--- title: "Reproducción sexual de los mamíferos" book: "Biología universitaria — segundo año" subject: biology language: es chapter: 8 exercises: 12 source: https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/8-reproduccion-sexual-de-los-mamiferos --- # Capítulo 8 — Reproducción sexual de los mamíferos Un óvulo humano mide una décima de milímetro, la célula más grande del cuerpo; un espermatozoide es un núcleo con una hélice, uno de los trescientos millones liberados de una vez, de los cuales unas pocas decenas llegarán al óvulo y uno entrará en él. En una semana el óvulo fecundado se ha convertido en una esfera hueca que se hunde en la pared del útero y construye, con sus propias células externas, un órgano — la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) — a través del cual su madre lo alimentará durante nueve meses. Después nace y se alimenta de leche. Todos los mamíferos lo hacen; ningún otro animal lo hace todo. Este capítulo sigue a los gametos hasta la fecundación, al embrión hasta la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) y al organismo a lo largo de la gestación, el parto y la lactancia, y termina con la manera en que se forman los dos sexos. ## 8.1 Gónadas y gametos **Definición 8.1 (El testículo y la espermatogénesis).** El *testículo* es una masa de *túbulos seminíferos*, de varios cientos de metros en total, cuyas paredes producen espermatozoides; entre los túbulos se sitúan las *células de Leydig*, que producen testosterona. En la pared del túbulo, las *espermatogonias* del borde externo se dividen por mitosis, mantienen una población de células madre y envían células hacia dentro; estas crecen y dan *espermatocitos* primarios, que realizan la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) I (y dan dos espermatocitos secundarios) y la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) II (y dan cuatro *espermátidas* [haploides](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis)); las espermátidas pierden la mayor parte de su citoplasma, condensan su núcleo, forman un flagelo y cubren el núcleo con el *acrosoma*, una vesícula de enzimas, para convertirse en *espermatozoides*, que se liberan a la luz del túbulo. Grandes *células de Sertoli* atraviesan la pared, nutren a las células germinales y forman, mediante uniones estrechas entre ellas, una *barrera hematotesticular* que aleja el sistema inmunitario de unas células que solo aparecen en la pubertad. Toda la secuencia dura unos $64$ días en el hombre y produce unos $10^{8}$ espermatozoides al día desde la pubertad hasta la vejez. Los espermatozoides salen del testículo inmóviles y maduran en el *epidídimo* durante dos semanas. ![Un túbulo seminífero en sección transversal. Las células germinales maduran desde la pared externa (espermatogonias) hacia dentro (espermatocitos, espermátidas, espermatozoides en la luz), sostenidas por las células de Sertoli; las células de Leydig, entre los túbulos, producen testosterona.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/fig-9ebeb4bdc40d.svg) *Un [túbulo seminífero](#def-b2-mammal-reproduction-testis) en sección transversal. Las células germinales maduran desde la pared externa (espermatogonias) hacia dentro (espermatocitos, espermátidas, espermatozoides en la luz), sostenidas por las [células de Sertoli](#def-b2-mammal-reproduction-testis); las [células de Leydig](#def-b2-mammal-reproduction-testis), entre los túbulos, producen testosterona.* ![Izquierda: túbulos seminíferos en sección, con las células germinales dispuestas en capas desde la pared hasta la luz. Derecha: espermatozoides al microscopio electrónico de barrido, con el capuchón acrosómico visible en las cabezas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/img-3d1fe40ead0f.jpg) ![Izquierda: túbulos seminíferos en sección, con las células germinales dispuestas en capas desde la pared hasta la luz. Derecha: espermatozoides al microscopio electrónico de barrido, con el capuchón acrosómico visible en las cabezas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/img-9f3e93642810.jpg) *Izquierda: [túbulos seminíferos](#def-b2-mammal-reproduction-testis) en sección, con las células germinales dispuestas en capas desde la pared hasta la luz. Derecha: espermatozoides al microscopio electrónico de barrido, con el capuchón acrosómico visible en las cabezas.* **Definición 8.2 (El ovario y la ovogénesis).** La ovogénesis es, en casi todos los aspectos, la imagen especular de la [espermatogénesis](#def-b2-mammal-reproduction-testis). Las *ovogonias* solo se multiplican en el feto: al nacer, una niña lleva una reserva de alrededor de un millón de *ovocitos* primarios, cada uno detenido en la [profase I](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#prop-b2-meiosis-heredity-stages) de la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) y envuelto en una sola capa de células — un *folículo primordial* —, y nunca se forman otros nuevos. Desde la pubertad, cada mes crece una cohorte de folículos: el ovocito aumenta de tamaño, las células de la *granulosa* que lo rodean se multiplican en capas, se forma una *teca* externa, se abre una cavidad llena de líquido (el *folículo de De Graaf*, de dos centímetros de diámetro), y normalmente uno solo llega a la *ovulación*: el ovocito, que solo ahora completa la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) I y vuelve a detenerse en la metafase II, es expulsado con su halo de células de la granulosa hacia el oviducto. El folículo vacío se convierte en el *cuerpo lúteo*, una glándula temporal de progesterona. La [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) produce un óvulo y tres diminutos cuerpos polares — todo el citoplasma va a una sola célula —, y la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) II solo se completa si entra un espermatozoide. Del millón de ovocitos, unos $400$ se ovulan a lo largo de la vida; el resto degenera (*atresia*), y cuando la reserva se agota, hacia los cincuenta años, los ciclos cesan: la menopausia. ![Las dos gametogénesis en el tiempo. Los ovocitos se forman todos antes del nacimiento y se liberan de uno en uno a partir de una reserva finita; los espermatozoides se producen continuamente a partir de células madre durante toda la vida adulta.