Para que un espermatozoide fecunde un óvulo no basta con que ambos entren en contacto. Antes de que pueda producirse la unión, deben superarse varios mecanismos de reconocimiento molecular que funcionan como sucesivos controles de identidad. En muchas especies, estas barreras son tan específicas que los gametos de animales diferentes simplemente no consiguen completar el proceso.
Se trata de una forma de aislamiento reproductivo, uno de los mecanismos que contribuyen a mantener separadas a las especies. Sin embargo, no constituye una barrera absoluta: animales evolutivamente próximos pueden producir híbridos, como ocurre entre caballos y burros. Cuanto mayor es la distancia evolutiva, más probable resulta que la fecundación quede bloqueada en alguno de sus numerosos pasos.
El espermatozoide primero tiene que encontrar el óvulo
En algunos animales de fecundación externa, como determinados erizos de mar y peces, los óvulos liberan sustancias químicas capaces de modificar el movimiento de los espermatozoides.
Estas señales funcionan mediante quimiotaxis: los espermatozoides poseen receptores capaces de responder a determinadas moléculas y ajustar su trayectoria. La especificidad puede favorecer especialmente el encuentro entre gametos compatibles, aunque su funcionamiento y grado de exclusividad varían considerablemente entre especies.
Superada esa primera etapa aparece una barrera todavía más importante: reconocer físicamente la superficie que rodea al óvulo.
Una especie de sistema de llave y cerradura molecular
En los mamíferos, el óvulo está rodeado por una matriz de glucoproteínas denominada zona pelúcida. Sus componentes, conocidos como proteínas ZP, participan en diferentes etapas de la interacción con el espermatozoide.
Durante mucho tiempo se presentó a ZP3 como el principal receptor del espermatozoide, aunque actualmente se sabe que el mecanismo es más complejo y que intervienen distintas proteínas, entre ellas ZP2, ZP3 y ZP4 dependiendo de la especie.
En otros animales existen sistemas diferentes. Los erizos de mar constituyen uno de los ejemplos clásicos: después de la reacción acrosómica, el espermatozoide expone bindina, una proteína que participa en la adhesión al óvulo. Las diferencias evolutivas entre estas moléculas contribuyen a que la fecundación ocurra preferentemente entre individuos compatibles.
El espermatozoide todavía debe atravesar otra barrera
El extremo anterior del espermatozoide contiene el acrosoma, una estructura cargada de moléculas que se liberan durante la reacción acrosómica y permiten al gameto continuar su avance.
Este proceso implica cambios profundos en la membrana del espermatozoide y es indispensable para que pueda alcanzar finalmente la membrana plasmática del óvulo.
Pero incluso llegar hasta allí no garantiza la fecundación.
En mamíferos aparece entonces uno de los mecanismos moleculares mejor estudiados: la interacción entre IZUMO1, situada en el espermatozoide, y JUNO, localizada en el óvulo. Experimentos en ratones han demostrado su importancia: cuando falta alguna de estas proteínas, los gametos pueden encontrarse pero no completar normalmente la fecundación.
La evolución ha construido varias barreras, no una sola
El aislamiento entre especies no depende de una única molécula que funcione como una contraseña universal. Es el resultado de múltiples barreras acumuladas durante millones de años: comportamiento reproductivo, anatomía, señales químicas, reconocimiento de los gametos, fusión celular e incluso compatibilidad cromosómica después de la fecundación.
Por eso dos especies muy cercanas pueden superar algunas de esas barreras y producir descendencia híbrida, mientras que entre organismos evolutivamente distantes la incompatibilidad aparece mucho antes.
Además, muchas proteínas relacionadas con la reproducción evolucionan con rapidez, por lo que poblaciones que se separan durante suficiente tiempo pueden acumular diferencias que reduzcan progresivamente su compatibilidad.
La fecundación, por tanto, no consiste simplemente en que un espermatozoide alcance un óvulo: es una sucesión extraordinariamente precisa de reconocimientos moleculares, y basta con que uno de ellos deje de funcionar para que dos linajes permanezcan reproductivamente separados.
