Contra la corriente: la hidrodinámica de la fecundación en la Tierra y en el espacio, articulo e investigación de Elena Zavadsky desde nuestra página oficial.

 

Cán 2, 10 de mayo 22, 26

Un cálido día de verano. Un arroyo cristalino brilla bajo los rayos del sol. Una viva “nube” en el bajío llama la atención. Una multitud de ágiles bolitas de cola surcan con viveza las aguas costeras. Vemos una imagen familiar: renacuajos. Una serie de rápidos movimientos de sus colitas-remos, y el cardumen ya está bien lejos. Sus movimientos son activos y decididos. Su principal objetivo es encontrar comida.

 

Durante casi tres siglos y medio, la comunidad científica estuvo convencida de que los espermatozoides eran una especie de renacuajos microscópicos. En 1677, el naturalista holandés Antonie van Leeuwenhoek los descubrió y dibujó, incluso acuñándoles un nombre especial: animálculos (que significa “animalitos”, del latín animalculum). Bajo las lentes de su microscopium (y, de hecho, de todos los microscopios bidimensionales hasta hace poco), los espermatozoides, llenos de energía, se movían, culebreando a manera de alevines o renacuajos. "Parásitos", concluyó Leeuwenhoek. Más tarde, el científico puso en duda esta conclusión y propuso una nueva hipótesis: los espermatozoides son diminutas cápsulas que transportan embriones humanos ya formados al cuerpo femenino para su nutrición y desarrollo.

Espermatozoides bocetados por Leeuwenhoek

Fuente: Historia de la ciencia.En línea/Levenhoek-esperma

Han pasado cien años. Lazzaro Spallanzani abordó los “renacuajos” seminales desde otra perspectiva. El fisiólogo italiano los consideró una especie de reactivo biológico. El científico llegó a esta conclusión gracias a las ranas. Los machos eyaculan semen, que cubre la puesta como una manta. Según su teoría, esta "manta" desencadena el desarrollo de embriones que ya se encuentran dentro de las células reproductivas femeninas (huevas). Un experimento inusual sirvió de prueba. Spallanzani vistió a machos con... pantalones. Estos calzones especiales de tafetán impedían que los espermatozoides llegaran a las huevas, y la fertilización no se producía. Los renacuajos no eclosionaban. 

 

Un siglo después, el embriólogo alemán Oscar Hertwig estudió los erizos de mar. Estableció que el espermatozoide y el óvulo participan por igual en la fecundación. Además, cada espermatozoide es una célula reproductiva masculina independiente, portadora de un código genético único. Es imposible transmitirlo por contacto externo. Hace falta penetrar directamente en el interior del óvulo femenino. Por lo tanto, el objetivo de la marcha forzada del ejército de millones de “renacuajos” es fusionarse con su núcleo. Para dar inicio a una nueva vida, un solo valiente se abrirá paso hasta el corazón de la bella con sus enérgicos coletazos de un lado a otro.

 

Los avances tecnológicos han permitido verificar con precisión la similitud entre los espermatozoides y los renacuajos. Ahora sabemos que los espermatozoides se parecen a los renacuajos sólo en apariencia. En 2020, un equipo científico de Inglaterra y México llevó a cabo un estudio conjunto del semen masculino, utilizando un microscopio 3D y una cámara de alta velocidad (hasta 55 000 fotogramas por segundo). No se mueven retorciéndose de lado a lado, como los renacuajos, sino que se atornillan en el líquido como un sacacorchos o una nutria en su danza de apareamiento. Algunos investigadores incluso comparan su movimiento con la precesión de los cuerpos celestes, es decir, su rotación alrededor de su eje, durante la cual el mismo cambia de dirección.

Ilustración tridimensional de la cola del espermatozoide que se mueve rápidamente.