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/fig-36a8525fb038.svg) *Las dos gametogénesis en el tiempo. Los ovocitos se forman todos antes del nacimiento y se liberan de uno en uno a partir de una reserva finita; los espermatozoides se producen continuamente a partir de células madre durante toda la vida adulta.* ![Un ovocito ovulado: la célula, su cubierta transparente (la zona pelúcida) y la nube de células de la granulosa que salió del folículo con él.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/img-263e5be7449c.jpg) *Un ovocito ovulado: la célula, su cubierta transparente (la [zona pelúcida](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation)) y la nube de células de la granulosa que salió del [folículo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) con él.* ## 8.2 La fecundación **Proposición 8.3 (Las etapas de la fecundación).** Los espermatozoides depositados en la vagina — unos $3\times 10^{8}$ — atraviesan el moco cervical, las contracciones del útero los arrastran hacia arriba y unos pocos cientos llegan en menos de una hora a la ampolla del oviducto, donde el óvulo espera durante un día. Por el camino los espermatozoides experimentan la *capacitación*: las secreciones del tracto femenino despojan sus membranas de proteínas de recubrimiento y los vuelven hiperactivos. Junto al óvulo, un espermatozoide se abre paso entre las células de la granulosa, se une a una glucoproteína de la *[zona pelúcida](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation)* y experimenta la *[reacción acrosómica](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation)*, que libera enzimas que abren un camino a través de la zona; su membrana se fusiona con la del óvulo, y el núcleo del espermatozoide entra. El óvulo responde en segundos: una onda de calcio lo recorre, y los gránulos corticales liberan enzimas que endurecen la zona y eliminan sus receptores de espermatozoides — la *[reacción cortical](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation)*, el bloqueo de la poliespermia. El óvulo completa la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) II, expulsa el segundo cuerpo polar, y los dos *pronúcleos* [haploides](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) replican su ADN, se aproximan y entran en la primera mitosis: el cigoto tiene un día. La especificidad de especie reside en las proteínas de la zona, y por eso un espermatozoide de ratón no entra en un óvulo humano. **Evidencia.** Edwards y Steptoe (1978) fecundaron en una placa un ovocito humano, extraído del ovario poco antes de la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary), con espermatozoides capacitados, cultivaron el embrión hasta las ocho células y lo devolvieron al útero, donde se implantó y llegó a nacer: la fecundación in vitro. Cada etapa de la secuencia anterior se había establecido antes en el erizo de mar y en el ratón, donde pueden observarse la fusión, la onda de calcio y la liberación de los gránulos corticales; en el ratón, eliminar por [mutación](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/3-mutaciones-y-diversificacion-de-los-genomas#def-b2-genome-diversification-mutation) una glucoproteína de la zona (ZP2 o ZP3) da óvulos a los que los espermatozoides no pueden unirse. ∎ **Teorema 8.4 (Por qué un óvulo necesita millones de espermatozoides).** Si, de $N$ espermatozoides depositados, cada uno alcanza la superficie del óvulo de forma independiente con una pequeña probabilidad $\pi$, el número de los que llegan sigue una ley de Poisson de media $m = N\pi$, y la probabilidad de que llegue al menos uno es $$ P = 1 - e^{-m}. $$ Con $N = 3\times 10^{8}$ y $\pi \approx 10^{-8}$, $m \approx 3$ y $P \approx 0.95$; con $N = 2\times 10^{7}$ (el umbral clínico de recuento bajo), $m = 0.2$ y $P = 0.18$. La misma aritmética muestra por qué el bloqueo de la poliespermia es indispensable: cuando $P$ es alta, varios espermatozoides llegan con segundos de diferencia, y un óvulo en el que entraran dos sería triploide y moriría. **Demostración.** Cada espermatozoide es una prueba independiente con probabilidad de éxito $\pi$; el número de éxitos sigue una ley binomial, que para $N$ grande y $\pi$ pequeña es una ley de Poisson de media $N\pi$. La probabilidad de ningún éxito es $e^{-m}$, y la de al menos uno, $1 - e^{-m}$; la probabilidad de dos o más es $1 - e^{-m}(1 + m)$, unos $0.8$ para $m = 3$. ∎ ![La fecundación en cuatro etapas: la unión a la zona, la reacción acrosómica, la fusión y la onda de calcio, y la reacción cortical, que cierra el óvulo a otros espermatozoides mientras termina la meiosis.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/fig-7cec789a2e5b.svg) *La fecundación en cuatro etapas: la unión a la zona, la [reacción acrosómica](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation), la fusión y la onda de calcio, y la [reacción cortical](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation), que cierra el óvulo a otros espermatozoides mientras termina la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis).