Espermatogénesis: concepto, etapas y diferencias con ovogénesis
¿Qué es la espermatogénesis?
La espermatogénesis es el proceso de formación y desarrollo de los gametos masculinos, mejor conocidos como espermatozoides. Se da en todos los representantes masculinos del reino Animal que se reproducen sexualmente, y en los seres humanos comienza durante la pubertad y ocurre en los testículos.
Los espermatozoides son los gametos masculinos, es decir, las células sexuales que producen los hombres cuando son sexualmente maduros.
La función principal de estas pequeñas células flageladas es la de pasar parte de la información genética del organismo que las produce a una nueva generación a través de la reproducción sexual.
Al igual que su contraparte femenina -los óvulos– los espermatozoides son producidos por un tipo especial de división celular denominado meiosis, a partir de un conjunto de células conocidas como células germinales.
Es por la meiosis que las células sexuales, masculinas y femeninas, son células haploides o, lo que es igual, células con la mitad de la información genética de quien las produce.
Las células germinales que dan origen a los espermatozoides se encuentran en los testículos, que son dos y que forman parte del aparato reproductor masculino.
En el interior de los testículos, los espermatozoides son continuamente producidos en unos conductos llamados túbulos seminíferos, a partir de unas células llamadas espermatogonias, que son células indiferenciadas con la carga genética completa del individuo que las produce, es decir, son diploides.
Todo el proceso de la espermatogénesis puede verse como dividido en tres fases que implican: proliferación celular, meiosis y diferenciación o maduración.
Etapas de la espermatogénesis
La espermatogénesis es el proceso de diferenciación de un conjunto de células diploides -las espermatogonias- en las células espermáticas que luego madurarán para convertirse en espermatozoides funcionales.
Ocurre por primera vez al comienzo de la pubertad y continúa a lo largo de toda la vida adulta de los seres humanos del sexo masculino. Es un proceso sumamente ordenado que resulta en la producción diaria de millones de espermatozoides una vez se alcanza la madurez sexual.
En el transcurso de la espermatogénesis se dan eventos de división celular, tanto por mitosis como por meiosis, y también de diferenciación o remodelación.
Las etapas o fases de la espermatogénesis son tres: una de proliferación y diferenciación de las células germinales, otra de división meiótica y una última de transformación de espermátidas en espermatozoides, también conocida como espermiogénesis.
- Proliferación y espermatocitogénesis
La espermatogénesis (generación de los espermatozoides) se da en el interior de las gónadas masculinas -los testículos- específicamente en unas regiones internas de estos conocidas como túbulos seminíferos.
En esta región del aparato reproductor masculino se encuentran dos tipos distintos de células: las de Sertoli y las espermatógenas o espermatogénicas.
Las células de Sertoli nutren y protegen a las células espermatogénicas, que son las células que darán origen a los distintos precursores de los espermatozoides; por lo tanto, en los túbulos seminíferos se encuentran células espermatogénicas en distintas etapas de maduración.
Entre dichas células están las espermatogonias, que son células derivadas de las células germinales que, al dividirse, producen nuevas espermatogonias y también los demás tipos de células que se forman durante la diferenciación de los espermatozoides, esto significa que son células precursoras.
¿Dónde están las espermatogonias?
Estas células están en los túbulos seminíferos, pero en la parte más externa del epitelio que los forma. A medida que se van dividiendo, sus células hijas migran hacia el centro de estos conductos, donde maduran.
Espermatocitogénesis
La espermatogénesis es la fase de la proliferación en la cual se forman los espermatocitos, que derivan de las espermatogonias.
Las espermatogonias son células diploides (2n), lo que quiere decir que son células con toda la información genética del individuo al que pertenecen. Estas se dividen asexualmente por mitosis, generando nuevas espermatogonias y otro tipo de células llamado espermatocitos primarios.
Los espermatocitos primarios son células que dejan de dividirse por mitosis y comienzan la primera división por meiosis (también conocida como Meiosis I).
