Polispermia

En biología, la polispermia describe la fecundación de un óvulo por más de un espermatozoide . Los organismos diploides normalmente contienen dos copias de cada cromosoma , una de cada progenitor. La célula resultante de la polispermia, en cambio, contiene tres o más copias de cada cromosoma: una del óvulo y una de cada uno de los múltiples espermatozoides. Por lo general, el resultado es un cigoto inviable . Esto puede ocurrir porque los espermatozoides son demasiado eficientes para alcanzar y fecundar los óvulos debido a las presiones selectivas de la competencia espermática . Esta situación suele ser perjudicial para la hembra: en otras palabras, la competencia entre machos entre los espermatozoides se extiende y crea un conflicto sexual . ^{[ 1 ]}

En el caso clásico (al menos desde la perspectiva histórica humana), la fecundación monospermica es la norma. Para los organismos monospermicos, la polispermia es un proceso perjudicial en el que los óvulos se fecundan incorrectamente. Provoca la formación de múltiples centros organizadores de microtúbulos a partir de múltiples óvulos, lo que conlleva la interrupción de la mitosis , el desorden en la formación del surco de segmentación ^{[ 2 ]} y, en última instancia, la muerte celular. Como resultado, han evolucionado varios "bloqueadores" para prevenir la polispermia en dichos organismos ^{[ 3 ] .}

La polispermia es muy rara en la reproducción humana. La disminución en el número de espermatozoides que llegan al oviducto es una de las dos maneras en que se previene la polispermia en humanos. El otro mecanismo es el bloqueo de los espermatozoides en el óvulo fecundado. ^{[ 4 ]} Solo se han reportado dos casos de polispermia humana que resultaron en el nacimiento de niños. ^{[ 5 ]}

La polispermia fisiológica ocurre cuando el óvulo normalmente acepta más de un espermatozoide, pero solo uno de ellos fusionará su núcleo con el del óvulo. La polispermia fisiológica está presente en algunas especies de vertebrados e invertebrados. Algunas especies utilizan la polispermia fisiológica como mecanismo adecuado para el desarrollo de su descendencia. Algunos de estos animales incluyen aves, ctenóforos , reptiles y anfibios. Algunos vertebrados, tanto amniotas como anamniotas, incluyendo anfibios urodelos , peces cartilaginosos , aves y reptiles, experimentan polispermia fisiológica debido a la fertilización interna de sus óvulos con vitelo. El espermatozoide activa el óvulo mediante la inducción de la concentración de iones de calcio libres en el citoplasma del óvulo. Esta inducción juega un papel muy importante tanto en especies con polispermia fisiológica como monomérica. El aumento de calcio provoca la activación del óvulo, el cual se modifica a nivel bioquímico y morfológico. ^{[ 14 ]} Tanto en mamíferos como en erizos de mar, el aumento repentino de la concentración de calcio se produce debido a la entrada de iones de calcio dentro del óvulo. Estos iones de calcio son responsables de la reacción de los gránulos corticales y también se almacenan en el retículo endoplasmático del óvulo. ^{[ 15 ]}

A diferencia de la polispermia fisiológica, la fecundación monospermica (descrita anteriormente) se centra en el análisis de las ondas de calcio del óvulo, ya que este es el proceso reproductivo típico en todas las especies. Las especies que experimentan polispermia fisiológica poseen mecanismos que previenen la poliploidía y que actúan dentro del óvulo. Esto difiere considerablemente del bloqueo normal de la polispermia en el exterior del óvulo. ^{[ 16 ]} Aunque múltiples espermatozoides entran en la célula y cada uno forma un áster (véase: Fecundación §  El áster del espermatozoide y los centrosomas del cigoto ), solo un pronúcleo masculino es seleccionado para fusionarse con el pronúcleo femenino. ^{[ 3 ]}

En los anfibios, el pronúcleo del espermatozoide debe estar en el hemisferio animal para ser elegido. También se sabe que el pronúcleo elegido tiene el áster más grande, aunque se desconocen los detalles sobre cómo se logra esto (y cómo afecta exactamente a la elección). Los pronúcleos adicionales se degradan durante la segmentación. ^{[ 17 ]} En las aves, el pronúcleo elegido se mueve hacia el centro del disco germinal, mientras que los demás se mueven hacia la periferia. ^{[ 3 ]}

Otro caso involucra organismos normalmente monospermicos que "toleran" la polispermia sin efectos adversos. En otras palabras, también pueden elegir un pronúcleo espermático para fusionarse, descartando el resto. Se sabe que varias especies exhiben este comportamiento inusual, pero este caso está muy poco estudiado. ^{[ 3 ]}

La polispermia patológica resulta costosa para las hembras, ya que disminuye sus posibilidades de producir descendencia. Esto justificaría la inversión en defensas que la bloqueen. Sin embargo, las defensas femeninas seleccionan espermatozoides masculinos cada vez más agresivos, lo que da lugar a una carrera armamentística evolutiva . Por un lado, la polispermia crea cigotos inviables y reduce la aptitud de la hembra, pero por otro, las defensas pueden prevenir la fecundación por completo. Esto genera un delicado equilibrio entre ambos factores y se ha sugerido como una posible causa de las tasas de infertilidad relativamente altas observadas en las especies de mamíferos. ^{[ 20 ]}

La existencia de polispermia compensable sugiere una solución alternativa: las hembras también podrían desarrollar tolerancia a la polispermia para reducir sus costos. ^{[ 3 ]}

• Reacción cortical

• Ginzberg, AS 1972. Fertilización en peces y el problema de la polispermia , Programa Israelí de Traducciones Científicas, Jerusalén.
• Jaffe, LA y M. Gould. 1985. Mecanismos que previenen la polispermia. En CB Metz y A. Monroy (editores) Biología de la fertilización . Academic, Nueva York. Brendon Magero; 223–250.

• Animación de polispermia