En un artículo anterior, hablé de las formas en que los espermatozoides exhiben una complejidad irreducible. Aquí, discutiré la importancia del líquido seminal y cómo contribuye al núcleo irreductiblemente complejo de componentes necesarios para una reproducción exitosa. Luego consideraré el proceso de capacitación de los espermatozoides, el mecanismo que prepara a los espermatozoides para una fusión exitosa con el óvulo.

El fluido seminal

Como mencioné en mi artículo anterior, con cada eyaculación se liberan entre doscientos y quinientos millones de espermatozoides, rodeados de líquido seminal. Se necesitan cantidades tan grandes para tener una probabilidad significativa de fertilizar el óvulo, ya que los espermatozoides enfrentan muchos peligros mientras nadan a través del útero y las trompas uterinas. Después de la eyaculación, millones de espermatozoides liberados saldrán de la vagina o morirán en su ambiente ácido. Los espermatozoides también necesitan pasar a través del cuello uterino y abrirse hacia el útero, lo que requiere pasar a través del moco cervical. Aunque el moco se diluye hasta alcanzar una consistencia más acuosa durante la ventana fértil, lo que lo hace más hospitalario para los espermatozoides, millones de espermatozoides morirán intentando atravesar el moco. Además, el tracto reproductivo femenino tiene defensas inmunitarias que protegen contra los patógenos. Estas defensas también pueden atacar y destruir células extrañas como los espermatozoides. Los anticuerpos pueden reconocer los espermatozoides como invasores extraños y provocar su inactivación o eliminación. También hay pequeños cilios en las trompas de Falopio que impulsan el óvulo hacia el útero. Algunos de los espermatozoides restantes quedarán atrapados en los cilios y morirán. Sólo un pequeño puñado de los espermatozoides originales llegará hasta el óvulo. Por lo tanto, es necesario que se liberen cientos de millones de espermatozoides para tener una probabilidad razonable de que el óvulo sea fertilizado.

El líquido seminal también proporciona nutrientes esenciales para favorecer la supervivencia y la motilidad de los espermatozoides. Estos incluyen la fructosa, que sirve como fuente de energía para los espermatozoides y alimenta la producción mitocondrial de ATP, así como otros azúcares, aminoácidos y enzimas. Si el líquido seminal no contuviera fructosa, para alimentar las mitocondrias, esto tendría implicaciones drásticas para la motilidad y viabilidad de los espermatozoides.

El líquido seminal también es alcalino. Esto es importante porque la vagina tiene un pH ácido, producido por la flora normal (poblaciones bacterianas) de la vagina. Este entorno sería desfavorable para los espermatozoides. Pero la alcalinidad del líquido seminal ayuda a neutralizar el pH ácido de la vagina, favoreciendo la supervivencia de los espermatozoides.

Después de la eyaculación, el líquido seminal inicialmente se coagula para formar una consistencia similar a un gel. Esta coagulación ayuda a mantener el semen en la vagina y el cuello uterino, evitando que se escape inmediatamente y aumentando así en gran medida las probabilidades de una fertilización exitosa. Esto ocurre tras la exposición al aire o al ambiente alcalino del tracto reproductivo femenino, activando factores de coagulación presentes en el líquido seminal, incluida la transglutaminasa tisular. La transglutaminasa convierte la semenogelina (una proteína importante en el líquido seminal secretada por las vesículas seminales) en una proteína pegajosa llamada fibrina. La fibrina forma una estructura similar a una red que atrapa los espermatozoides y otros componentes del semen.

