaginación: se da en blástulas con gran
blastocele. La pared de la blástula se invagina, haciendo
desaparecer el blastocele y originando una nueva
cavidad: el arquénteron, que se comunica al exterior
por el blastoporo. El blastoporo
puede originar la
boca (animales protóstomos: la mayoría de
invertebrados) o el ano (animales deuteróstomos:
equinodermos y cordados).
Epibolia (o recubrimiento): se da en blástulas con poco
blastocele. Los micrómeros del polo animal envuelven a
los macrómeros del vegetativo. En este polo se formará
la cavidad del arquénteron con su blastoporo.
Delaminación: en blástulas con blastocele lleno de
vitelo. Los blastómeros superficiales se dividen por
mitosis y forman una capa interna que será el
endodermo, quedando las externas como
ectodermo. Hay arquénteron pero no blastoporo.
En todos los animales triblásticos se forma una tercera
capa entre ecto y endodermo: el mesodermo. El mesodermo
puede permanecer macizo, sin hueco (animales acelomados:
platelmintos, rotíferos,…), o puede desarrollar un hueco
interno o celoma (animales celomados: anélidos, moluscos,
artrópodos, equinodermos y cordados).
3.3.3. ORGANOGÉNESIS
La organogénesis es el proceso de formación de tejidos y
órganos a partir de las hojas embrionarias. Se produce por
diversos mecanismos de diferenciación celular.
Cada hoja embrionaria formará una serie de tejidos y órganos:
Ectodermo: epidermis y anejos (pelo, plumas, uñas,
…); receptores sensitivos y tejido nervioso.
Endodermo: digestivo, respiratorio, urinario y
endocrino.
Mesodermo: dermis, reproductor, conjuntivo, excretor,
circulatorio, muscular y esquelético.
3.4. DESARROLLO POSTEMBRIONARIO
Tras el nacimiento, los organismos sufren una serie
de transformaciones hasta llegar a adulto. Es el desarrollo
postembrionario. Según las reservas que tenía el huevo
puede ser:
Desarrollo directo: típica de ovovivíparos y
vivíparos, así como ovíparos con huevos con mucho
vitelo (reptiles, incluyendo aves). El desarrollo
embrionario es largo, las crías nacen bastante
desarrolladas y el desarrollo postembrionario se
limita a un aumento de tamaño.
Desarrollo indirecto: se da en ovíparos de huevos
con poco vitelo (la mayoría de invertebrados, peces y
anfibios). El desarrollo embrionario es corto y nace
una larva, normalmente muy diferente al adulto, de
vida libre. El desarrollo postembrionario requiere
cambios drásticos conocidos como metamorfosis.
Según su complejidad, la metamorfosis puede ser
incompleta y completa:
Metamorfosis gradual o incompleta: se da en
muchos insectos y crustáceos, gusanos, moluscos
, equinodermos y anfibios. La larva pasa por
varias mudas o ecdisis, pero sin fase de
inactividad. Cuando las larvas son muy similares al
adulto se denominan ninfas (saltamontes).
Algunos insectos terrestres tienen larvas acuáticas
llamadas náyades.
Metamorfosis completa: se da en muchos
insectos (mariposas, escarabajos). Entre la larva y
el adulto o imago hay una fase intermedia, la
pupa, en que el animal deja de alimentarse y,
normalmente, de moverse. Los tejidos larvarios
cambian completamente.
SISTEMA REPRODUCTOR ANIMAL
Para ir a donde no se sabe hay que ir por donde no se sabe.” San Juan de la Cruz
“It must be a strange world not being a scientist, going through life not knowing--or
maybe not caring about where the air came from, where the stars at night came from
or how far they are from us. I WANT TO KNOW” Michio Kaku
“Nullius in verba” Robert Boyle, Christopher Wren y Robert Hooke
Imágenes del platelminto Diplozoon paradoxum, un parásito de agallas de peces.
Cuando dos larvas se encuentran se fusionan y permanecen así toda la vida
realizando fecundación cruzada.
Metamorfosis de rana
Mitosis (reproducción asexual) en Euglena
Bipartición (reproducción asexual) en
bacteriasEuglena
Reproducción sexual en Paramecium
Ciclo biológico habitual de
animalesy plantas
Gemación (asexual) y gónadas
(sexual) en pólipos.
Gemulación de esponjas dulceacuícolas
Si la hembra del pez payaso (Amphiprion
ocellaris) desaparece, un macho ocupa su lugar.
Kleptogénesis
(griego kleptein: “robar”)
Los cleptones o kleptones son
especies que necesitan de otra para
su ciclo reproductor. En anfibios se
debe a la formación de híbridos. Un
caso espectacular es el del complejo
Ambystoma en el que 5 especies
interactúan entre sí, dado individuos
desde diploides a pentaploides.
Gástrula humana
En 2020 pudo observarse por primera
vez una gástrula humana gracias al uso
de células madre cultivadas en
laboratorio. La ley no permite embriones
humanos de más de 14 días y por ello no
se había podido estudiar..
El País