* ## 8.3 La implantación y la placenta **Definición 8.5 (Segmentación, blastocisto, implantación).** El cigoto se divide cada doce a veinte horas sin crecer (*segmentación*) mientras desciende por el oviducto: dos células, cuatro, ocho, una bola compacta de dieciséis (*mórula*) y, hacia el quinto día, un *blastocisto* de unas cien células: una capa externa, el *trofoblasto*, alrededor de una cavidad, con un grupo de células a un lado, la *masa celular interna*. El trofoblasto construirá la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y las membranas; la masa celular interna se convertirá en el embrión — y, extraída en esta etapa, da células madre embrionarias. El sexto día el blastocisto eclosiona de su zona, se adhiere al revestimiento del útero y el trofoblasto lo invade: las células se fusionan en un frente multinucleado que digiere el tejido materno y abre capilares maternos, de modo que hacia el duodécimo día el embrión está enterrado en la pared y bañado en sangre materna. Es la *implantación*. Solo tiene éxito en un útero preparado por la progesterona, en una ventana de unos pocos días; alrededor de la mitad de las concepciones humanas fracasan antes de esta etapa o durante ella, normalmente por errores cromosómicos del óvulo. ![Un blastocisto al quinto día: el trofoblasto externo alrededor de la cavidad y la masa celular interna — el futuro embrión — a un lado.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/img-bf5b1df5cf02.jpg) *Un [blastocisto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) al quinto día: el [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) externo alrededor de la cavidad y la [masa celular interna](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) — el futuro embrión — a un lado.* **Definición 8.6 (La placenta).** La *placenta* es un órgano formado conjuntamente por el embrión (el corion, procedente del [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation)) y por la madre (el revestimiento uterino). Unas *vellosidades coriónicas* digitiformes, ramificadas hasta alcanzar una superficie de unos $12\,\mathrm{m}^{2}$ al término, cuelgan en lagos de sangre materna aportada por las arterias uterinas a razón de medio litro por minuto; dentro de cada vellosidad discurren capilares fetales, unidos al feto a través de las dos arterias y la vena del *cordón umbilical*. Las dos sangres nunca se mezclan: las separa la pared de la vellosidad, unos pocos micrómetros de [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) y endotelio capilar, a través de la cual difunden el oxígeno, el $\mathrm{CO_2}$, el agua, la urea y las moléculas liposolubles, la glucosa y los aminoácidos pasan mediante transportadores, y los anticuerpos maternos (IgG) son transferidos por receptores, lo que da al recién nacido sus primeros meses de inmunidad. La placenta es también una glándula: desde los primeros días el [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) secreta *gonadotropina coriónica humana* (hCG), que mantiene al [cuerpo lúteo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) produciendo progesterona, y a partir del tercer mes la propia placenta produce la progesterona y los estrógenos que mantienen el embarazo ([Capítulo 9](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/9-control-hormonal-de-la-reproduccion#ch-b2-reproductive-hormones)). Es, en la práctica, un pulmón, un intestino, un riñón y una glándula endocrina que crecen durante nueve meses y se desechan en el parto. ![La placenta: las vellosidades fetales, que llevan capilares fetales, cuelgan en un espacio lleno de sangre materna procedente de las arterias espirales. Las dos sangres intercambian a través de la pared de la vellosidad y nunca se mezclan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/fig-b90516392628.svg) *La [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta): las vellosidades fetales, que llevan capilares fetales, cuelgan en un espacio lleno de sangre materna procedente de las arterias espirales. Las dos sangres intercambian a través de la pared de la vellosidad y nunca se mezclan.* **Teorema 8.7 (El intercambio a través de la placenta).** Un gas que atraviesa una membrana de superficie $A$ y espesor $d$ pasa a un ritmo $J = K\,A\,\Delta P/d$, donde $\Delta P$ es la diferencia de su presión parcial y $K$ la permeabilidad del tejido. Para el oxígeno en el tejido, $K \approx 3 \times 10^{-8}\,\mathrm{mL}/(\mathrm{cm}\,\mathrm{min}\,\mathrm{mmHg})$; con $A = 12\,\mathrm{m}^{2}$, $d = 3.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ y $\Delta P = 20\,\mathrm{mmHg}$ ($40\,\mathrm{mmHg}$ maternos en el espacio intervelloso frente a $20\,\mathrm{mmHg}$ en la arteria umbilical), la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) podría transferir unos $200\,\mathrm{mL}$ de oxígeno por minuto, unas ocho veces los $25\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ que consume un feto a término. La transferencia de oxígeno no está limitada, por tanto, por la difusión sino por el flujo sanguíneo; el feto trabaja a una presión de oxígeno baja y lo compensa con una hemoglobina de mayor afinidad y un recuento de glóbulos rojos más alto. **Demostración.