Si el semen permaneciera en este estado, los espermatozoides quedarían permanentemente inmóviles y no podrían fertilizar el óvulo. Sin embargo, con el tiempo, el semen coagulado se licua debido a las enzimas presentes en el líquido que descomponen lentamente la red de fibrina, permitiendo que los espermatozoides se muevan más libremente. Anamthathmakula y Winuthayanon señalan que “el proceso de licuefacción es crucial para que los espermatozoides obtengan su motilidad y se transporten exitosamente al sitio de fertilización en las trompas de Falopio (u oviductos en los animales). El semen hiperviscoso o la falla en la licuefacción es una de las causas de la infertilidad masculina”.1 De hecho, se ha sugerido que el objetivo de estos serina proteasas es un objetivo para los nuevos anticonceptivos no hormonales.2

Desde una perspectiva evolutiva, es difícil imaginar un escenario en el que la coagulación del semen evolucione sin tener simultáneamente un mecanismo de licuefacción. Este es un excelente ejemplo de un intermediario no adaptativo que resulta prohibitivo para la evolución por selección natural.

Capacitación de esperma

Para que un espermatozoide pueda fertilizar un óvulo, debe someterse a capacitación. Esto tiene lugar en el tracto reproductivo femenino. El proceso de capacitación implica una serie de cambios bioquímicos y fisiológicos que preparan al espermatozoide para una interacción exitosa con el óvulo y es crucial para que el espermatozoide adquiera la capacidad de fertilizar.

Cuando los espermatozoides eyaculan inicialmente, poseen ciertas moléculas y proteínas en su superficie que inhiben su capacidad para fertilizar un óvulo. Durante la capacitación, estas moléculas de superficie, como el colesterol y las glicoproteínas, se eliminan o modifican, lo que permite que los espermatozoides se vuelvan más receptivos al óvulo. A medida que avanza la capacitación, también cambia el patrón de motilidad de los espermatozoides. Sufren hiperactivación, que se caracteriza por una mayor amplitud y un batir asimétrico de la cola. Los espermatozoides hiperactivados exhiben movimientos vigorosos que les ayudan a navegar a través del tracto reproductivo femenino y llegar al óvulo. La capacitación también implica cambios en la composición y fluidez de la membrana del espermatozoide. Estos cambios permiten que los espermatozoides interactúen mejor con la zona pelúcida del óvulo. El acrosoma se prepara para la reacción acrosómica, que libera estas enzimas para permitir la penetración de la membrana del óvulo.

La capacitación se asocia con un aumento en la afluencia de iones calcio hacia los espermatozoides. El calcio juega un papel crucial en varios procesos de señalización intracelular que son necesarios para la función y la fertilización de los espermatozoides. Para un tratamiento mucho más detallado de lo que se sabe sobre los mecanismos de capacitación espermática, existen buenas revisiones sobre este tema, a las que dirijo a los lectores.3,4

Conclusión

En resumen, diversas características de la cabeza, la pieza media y el flagelo, junto con las propiedades del líquido seminal, son fundamentales para la función del espermatozoide de alcanzar y fertilizar un óvulo. Si alguna de estas partes no está presente o no funciona correctamente, el espermatozoide queda completamente impotente y no puede ocurrir la reproducción. El fenómeno de la reproducción humana apunta a una causa con previsión, una que puede visualizar un resultado predeterminado y reunir todo lo necesario para alcanzar ese objetivo final. No existe ninguna causa en el universo que tenga tal capacidad de previsión que no sea el diseño inteligente.

Notas

  1. Anamthathmakula P, Winuthayanon W. Mechanism of semen liquefaction and its potential for a novel non-hormonal contraception†. Biol Reprod. 2020 Aug 4;103(2):411-426.
  2. Ibid.
  3. Puga Molina LC, Luque GM, Balestrini PA, Marín-Briggiler CI, Romarowski A, Buffone MG. Molecular Basis of Human Sperm Capacitation. Front Cell Dev Biol. 2018 Jul 27;6:72.
  4. Stival C, Puga Molina Ldel C, Paudel B, Buffone MG, Visconti PE, Krapf D. Sperm Capacitation and Acrosome Reaction in Mammalian Sperm. Adv Anat Embryol Cell Biol. 2016;220:93-106.

Artículo publicado originalmente por Jonathan McLatchie en Evolution News and Science Today