43.2: Fertilização
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Habilidades para desenvolver
- Discuta métodos internos e externos de fertilização
- Descreva os métodos usados pelos animais para o desenvolvimento da prole durante a gestação
- Descreva as adaptações anatômicas que ocorreram nos animais para facilitar a reprodução
A reprodução sexual começa com a combinação de um espermatozóide e um óvulo em um processo chamado fertilização. Isso pode ocorrer dentro (fertilização interna) ou fora (fertilização externa) do corpo da mulher. Os humanos fornecem um exemplo do primeiro, enquanto a reprodução de cavalos-marinhos é um exemplo do último.
Fertilização externa
A fertilização externa geralmente ocorre em ambientes aquáticos, onde óvulos e espermatozóides são liberados na água. Depois que o espermatozóide chega ao óvulo, ocorre a fertilização. A maior parte da fertilização externa ocorre durante o processo de desova, quando uma ou várias fêmeas liberam seus óvulos e os machos liberam espermatozóides na mesma área, ao mesmo tempo. A liberação do material reprodutivo pode ser desencadeada pela temperatura da água ou pela duração da luz do dia. Quase todos os peixes desovam, assim como crustáceos (como caranguejos e camarões), moluscos (como ostras), lulas e equinodermos (como ouriços-do-mar e pepinos marinhos). A figura\(\PageIndex{1}\) mostra salmão desovando em um riacho raso. Sapos, como os mostrados na Figura\(\PageIndex{2}\), corais, moluscos e pepinos marinhos também desovam.
Pares de peixes que não são criadores de transmissão podem apresentar comportamento de namoro. Isso permite que a mulher selecione um homem em particular. O gatilho para a liberação de óvulos e espermatozoides (desova) faz com que o óvulo e o espermatozóide sejam colocados em uma pequena área, aumentando a possibilidade de fertilização.
A fertilização externa em um ambiente aquático protege os ovos do ressecamento. A desova por transmissão pode resultar em uma maior mistura dos genes dentro de um grupo, levando a uma maior diversidade genética e a uma maior chance de sobrevivência das espécies em um ambiente hostil. Para organismos aquáticos sésseis, como esponjas, a desova generalizada é o único mecanismo de fertilização e colonização de novos ambientes. A presença dos óvulos fertilizados e o desenvolvimento de filhotes na água oferecem oportunidades de predação, resultando na perda da prole. Portanto, milhões de ovos devem ser produzidos por indivíduos, e os filhotes produzidos por esse método devem amadurecer rapidamente. A taxa de sobrevivência dos ovos produzidos por meio da desova transmitida é baixa.
Fertilização interna
A fertilização interna ocorre com mais frequência em animais terrestres, embora alguns animais aquáticos também usem esse método. Existem três maneiras pelas quais os filhotes são produzidos após a fertilização interna. Na oviparidade, os óvulos fertilizados são colocados fora do corpo da fêmea e ali se desenvolvem, recebendo alimento da gema que faz parte do óvulo. Isso ocorre na maioria dos peixes ósseos, em muitos répteis, em alguns peixes cartilaginosos, na maioria dos anfíbios, em dois mamíferos e em todos os pássaros. Répteis e insetos produzem ovos de couro, enquanto pássaros e tartarugas produzem ovos com altas concentrações de carbonato de cálcio na casca, tornando-os duros. Os ovos de galinha são um exemplo desse segundo tipo.
Na ovoviparidade, os óvulos fertilizados são retidos na fêmea, mas o embrião obtém sua nutrição da gema do ovo e os filhotes ficam totalmente desenvolvidos quando eclodem. Isso ocorre em alguns peixes ósseos (como o guppy Lebistes reticulatus), alguns tubarões, alguns lagartos, algumas cobras (como a cobra-liga Thamnophis sirtalis), algumas víboras e alguns animais invertebrados (como a barata sibilante de Madagascar Gromphadorhina portentosa).
Na viviparidade, os filhotes se desenvolvem dentro da fêmea, recebendo nutrição do sangue da mãe através de uma placenta. A prole se desenvolve na fêmea e nasce viva. Isso ocorre na maioria dos mamíferos, em alguns peixes cartilaginosos e em alguns répteis.