** La ley de Fick establece que el flujo es proporcional al gradiente $\Delta P/d$ y a la superficie; la constante $K$ engloba la solubilidad y el coeficiente de difusión del gas en el tejido. Numéricamente: $3\times 10^{-8}\times 1.2\times 10^{5}\times 20/(3.5\times 10^{-4}) = 206\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ con $A$ en $\mathrm{cm}^{2}$ y $d$ en $\mathrm{cm}$. La demanda fetal es de unos $7\,\mathrm{mL}$ por kilogramo y por minuto para $3.5\,\mathrm{kg}$. ∎ ## 8.4 Gestación, parto y lactancia **Proposición 8.8 (Gestación y parto).** La gestación dura $20$ días en el ratón, $280$ en el ser humano y $660$ en el elefante — aproximadamente como la potencia un cuarto de la masa corporal, con los primates lentos para su tamaño. La mantiene la progesterona, que mantiene en reposo el músculo uterino y cerrado el cuello del útero. El *parto* lo desencadena el propio feto: su cortisol suprarrenal, que aumenta al término, desplaza la producción placentaria de progesterona hacia los estrógenos, que dotan al útero de receptores de oxitocina y de uniones comunicantes e inician la liberación de prostaglandinas. Después toma el relevo una *retroalimentación positiva*: la cabeza presiona el cuello del útero, unos nervios sensitivos avisan al hipotálamo, la neurohipófisis libera *oxitocina*, el útero se contrae y la cabeza presiona con más fuerza; el bucle se intensifica hasta el nacimiento, tras el cual el estímulo cesa y el bucle se detiene — una de las pocas retroalimentaciones positivas de la fisiología, y una que debe terminar en un acontecimiento. La [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) se expulsa minutos después. **Evidencia.** Ferguson (1941) mostró en la coneja que distender el cuello del útero provocaba contracciones uterinas y que seccionar la médula espinal o extirpar la neurohipófisis abolía la respuesta: un reflejo neuroendocrino del cuello del útero a la hipófisis y de esta al útero. La oxitocina, aislada y sintetizada por du Vigneaud en 1953, es hoy el fármaco de referencia para inducir el parto. ∎ **Proposición 8.9 (La lactancia).** La glándula mamaria, una glándula sudorípara modificada, se desarrolla durante el embarazo por acción de los estrógenos, la progesterona y la prolactina, pero la progesterona le impide secretar; cuando sale la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta), la progesterona cae y, bajo la acción de la *prolactina* de la adenohipófisis, los alvéolos empiezan a producir leche. Dos reflejos dirigen el proceso: la succión estimula la liberación de prolactina (que mantiene la síntesis y suprime la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary)) y la de oxitocina (que contrae las células que rodean los alvéolos y expulsa la leche). La leche humana contiene alrededor de un $7\,\%$ de lactosa, un $4\,\%$ de grasa y un $1\,\%$ de proteína, y aporta $2.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mL}$; el *calostro* de los primeros días es rico en anticuerpos (IgA) que recubren el intestino del lactante. Una madre produce unos $750\,\mathrm{mL}$ al día, con un coste de unos $2.5\,\mathrm{MJ}$ — una cuarta parte de su alimento — durante meses; la lactancia es la parte más cara de la reproducción de los mamíferos y la que da nombre a la clase. ## 8.5 La formación de los dos sexos **Proposición 8.10 (Determinación y diferenciación del sexo).** Hasta la sexta semana, un embrión humano de cualquier sexo tiene el mismo equipamiento: una gónada indiferenciada, dos pares de conductos (de *Wolff* y de *Müller*) y unos genitales externos neutros. El gen *SRY* del cromosoma Y se activa en la gónada y la convierte en [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis); sin él, la gónada se convierte en ovario. El [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis) fetal hace entonces dos cosas: sus [células de Sertoli](#def-b2-mammal-reproduction-testis) secretan la *[hormona antimülleriana](#prop-b2-mammal-reproduction-sex)*, que hace regresar los conductos de Müller, y sus [células de Leydig](#def-b2-mammal-reproduction-testis) secretan *testosterona*, que mantiene los conductos de Wolff (el futuro epidídimo, conducto deferente y vesículas seminales) y, convertida en dihidrotestosterona, modela los genitales externos en pene y escroto. En ausencia de ambas señales, los conductos de Wolff regresan, los conductos de Müller se convierten en los oviductos, el útero y la parte superior de la vagina, y los genitales se desarrollan como femeninos. La vía femenina es la que se sigue cuando no se dice nada: la vía masculina debe imponerla activamente el [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis), y cada etapa en la que la imposición falla — un SRY mutante, un receptor hormonal ausente — da un individuo XY con un cuerpo femenino o intermedio. **Evidencia.** Jost (1947) extirpó las gónadas de fetos de conejo dentro del útero antes de que sus conductos se diferenciaran: los fetos castrados de cualquier sexo cromosómico desarrollaron útero, oviductos y genitales femeninos. Un cristal de testosterona implantado en un feto castrado mantenía los conductos de Wolff de ese lado, pero no eliminaba los conductos de Müller; un [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis) fetal injertado hacía ambas cosas, en su propio lado: el [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis) debía producir un segundo factor, entonces desconocido, para suprimir los conductos femeninos, identificado treinta años después como la [hormona antimülleriana](#prop-b2-mammal-reproduction-sex). Más tarde, el efecto de inversión sexual de un pequeño fragmento del cromosoma Y localizó el interruptor en *SRY* (1990), y un ratón XX al que solo se añadió el gen *Sry* se desarrolló como macho. ∎ ![Diferenciación sexual: el testículo, formado por acción de SRY, impone la vía masculina con dos hormonas; en su ausencia, el cuerpo se desarrolla como femenino.