Los espermatocitos que comienzan su maduración, esto es, que pasan por mitosis y comienzan la meiosis, permanecen conectados entre sí a través de lo que los expertos han denominado “puentes citosólicos”, ya que se producen las divisiones nucleares pero no se da una separación citosólica completa.
Estas células permanecen juntas hasta las últimas etapas de la maduración, lo que resulta en la liberación sincronizada de grupos de células y no de células individuales.
Meiosis
La meiosis es una de las etapas fundamentales de la espermatogénesis, pues gracias a este tipo especial de división se reduce la carga genética de un individuo a la mitad (se forman células haploides). Ocurre en los espermatocitos primarios que derivan de las espermatogonias diploides.
La primera parte de la meiosis, también conocida como Meiosis I, tiene que ver con la combinación de los cromosomas homólogos, es decir, de los cromosomas maternos y paternos que heredan los organismos diploides de sus progenitores. Estos cromosomas se duplican y son separados en células nuevas.
La Meiosis II es muy similar a la mitosis, con la diferencia de que el material genético no se duplica; en lugar de ello, se da la separación de las cromátides hermanas que forman a cada cromosoma, resultando en 4 células haploides con una combinación de genes diferente.
Espermatocitos primarios, secundarios y espermátidas
La primera división meiótica de los espermatocitos primarios conlleva a su progresión a los espermatocitos secundarios. Cuando estas células pasan por la meiosis II, entonces se diferencian en espermátidas, que ya son células haploides.
Las espermatogonias son células inmóviles y poco diferenciadas, mientras que las espermátidas son células más diferenciadas que darán lugar a los espermatozoides, móviles y completamente diferenciados.
Diferenciación o espermiogénesis
La fase que implica la maduración de las espermátidas en los espermatozoides es la que se conoce como espermiogénesis.
Las espermátidas, durante este proceso, sufren cambios morfológicos importantes:
- Pierden gran volumen de citosol, que es el fluido que contienen en su interior y donde están suspendidos el núcleo celular y los demás orgánulos intracelulares.
- Se forma un flagelo que más adelante les permitirá nadar por el tracto genial femenino, en miras de alcanzar un óvulo para fecundarlo.
- Se reordenan sus orgánulos internos: se condensa el núcleo, se alarga la forma celular y las mitocondrias se ubican más cerca de la base del flagelo.
Las espermátidas, durante el proceso de maduración, migran desde los túbulos seminíferos hacia el epidídimo, que es otro tubo ensortijado en el interior de los testículos. Allí se almacenan y continúan su diferenciación, hasta que son expulsados con el fluido seminal durante la eyaculación.
La maduración completa de los espermatozoides ocurre cuando estos sufren un proceso llamado capacitación, una vez se encuentran en el tracto genital femenino.
Diferencias con la ovogénesis
La ovogénesis es el proceso análogo a la espermatogénesis, es decir, es el proceso por el cual se forman los gametos femeninos, mejor conocidos como óvulos. Aquí las principales diferencias con la espermatogénesis:
- Ocurre en las gónadas femeninas, llamadas ovarios.
- Se forman a partir de las divisiones de unas células conocidas como ovogonias, similares en función a las espermatogonias, pues también son células germinales diploides.
- La meiosis comienza durante las primeras etapas del desarrollo embrionario de la mujer y la maduración de los precursores de los óvulos (la finalización de la meiosis) ocurre cíclicamente, una vez al mes y una célula a la vez desde el comienzo de la pubertad hasta un período conocido como la menopausia.
- Las células maduras producidas por la ovogénesis son células grandes, con mucho citosol y sin flagelo, completamente inmóviles.
- Madura una célula, es decir, un óvulo por mes, mientras que se producen millones de espermatozoides por día a través de la espermatogénesis.
Referencias
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- Griswold, M. D. (2015). Spermatogenesis: The commitment to Meiosis. Physiological Reviews, 96, 1–17.