Crédito de la imagen: polymaths-lab.com 

 

 

Esta manera de moverse del espermatozoide crea remolinos en el fluido del sistema reproductivo femenino. Esto genera un empuje adicional que ayuda a las células masculinas a acelerarse en línea recta (como una lancha motora). Pues tras su "desembarque" en el cuerpo de una mujer a una velocidad de 16-18 km/h, que es astronómica para las células, su movimiento se ralentiza en el medio viscoso del sistema reproductivo femenino. A partir de este momento, cada espermatozoide es responsable del ritmo de la siguiente carrera, moviendo su flagelo con todas sus fuerzas.

Los espermatozoides, literalmente, perforan el camino contra el flujo de fluidos en los órganos reproductores femeninos. En la Tierra, la dirección del flujo se ve determinada por la gravedad.

 

Este maratón a la velocidad máxima es vital, pues el complejo recorrido por el laberinto de los órganos femeninos es lo que espera por delante. El objetivo de todo velocista no es sólo cubrir una distancia que, en términos humanos, equivale a 100 carriles de piscina olímpica (es decir, 5 000 metros). Hace falta ser el primero en llegar a la meta ¡nadando contra la corriente!

 

Pero, ¿cómo saben los espermatozoides adónde dirigirse?

No se mueven al azar: su trayectoria está guiada por las taxias. El término proviene de la palabra griega antigua τάξις, que significa “orden” u “organización”, y se refiere al movimiento ordenado en respuesta a estímulos externos.

Primero, los espermatozoides responden a señales químicas, como la progesterona, y se mueven hacia las zonas con mayor concentración de esta hormona. Este mecanismo se llama quimiotaxia.

Segundo, les importa la temperatura. Se dirigen hacia las zonas más cálidas del tracto reproductivo, principalmente la trompa de Falopio, donde se produce la fecundación. Este tipo de orientación se denomina termotaxia.

 

Y, por último, se guían por la dirección del flujo de fluidos en el tracto reproductivo femenino. El instinto natural de nadar contra la corriente se llama reotaxia. Así es la asombrosa hidrodinámica del inicio de una nueva vida en la Tierra. El movimiento de los fluidos en el cuerpo femenino y su vector principal están determinados por la gravedad.

 

Pero, ¿cómo se desarrolla este mismo proceso en el espacio?

 

En nuestro artículo reciente, detallamos el experimento multietapa “Codorniz” realizado por el IPBM, socio estratégico de Asgardia. Actualmente, los científicos del instituto estudian el impacto de la radiación y de la ingravidez en embriones de codorniz japonesa en la EEI. En paralelo, sus colegas australianos investigaron el proceso de concepción en condiciones de gravedad cero. Analicemos con más detalle los resultados de este reciente experimento, que aborda una cuestión que es fundamental para Asgardia: el nacimiento del primer ser humano en el espacio.

 

Científicos de la Universidad de Adelaida simularon las condiciones de un vuelo espacial en un laboratorio en tierra. Muestras de esperma de tres especies de mamíferos —humanos, ratones y cerdos domésticos— se colocaron en una instalación especial: un clinostato 3D. El biomaterial giró lentamente en dos ejes. Así se creó el efecto de ausencia de gravedad. En estas condiciones, los espermatozoides atravesaron un laberinto especial de microcanales, un modelo del sistema reproductivo femenino. Los investigadores observaron qué tan bien lograrían encontrar el camino al anhelado óvulo. El experimento demostró que, sin la fuerza habitual de la gravedad, las células reproductivas masculinas se desorientan. Sólo unos pocos de los más resistentes alcanzan su objetivo.