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-4/b2-mammal-reproduction/fig-20542cddc915.svg) *[Diferenciación sexual](#prop-b2-mammal-reproduction-sex): el [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis), formado por acción de *SRY*, impone la vía masculina con dos hormonas; en su ausencia, el cuerpo se desarrolla como femenino.* ## 8.6 Ejercicios **Ejercicio 8.1 ★.** Compárense la [espermatogénesis](#def-b2-mammal-reproduction-testis) y la [ovogénesis](#def-b2-mammal-reproduction-ovary): cuándo se dividen las células madre, cuántos gametos da una [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis), cuánto se tarda en formar un gameto, dónde están las detenciones y cuántos gametos se producen a lo largo de la vida. **Solución de Ejercicio 8.1.** Las espermatogonias se dividen desde la pubertad y de por vida; las ovogonias, solo en el feto. Una [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) da cuatro espermatozoides, pero un solo óvulo (y tres cuerpos polares). Un espermatozoide tarda unos 64 días más dos semanas de maduración; un óvulo queda detenido en [profase I](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#prop-b2-meiosis-heredity-stages) desde antes del nacimiento hasta el mes de su [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) — décadas — y de nuevo en metafase II hasta la fecundación. Un hombre produce $10^{8}$ espermatozoides al día, unos $10^{12}$ a lo largo de su vida; una mujer ovula unos 400 óvulos. **Ejercicio 8.2 ★.** Enumérense las etapas de la fecundación desde la llegada de un espermatozoide a la [zona pelúcida](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation) hasta la primera mitosis, y dígase qué etapa bloquea la poliespermia. **Solución de Ejercicio 8.2.** Unión a la [zona pelúcida](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation); [reacción acrosómica](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation) y digestión de un camino; fusión de las membranas y entrada del núcleo del espermatozoide; onda de calcio y [reacción cortical](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation) (endurecimiento de la zona y pérdida de sus receptores: el bloqueo de la poliespermia); finalización de la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) II y expulsión del segundo cuerpo polar; formación de los dos pronúcleos, replicación del ADN, primera mitosis. **Ejercicio 8.3 ★.** Nómbrense las dos poblaciones celulares del [blastocisto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) y el destino de cada una. ¿Qué día empieza la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation), y qué hormona debe haber preparado el útero? **Solución de Ejercicio 8.3.** El [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) (capa externa) forma la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y las membranas; la [masa celular interna](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) forma el embrión. La [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) empieza los días 6 a 7 tras la fecundación, en un revestimiento uterino preparado por la progesterona del [cuerpo lúteo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary). **Ejercicio 8.4 ★.** Para cada uno de los siguientes, dígase si atraviesa la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y cómo: oxígeno, glucosa, glóbulos rojos maternos, anticuerpos IgG, urea, alcohol, la mayoría de las bacterias. **Solución de Ejercicio 8.4.** Oxígeno: difusión. Glucosa: transporte facilitado. Glóbulos rojos maternos: no atraviesan (las sangres nunca se mezclan). IgG: transporte mediado por receptores. Urea: difusión, del feto a la madre. Alcohol: difunde libremente. Bacterias: la mayoría no atraviesan (algunas, como la de la sífilis o la listeria, sí). **Ejercicio 8.5 ★★.** Con $\pi = 10^{-8}$ por espermatozoide, calcúlese la probabilidad de fecundación para recuentos de $3\times 10^{8}$, $10^{8}$, $4\times 10^{7}$ y $10^{7}$ espermatozoides. ¿Con qué recuento cae por debajo de un medio? ¿Qué dice esto sobre la forma de la relación dosis–respuesta entre fertilidad y recuento espermático? **Solución de Ejercicio 8.5.** $m = 3, 1, 0.4, 0.1$: $P = 0.95, 0.63, 0.33, 0.095$. Por debajo de un medio cuando $m < \ln 2 = 0.69$, es decir, por debajo de $7\times 10^{7}$ espermatozoides. La curva se satura: por encima de unos $10^{8}$, los espermatozoides adicionales apenas añaden nada; por debajo, la fertilidad cae casi en proporción al recuento. **Ejercicio 8.6 ★★.** Una niña nace con $10^{6}$ ovocitos, tiene $300\,000$ en la pubertad (a los 13 años) y unos $1000$ a los 50, habiendo ovulado $400$. Calcúlese el ritmo medio de atresia (ovocitos perdidos por día) antes y después de la pubertad, y compárese con el ritmo de [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary). **Solución de Ejercicio 8.6.** Antes de la pubertad: $7\times 10^{5}$ perdidos en 13 años ($4750$ días): unos 150 al día. Después: $299\,000$ perdidos en 37 años ($13\,500$ días): 22 al día; [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary): $400/13\,500 = 0.03$ al día. La atresia supera a la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) en una proporción de setecientos a uno; la reserva no se agota ovulando, sino muriendo. **Ejercicio 8.7 ★★.** La hemoglobina fetal tiene una presión de semisaturación $P_{50} = 19\,\mathrm{mmHg}$; la adulta, $27\,\mathrm{mmHg}$; tómese la saturación como $S = P^{n}/(P_{50}^{n} + P^{n})$ con $n = 2.7$. Calcúlense ambas saturaciones a $30\,\mathrm{mmHg}$, la presión de la vena umbilical, y explíquese la ventaja. **Solución de Ejercicio 8.7.