A fertilização interna tem a vantagem de proteger o óvulo fertilizado da desidratação na terra. O embrião é isolado dentro da fêmea, o que limita a predação dos filhotes. A fertilização interna aumenta a fertilização dos óvulos por um macho específico. Menos filhotes são produzidos por meio desse método, mas sua taxa de sobrevivência é maior do que a da fertilização externa.
A evolução da reprodução
Uma vez que os organismos multicelulares evoluíram e desenvolveram células especializadas, alguns também desenvolveram tecidos e órgãos com funções especializadas. Um desenvolvimento inicial na reprodução ocorreu nos anelídeos. Esses organismos produzem espermatozóides e óvulos a partir de células indiferenciadas em seu celoma e os armazenam nessa cavidade. Quando o celoma fica cheio, as células são liberadas por uma abertura excretora ou pela abertura do corpo. Os órgãos reprodutivos evoluíram com o desenvolvimento de gônadas que produzem espermatozóides e óvulos. Essas células passaram pela meiose, uma adaptação da mitose, que reduziu pela metade o número de cromossomos em cada célula reprodutiva e aumentou o número de células por meio da divisão celular.
Sistemas reprodutivos completos foram desenvolvidos em insetos, com sexos separados. Os espermatozóides são produzidos nos testículos e depois viajam por tubos enrolados até o epidídimo para armazenamento. Os óvulos amadurecem no ovário. Quando são liberados do ovário, eles viajam para as trompas uterinas para fertilização. Alguns insetos têm um saco especializado, chamado espermateca, que armazena espermatozóides para uso posterior, às vezes até um ano. A fertilização pode ser cronometrada de acordo com condições ambientais ou alimentares ideais para a sobrevivência da prole.
Os vertebrados têm estruturas semelhantes, com algumas diferenças. Não mamíferos, como pássaros e répteis, têm uma abertura corporal comum, chamada cloaca, para os sistemas digestivo, excretor e reprodutivo. O acoplamento entre pássaros geralmente envolve o posicionamento das aberturas de cloaca opostas uma à outra para transferência de espermatozóides. Os mamíferos têm aberturas separadas para os sistemas da fêmea e um útero para sustentar o desenvolvimento da prole. O útero tem duas câmaras em espécies que produzem um grande número de filhotes por vez, enquanto as espécies que produzem uma prole, como os primatas, têm um único útero.
A transferência de espermatozóides do macho para a fêmea durante a reprodução varia desde a liberação do espermatozóide no ambiente aquoso para fertilização externa, até a junção da cloaca nas aves, até o desenvolvimento de um pênis para entrega direta na vagina da fêmea em mamíferos.
Resumo
A reprodução sexual começa com a combinação de um espermatozóide e um óvulo em um processo chamado fertilização. Isso pode ocorrer fora do corpo ou dentro da mulher. Ambos os métodos têm vantagens e desvantagens. Uma vez fertilizados, os óvulos podem se desenvolver dentro ou fora da fêmea. Se o óvulo se desenvolver fora do corpo, ele geralmente tem uma cobertura protetora sobre ele. A anatomia animal desenvolveu várias maneiras de fertilizar, reter ou expulsar o óvulo. O método de fertilização varia entre os animais. Algumas espécies liberam o óvulo e o espermatozóide no meio ambiente, algumas espécies retêm o óvulo e recebem o espermatozóide no corpo feminino e, em seguida, expulsam o embrião em desenvolvimento coberto com casca, enquanto outras espécies retêm a prole em desenvolvimento durante o período de gestação.
Glossário
- cloaca
- abertura corporal comum para os sistemas digestivo, excretor e reprodutivo encontrados em não mamíferos, como pássaros
- fertilização externa
- fertilização do óvulo pelo espermatozóide fora do corpo do animal, geralmente durante a desova
- fertilização interna
- fertilização do óvulo pelo espermatozóide dentro do corpo da fêmea
- oviparidade
- processo pelo qual os óvulos fertilizados são colocados fora do corpo da fêmea e ali se desenvolvem, recebendo alimento da gema que faz parte do óvulo
- ovoviparidade
- processo pelo qual os óvulos fertilizados são retidos dentro da fêmea; o embrião obtém sua nutrição da gema do ovo e os filhotes ficam totalmente desenvolvidos quando eclodem
- espermateca
- saco especializado que armazena espermatozóides para uso posterior
- viviparidade
- processo no qual os filhotes se desenvolvem dentro da fêmea, recebendo nutrição do sangue da mãe através de uma placenta