Clinostato 3D para simular la ingravidez en la Tierra

 Crédito de la imagen: Airbus

 

Así, después de una hora en gravedad cero en un líquido especial de laboratorio a 37 °C, con un 5 % de oxígeno y un 6 % de dióxido de carbono, los espermatozoides humanos mostraron una orientación entre dos y tres veces peor que en condiciones normales. Las células reproductivas de ratón se comportaron de forma similar. Tras dos horas de ingravidez, su capacidad para encontrar el óvulo disminuyó aproximadamente 4 veces, y en cuatro horas, su motilidad en el camino hacia la meta se redujo unas 1,6 veces. Mientras tanto, los espermatozoides de cerdo doméstico, en las mismas condiciones a una temperatura de 38,5 °C, mantuvieron la misma motilidad que el semen humano. Sin embargo, no se produjo una aglutinación intensa (pegado) de los espermatozoides. Según los científicos, esto podría indicar que los espermatozoides de cerdo experimentan cambios fisiológicos en gravedad cero.

 

Asimismo, los investigadores decidieron comprobar si la hormona progesterona, el “faro” terrestre favorito de las células reproductivas masculinas, podría ayudarles a navegar. Primero, se añadieron 10 µM de progesterona al líquido experimental. Los espermatozoides todavía se perdieron masivamente en el camino hacia su destino. El aumento de la dosis hormonal 10 veces produjo resultados similares a los observados en la gravedad terrestre. Los científicos lo han calificado como un medio eficaz para combatir los efectos de la ingravidez en el espacio.

 

Además, los experimentadores evaluaron hasta qué punto los espermatozoides humanos pueden unirse al ácido hialurónico (hialuronano) fuera del campo gravitatorio. Este ácido es un elemento crucial de la membrana del óvulo. En condiciones terrestres normales, actúa como un filtro: solo atrae los espermatozoides maduros. Es precisamente su unión al ácido hialurónico la que les permite penetrar en el óvulo. Durante el experimento, los científicos descubrieron que, en gravedad cero, las células reproductivas masculinas se vuelven aún más capaces de unirse al ácido hialurónico. De este modo, la ausencia de gravedad no sólo no perjudica la calidad del esperma, sino que, por el contrario, la mejora.

Un equipo de científicos australianos estudió el comportamiento del esperma humano, de ratón y de cerdo doméstico en gravedad cero

 

Crédito de la imagen: N + 1; Hannah Lyons et al. / Communications Biology, 2026 

 

En cuanto a la tasa de fertilización, tras cuatro horas de ingravidez, disminuyó un 30 % en ratones. Sin embargo, los científicos también observaron indicios de selección positiva. Menos espermatozoides alcanzaron el óvulo, pero eran los mejores. Teniendo en cuenta la desorientación del semen masculino sin la gravedad habitual, los científicos aumentaron el tiempo de su viaje a las células reproductivas femeninas a un día. Las tasas de fertilización se igualaron a las terrestres, pero el desarrollo embrionario se retrasó. La calidad de los embriones de 5 a 6 días (blastocistos) se deterioró debido a la formación embrionaria en microgravedad durante las primeras 24 horas.

 

Los especímenes biológicos de cerdo respondieron a las condiciones de ingravidez de forma similar a los embriones de ratón. El porcentaje de células femeninas fertilizadas disminuyó. Sin embargo, a diferencia de los embriones de ratón, los de cerdo también tuvieron menor capacidad para alcanzar un alto grado de madurez entre los días 5 y 6 de su desarrollo. Los científicos concluyeron que el esperma de cerdo doméstico expuesto a la gravedad cero era menos propenso a alcanzar y fertilizar un óvulo. Sin embargo, los héroes que lograron abrirse paso hasta allí fueron los más competentes.

 

Ahora, los especialistas se enfrentan a un nuevo reto: estudiar cómo se comportan los espermatozoides en entornos con diferentes niveles de gravedad. Se prevén experimentos para simular la gravedad de la Luna (un sexto de la terrestre), Marte (un tercio de la terrestre) y otros planetas del sistema solar, además de aplicar gravedad artificial. Después de todo, la vida más allá de la Tierra está por venir, y todavía comienza con el encuentro de dos diminutas células en el cuerpo de la futura madre. Una de ellas es increíblemente parecida a un renacuajo. Y resulta que es capaz de alcanzar su destino incluso si fallan todos los "medios de navegación" proporcionados por la naturaleza.