** Adulta: $(30/27)^{2.7} = 1.33$, $S = 1.33/2.33 = 0.57$. Fetal: $(30/19)^{2.7} = 3.4$, $S = 3.4/4.4 = 0.77$. A las bajas presiones de la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta), la sangre fetal carga una quinta parte más de oxígeno que la sangre adulta, y lo descarga en los tejidos a presiones en las que la hemoglobina adulta ya estaría medio vacía. **Ejercicio 8.8 ★★.** La hCG aparece en la sangre materna en la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) (día 7 tras la fecundación) a alrededor de $1\,\mathrm{IU}/\mathrm{L}$ y se duplica cada dos días; una prueba de embarazo detecta $25\,\mathrm{IU}/\mathrm{L}$. ¿Qué día tras la fecundación da positivo la prueba? ¿Qué día tras la última menstruación ([ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) el día 14)? **Solución de Ejercicio 8.8.** $2^{k} = 25$: $k = 4.6$ duplicaciones, $9.3\,\mathrm{d}$: días 16 a 17 tras la fecundación; días 30 a 31 tras la última regla — aproximadamente el día en que falta la regla. **Ejercicio 8.9 ★★.** Vuélvase a calcular la transferencia placentaria de oxígeno del teorema para una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) de $6\,\mathrm{m}^{2}$ con una pared de las vellosidades de $10\,\text{µ}\mathrm{m}$, como en algunas patologías, y compárese con la demanda fetal. ¿Qué le ocurre al feto? **Solución de Ejercicio 8.9.** $3\times 10^{-8}\times 6\times 10^{4}\times 20/10^{-3} = 36\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ frente a una demanda de $25\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$: el margen pasa de ocho a uno y medio; el feto sufre hipoxia ante cualquier carga adicional, crece despacio y puede requerir un parto anticipado. **Ejercicio 8.10 ★★★.** Predíganse el sistema de conductos y los genitales externos de: (a) un feto XY cuyas células carecen del receptor de testosterona; (b) un feto XY sin [hormona antimülleriana](#prop-b2-mammal-reproduction-sex); (c) un feto XX expuesto a una testosterona elevada procedente de sus suprarrenales; (d) un feto XX que lleva *SRY* en un cromosoma X. Explíquese cada caso a partir de los resultados de Jost. **Solución de Ejercicio 8.10.** (a) Se forman [testículos](#def-b2-mammal-reproduction-testis) que secretan ambas hormonas; la AMH elimina los conductos de Müller, pero la testosterona no puede actuar: los conductos de Wolff regresan y los genitales externos son femeninos — una mujer con [testículos](#def-b2-mammal-reproduction-testis) y sin útero. (b) La testosterona actúa y la AMH no: un varón con epidídimo, conducto deferente y genitales masculinos, y además útero y oviductos. (c) Ovarios y derivados de Müller (sin [testículo](#def-b2-mammal-reproduction-testis), sin AMH); los andrógenos suprarrenales virilizan los genitales externos en grado variable. (d) *SRY* forma [testículos](#def-b2-mammal-reproduction-testis), que imponen la vía masculina: un hombre con dos cromosomas X, estéril porque faltan los genes del Y necesarios para la [espermatogénesis](#def-b2-mammal-reproduction-testis). **Ejercicio 8.11 ★★★.** Los gemelos idénticos se forman cuando un embrión se divide. Si se divide antes del día 3, los gemelos tienen [placentas](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y sacos separados; entre los días 4 y 8, una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y dos sacos; entre los días 8 y 13, una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y un saco; más tarde, son siameses. En una serie de gemelos idénticos, el $30\,\%$ tiene [placentas](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) separadas, el $68\,\%$ una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y dos sacos, y el $2\,\%$ un saco. Dedúzcase qué estadio del desarrollo se divide con más frecuencia, y explíquese en términos del [blastocisto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) qué estructuras se comparten en cada caso. **Solución de Ejercicio 8.11.** La más frecuente ($68\,\%$) es la división entre los días 4 y 8: tras formarse el [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) (de ahí una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta)), pero antes del amnios (de ahí dos sacos). Antes del día 3 cada mitad forma su propio [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation), y de ahí dos [placentas](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) ($30\,\%$); después del día 8 el amnios ya está formado y se comparte ($2\,\%$). Dividir la [masa celular interna](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) una vez que el [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) está determinado es, evidentemente, el suceso más fácil. **Ejercicio 8.12 ★★★.** Los marsupiales paren al cabo de unas pocas semanas una cría del tamaño de una judía que completa su crecimiento sobre un pezón, en la bolsa; los mamíferos placentarios tienen una gestación larga y paren una cría grande. Compárense las dos estrategias en términos de coste materno, de riesgo y de la capacidad de la madre para abandonar una camada en una mala estación, y propóngase por qué los placentarios han desplazado a los marsupiales en todos los continentes salvo Australia. **Solución de Ejercicio 8.12.