Ejercicios: Gametos, fecundación y desarrollo

Describe la estructura del espermatozoide (cabeza, pieza intermedia y flagelo) y la del óvulo (gran tamaño y reservas de vitelo) de un mamífero, y relaciona cada rasgo con su función: movilidad frente a alimento para el embrión.

Nombra las gónadas y las vías de salida de los gametos en el aparato reproductor de un mamífero, e indica en qué punto del aparato femenino ocurre la fecundación.

Ordena las fases de la fecundación —unión de los núcleos de los gametos, encuentro entre gametos, activación del óvulo y penetración del espermatozoide— y explica en una frase qué ocurre en cada una.

Observa la imagen de los gametos de un mamífero. a) Identifica las estructuras numeradas y explica el papel de cada una durante la fecundación. b) Razona por qué el óvulo es miles de veces mayor que el espermatozoide y qué aporta cada gameto al cigoto. c) Indica qué barreras debe atravesar el espermatozoide antes de unirse al núcleo del óvulo.

El huevo amniota de reptiles y aves incorpora anejos embrionarios: amnios, corion, alantoides y saco vitelino. Explica la función de cada anejo y razona por qué ese conjunto liberó a los vertebrados de reproducirse en el agua.

Tras la fecundación, el cigoto inicia la segmentación y, después, la gastrulación. Explica en qué consiste cada proceso, qué son las hojas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo) y cita un órgano adulto derivado de cada una.

Una expedición biológica descubre en una cueva aislada dos especies emparentadas de anfibios con estrategias reproductoras muy distintas:

• Especie A: Pone unos 1,500 huevos pequeños (diámetro < 1.5 mm) y pobres en vitelo en charcas temporales con abundantes depredadores.

• Especie B: Pone apenas 12 huevos grandes (diámetro > 6.0 mm), muy ricos en vitelo, en grietas húmedas protegidas, de los cuales eclosionan individuos completamente formados sin pasar por fase de renacuajo libre.

1. a) Justifica en términos de coste bioenergético y supervivencia por qué la especie B ha podido prescindir de la metamorfosis y la fase larvaria acuática, relacionándolo con el tipo de huevo (cantidad de vitelo) y el tipo de desarrollo.
2. b) Un investigador afirma: «La especie A es evolutivamente más eficiente porque el desarrollo indirecto siempre supone un menor coste reproductor para la madre». Rebate esta afirmación analizando las ventajas e inconvenientes adaptativos de cada estrategia en función de la estabilidad del medio.
3. c) Resuelve la siguiente aparente paradoja: los mamíferos euterios tienen un huevo prácticamente desprovisto de vitelo (alecito) y, sin embargo, presentan un desarrollo directo sin fase larvaria. ¿Cómo han resuelto este conflicto evolutivo?

Imagina un escenario evolutivo hipotético: en un planeta similar a la Tierra, un grupo de animales acuáticos desarrolla primero el huevo con cáscara impermeable y membranas extraembrionarias (amniota) antes de haber desarrollado mecanismos de fecundación interna, manteniendo la fecundación externa en el agua.

1. a) Evalúa la viabilidad biofísica de este escenario: ¿por qué la aparición del huevo con cáscara protectora impermeable antes de la fecundación interna representa una contradicción biológica insalvable para el proceso de penetración gamética?
2. b) Algunos anfibios actuales depositan sus puestas en hojas o transportan los renacuajos en su piel fuera del agua libre, pero ninguno posee un huevo verdaderamente amniota. A partir de este hecho, justifica por qué la fecundación interna por sí sola no fue suficiente para que los vertebrados lograran independizarse por completo de los hábitats húmedos.
3. c) Analiza cómo interactúan la gravedad, la desecación y el intercambio gaseoso en el medio aéreo para imponer la secuencia evolutiva cronológica observada: 1.º fecundación interna, 2.º huevo amniota.

Un equipo de conservación busca salvar de la extinción al rinoceronte blanco del norte, especie de la que solo sobreviven dos hembras infértiles para gestar, pero de la que se conservan muestras de semen congelado de varios machos y cultivos de fibroblastos de piel de doce ejemplares fallecidos.

Se evalúan dos estrategias biotecnológicas:

• Estrategia A: Fecundación in vitro (FIV) mediante microinyección intracitoplasmática (ICSI) con ovocitos extraídos de las hembras vivas y semen congelado, transfiriendo los embriones a hembras de rinoceronte blanco del sur como gestantes subrogadas.

• Estrategia B: Transferencia nuclear celular somática (clonación) utilizando los fibroblastos congelados y ovocitos enucleados de rinoceronte blanco del sur.

1. a) Compara ambas estrategias respecto a la variabilidad genética futura: ¿cuál de ellas permite una mayor diversidad alélica en la descendencia obtenida y por qué la clonación resultaría perjudicial como estrategia única a largo plazo?
2. b) Desde el punto de vista de la biología celular y el desarrollo embrionario, ¿qué barreras moleculares específicas asociadas a la reprogramación epigenética del núcleo donante explican la elevadísima tasa de abortos y malformaciones congénitas habituales en la Estrategia B frente a la Estrategia A?
3. c) Evalúa los límites bioéticos de aplicar estas tecnologías: si una empresa ofreciera comercializar la clonación de animales de compañía fallecidos, ¿qué objeciones biológicas y de bienestar animal fundamentarías para desaconsejar esta práctica?