** Un marsupial invierte poco antes del nacimiento: una gestación corta, una cría diminuta y una lactancia que puede interrumpirse desprendiéndose de la cría de la bolsa si llega la sequía, de modo que el riesgo de la madre en cada intento es bajo y puede volver a intentarlo enseguida. Un placentario invierte mucho en una gestación larga, con una cría grande y bien desarrollada que sobrevive mejor al nacer, a costa de una madre comprometida durante meses y vulnerable mientras tanto. En ambientes productivos y previsibles gana la mayor supervivencia de las crías placentarias; el clima errático de Australia premia la opción de abandonar de los marsupiales, y su aislamiento mantuvo fuera a los placentarios hasta hace poco. ## 8.7 Problema: un embarazo en cifras **Problema 8.1.** Problema de fin de semana — un embarazo humano seguido desde el espermatozoide hasta la leche, a través de las probabilidades de fecundación, el calendario de la implantación y su hormona, la capacidad de intercambio de la placenta y el coste energético de la gestación y la lactancia, hasta llegar a la probabilidad de fecundación, el día en que la prueba da positivo, el margen de oxígeno de la placenta y el coste de un día de leche Datos: $3\times 10^{8}$ espermatozoides por eyaculación, cada uno de los cuales llega al óvulo con probabilidad $10^{-8}$; los espermatozoides nadan a $50\,\text{µ}\mathrm{m}/\mathrm{s}$; la ampolla está a $15\,\mathrm{cm}$ del cuello del útero. hCG en la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) (día 7): $1\,\mathrm{IU}/\mathrm{L}$, que se duplica cada $2\,\mathrm{d}$; umbral de la prueba, $25\,\mathrm{IU}/\mathrm{L}$. [Placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) al término: $12\,\mathrm{m}^{2}$, pared de $3.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, $K_{\mathrm{O_2}} = 3 \times 10^{-8}\,\mathrm{mL}/(\mathrm{cm}\,\mathrm{min}\,\mathrm{mmHg})$, $\Delta P = 20\,\mathrm{mmHg}$; feto de $3.5\,\mathrm{kg}$ que consume $7\,\mathrm{mL}$ de oxígeno por kilogramo y por minuto; flujo sanguíneo placentario materno de $500\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$, con $0.16\,\mathrm{mL}$ de oxígeno por mililitro de sangre. Glucosa: el feto usa $5\,\mathrm{mg}$ por kilogramo y por minuto; sangre materna a $0.9\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$. Leche: $750\,\mathrm{mL}/\mathrm{d}$ a $2.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mL}$, producida con un rendimiento del $80\,\%$; el lactante gana $30\,\mathrm{g}/\mathrm{d}$ de tejido a $6\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$ depositados y gasta $300\,\mathrm{kJ}/\mathrm{kg}/\mathrm{d}$ en mantenimiento a $4\,\mathrm{kg}$. **Parte I — La fecundación.** 1. Calcúlense el número medio de espermatozoides que llegan al óvulo y la probabilidad de fecundación. 2. Calcúlese la probabilidad de que lleguen dos o más, y dígase qué ocurriría sin la [reacción cortical](#prop-b2-mammal-reproduction-fertilisation) . 3. ¿Cuánto tardaría un espermatozoide en llegar nadando a la ampolla? Se encuentran espermatozoides allí en menos de $30\,\mathrm{min}$ : ¿qué los transporta? 4. Solo unos pocos cientos de espermatozoides llegan a la ampolla. ¿Qué fracción de la eyaculación es esa, y dónde se pierden los demás? 5. Un óvulo es fecundable durante un día aproximadamente, y los espermatozoides sobreviven unos tres días en el tracto. ¿Durante cuántos días del ciclo pueden las relaciones sexuales dar lugar a una concepción? 6. El recuento de un hombre cae a $5\times 10^{7}$ . Vuélvanse a calcular la probabilidad de fecundación por ciclo y el número esperado de ciclos hasta la concepción (ley geométrica). 7. Explíquese por qué es el óvulo, y no el espermatozoide, el que aporta las mitocondrias del embrión. **Parte II — La [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) y su hormona.** 8. ¿Cuántas divisiones de segmentación se han producido hacia el día 5 si cada una dura $16\,\mathrm{h}$ ? ¿Cuántas células hay? 9. ¿Qué día tras la fecundación alcanza la hCG el umbral de la prueba? ¿Y tras la última regla ( [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) el día 14)? 10. ¿Por qué debe aparecer la hCG pocos días después de la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) ? ¿Qué le ocurre al [cuerpo lúteo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) , y al embarazo, si no aparece? 11. La hCG alcanza un máximo cercano a $1 \times 10^{5}\,\mathrm{IU}/\mathrm{L}$ hacia la semana 10 y después disminuye. ¿Cuántas duplicaciones desde la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) supone eso, y por qué puede disminuir después sin que se pierda el embarazo? 12. La mitad de las concepciones se pierden antes de la [implantación](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) o durante ella, sobre todo por óvulos aneuploides. Explíquese, con el calendario de la [ovogénesis](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) , por qué la aneuploidía es más frecuente en los óvulos que en los espermatozoides. 13. Gemelos: un embrión que se divide el día 6. Dígase si los gemelos comparten la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y el saco amniótico. **Parte III — La [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta).** 14. Calcúlese la transferencia difusiva máxima de oxígeno. 15. Calcúlense la demanda fetal de oxígeno y el margen de difusión. 16. Calcúlese el oxígeno aportado por minuto por el flujo sanguíneo materno a la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) . ¿Qué fracción debe extraerse para cubrir la demanda? 17. Calcúlense la demanda fetal de glucosa en gramos por día y el volumen de sangre materna que la contiene. Compárese con el flujo placentario materno diario. 18. La sangre del feto sale de la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) a $30\,\mathrm{mmHg}$ de oxígeno. ¿Por qué no se asfixia a una presión que dejaría inconsciente a un adulto? 19. Nómbrense dos cosas que hace la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y que ningún otro órgano del embrión podría hacer en ese momento, y una que no puede hacer. **Parte IV — El parto y la leche.** 20. Descríbase la retroalimentación positiva del parto y explíquese por qué no se desencadena antes del término. 21. Calcúlense la energía contenida en la leche de un día y la energía que gasta la madre para producirla. 22. Calcúlese el balance energético diario del lactante (crecimiento más mantenimiento) y compárese con la leche aportada. 23. Calcúlese el coste energético total para la madre de nueve meses de lactancia, y compárese con los $300\,\mathrm{MJ}$ que cuesta el propio embarazo. 24. Explíquese por qué la succión retrasa el retorno de la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) , y por qué esto importa en las poblaciones sin anticoncepción. 25. Enúnciese el resultado: la probabilidad de fecundación, el día en que la prueba da positivo, el margen de oxígeno de la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y el coste de un día de leche. **Solución de Problema 8.1.** **1.** $m = 3\times 10^{8}\times 10^{-8} = 3$; $P = 1 - e^{-3} = 0.95$. **2.** $1 - e^{-3}(1 + 3) = 0.80$: sin el bloqueo, cuatro de cada cinco fecundaciones serían poliespérmicas y el embrión triploide. **3.** $0.15/5\times 10^{-5} = 3000\,\mathrm{s}$, cincuenta minutos; los transportan las contracciones del útero y del oviducto. **4.** $300/3\times 10^{8} = 10^{-6}$: se pierden en la vagina ácida, en el moco cervical, a manos de los fagocitos del útero y en el oviducto equivocado. **5.** Desde tres días antes de la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) hasta un día después: unos cuatro días. **6.** $m = 0.5$, $P = 0.39$; ciclos esperados $1/P = 2.5$. **7.** Las pocas mitocondrias del espermatozoide, situadas en la pieza intermedia, se marcan y se destruyen tras su entrada; el óvulo lleva cien mil. **8.** $120/16 = 7.5$: siete divisiones, $2^{7} = 128$ células — alrededor de un centenar. **9.** $\log_2 25 = 4.6$ duplicaciones, $9.3\,\mathrm{d}$: días 16 a 17; días 30 a 31 tras la regla. **10.** El [cuerpo lúteo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) regresa unos doce días después de la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) salvo que la hCG lo rescate; sin ella la progesterona cae, el revestimiento se desprende y el embrión se pierde con la regla. **11.** $\log_2 10^{5} = 16.6$ duplicaciones; hacia la semana 10 la [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) produce su propia progesterona y el [cuerpo lúteo](#def-b2-mammal-reproduction-ovary) deja de ser necesario. **12.** Los óvulos permanecen décadas en [profase I](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#prop-b2-meiosis-heredity-stages) y las cohesinas que mantienen unidos los bivalentes se degradan, de modo que la no disyunción en la [meiosis](https://one-course.com/books/biology/4/es/chapter/4-meiosis-mezcla-genetica-y-herencia#def-b2-meiosis-heredity-meiosis) I aumenta bruscamente con la edad materna; los espermatozoides se fabrican de nuevo en dos meses. **13.** Tras el [trofoblasto](#def-b2-mammal-reproduction-implantation) (día 5) y antes del amnios (día 8): una [placenta](#def-b2-mammal-reproduction-placenta) y dos sacos. **14.** $3\times 10^{-8}\times 1.2\times 10^{5}\times 20/3.5\times 10^{-4} = 206\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$. **15.** $7\times 3.5 = 24.5\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$: un margen de ocho. **16.** $500\times 0.16 = 80\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$; extracción de $24.5/80 = 31\,\%$. **17.** $5\times 3.5\times 1440 = 25\,\mathrm{g}/\mathrm{d}$; contenidos en $28\,\mathrm{L}$ de sangre materna; flujo diario de $720\,\mathrm{L}$: el feto toma alrededor del $4\,\%$ de la glucosa que pasa. **18.** La hemoglobina fetal está saturada al $77\,\%$ a $30\,\mathrm{mmHg}$, el feto tiene más glóbulos rojos y un gasto cardíaco elevado, y sus tejidos están adaptados a trabajar a baja presión — vive, en la práctica, en la cima del Everest. **19.** El intercambio de gases sin un pulmón funcional, la nutrición y la excreción sin un intestino ni un riñón funcionales, y las hormonas que mantienen el embarazo; no puede impedir el paso de todos los tóxicos — el alcohol, la nicotina y algunos virus lo atraviesan. **20.** Distensión del cuello del útero $\to$ hipotálamo $\to$ oxitocina $\to$ contracción $\to$ más distensión, hasta que el nacimiento elimina el estímulo. Antes del término, el útero dominado por la progesterona tiene pocos receptores de oxitocina y ninguna unión comunicante, de modo que las contracciones no se propagan y el bucle no puede cerrarse. **21.** $750\times 2.9 = 2.2\,\mathrm{MJ}$; coste $2.2/0.8 = 2.7\,\mathrm{MJ}$. **22.** Crecimiento $30\times 6 = 0.18\,\mathrm{MJ}$, mantenimiento $300\times 4 = 1.2\,\mathrm{MJ}$: $1.4\,\mathrm{MJ}$, unas dos terceras partes de la energía de la leche; el resto se destina a la actividad, al calor y a las pérdidas. **23.** $270\times 2.7 = 730\,\mathrm{MJ}$, dos veces y media el embarazo. **24.** La succión eleva la prolactina y suprime la liberación pulsátil de la hormona que impulsa la [ovulación](#def-b2-mammal-reproduction-ovary), de modo que esta solo vuelve meses después; sin anticoncepción, esto espacia los nacimientos dos o tres años. **25.** $P = 0.95$; prueba positiva el día 17 tras la fecundación (día 31 del ciclo); margen de oxígeno de ocho; un día de leche le cuesta a la madre $2.7\,\mathrm{MJ}$.