CARACTERÍSTICAS DE LA FERTILIZACIÓN Y SU IMPACTO EN EL SISTEMA REPRODUCTOR MASCULINO EN EUTERIOS

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CARACTERÍSTICAS SINGULARES DE LA FERTILIZACIÓN Y SU IMPACTO EN EL SISTEMA 
REPRODUCTOR MASCULINO EN MAMÍFEROS EUTERIOS 
J. Michael Bedford. 2013. Singular Features of Fertilization and Their Impact on the Male Reproductive System in 
Eutherian Mammals. Department of Obstetrics and Gynecology, The Center for Reproductive Medicine, Weill Medical 
College of Cornell University, New York, New York 10021, USA. 2014 Society for Reproduction and Fertility ISSN 1470–
1626 (paper) 1741–7899 (online). Reproduction (2014) 147 R43–R52 
RESUMEN 
Los mamíferos Therian (marsupial y eutherian) han desarrollado una serie de características reproductivas novedosas, que 
se ven de diversas maneras en sus gametos, los pasos de la fertilización y el tracto reproductivo masculino, cuyo significado 
adaptativo no está claro. La evidencia actual de los mamíferos euterios mejor entendidos sugiere que el "motor primario" 
en su evolución ha sido el carácter de la cubierta de huevo, con otras características similares que se adaptan a las 
consecuencias de esto. Su grosor elástico permite que la zona pelúcida se estire en un grado variable y, sin embargo, 
permanezca alrededor del blastocisto durante gran parte o toda su expansión antes de la implantación, pero su carácter 
representa un desafío inusual para los espermatozoides. Los nuevos aspectos del acrosoma relacionados con este desafío le 
permiten mantener una unión relativamente prolongada después del inicio de la reacción del acrosoma, y la estructura, 
forma y comportamiento de la cabeza del esperma apuntan al empuje físico como un elemento principal de la penetración 
de la zona, con el Configuración única de la fusión de gametos como secuela de esta estrategia. En el hombre, tales 
adaptaciones se reflejan en la formación de la cabeza espermática en el testículo y en la maduración espermática en el 
epidídimo que involucra al menos la estructura de la cabeza espermática, el plasmalema y el acrosoma. Esta complejidad 
se asoció a un lento transporte epidérmico de espermatozoides, una producción de esperma relativamente modesta y la breve 
vida útil de los espermatozoides maduros mantenidos por encima de la cauda epididymidis podrían explicar la evolución de 
la función de almacenamiento de espermatozoides, un desarrollo aparentemente vinculado, a su vez, a la necesidad Para la 
formación de espermatozoides y la evolución escrotal. 
INTRODUCCIÓN 
Entre los invertebrados y vertebrados utilizados para estudiar la fertilización, ha sido muy difícil desentrañar los mecanismos 
involucrados en este proceso en mamíferos therian (marsupial y placental / eutherian). Un problema ha sido el hecho de que 
sus gametos y el tracto reproductivo masculino presentan un conjunto de características novedosas cuyo significado 
subyacente sigue en duda. El pensamiento en las primeras investigaciones de la fertilización en Eutheria se basó, en un 
grado considerable, en los principios establecidos en los modelos de invertebrados. Así, en experimentos pioneros sobre 
fertilización in vitro, Thibault y Dauzier (1960) lavaron por primera vez los ovocitos de conejo para evitar supuestos 
problemas de fertilizantes / antifertilizantes planteados por estudios de invertebrados. En una vena similar, las fisuras delante 
de las cabezas de esperma que penetran en la zona pelúcida de conejos, cerdos y ovejas (ver Dziuk y Dickman (1965)) se 
pensaron que eran filamentos acrosómicos comparables a los de Arbacia y Saccoglossus. Sin embargo, ahora es evidente 
que la fertilización en Eutheria está marcada por una estrategia de penetración de huevos que difiere notablemente de la de 
otros metazoos. 
Quizás lo más sorprendente a este respecto es que, después de negociar la capa de huevo, los espermatozoides euterianos 
no se fusionan convencionalmente con el oolemma a través del vértice de la membrana acrosomal interna (IAM), sino que 
se fusionan en la región media de la cabeza del esperma, seguido por la "fagocitosis" del óvulo del dominio acrosomal 
(Yanagimachi y Noda 1970a, Bedford 1972). Subyacente a este modo, el acrosoma eutheriano solo muestra una región 
posterior estable y atenuada: el segmento ecuatorial, que es exclusivo de los mamíferos eutherianos y cuya importancia 
radica en su capacidad para preservar una sección de membrana de plasma fusogénico que la recubre (Bedford et al. 1979). 
Un rompecabezas anterior fue el hallazgo de que para fertilizar, los espermatozoides euterianos en el tracto reproductivo 
femenino primero deben someterse a una capacitación, que ahora se entiende como un cambio funcional en el plasmalema 
espermático. Sin embargo, ha habido sorprendentemente poca especulación en cuanto a la implicación de estas desviaciones 
de la norma de los vertebrados o acerca de otras características únicas de la cabeza de esperma eutheriana que incluyen una 
forma aplanada, un núcleo queratinoide y una teca perinuclear, un IAM estable y un contenido acrosomal caracterizado por 
una Matriz insoluble que persiste después de la reacción de acrosoma (AR). Las novedades igualmente desconcertantes 
presentes en el tracto reproductivo masculino incluyen un proceso de maduración de espermatozoides más complejo en el 
epidídimo, cuya región terminal, la epidermis de cauda, realiza una función de almacenamiento de espermatozoides regulada 
agudamente por los andrógenos y, a menudo, la baja temperatura del escroto, esta última vista solamente En los mamíferos 
therian y algunas aves paseriformes. 
Al considerar el significado adaptativo de estas características, y por qué han surgido, cito una variedad de pruebas de la 
probabilidad de que estén relacionadas con una u otra, siendo el principal impulsor el carácter particular del huevo. Muy 
pequeño en comparación con el de otros amniotas, y sin la base genética para la síntesis de la yema, el óvulo euteriano se 
invierte en la ovulación por parte de las células del cúmulo oóforo y, clave de la presente discusión, es una cubierta de huevo 
inusualmente sustancial. La discusión se refiere en ocasiones a los mamíferos therianos, ya que los marsupiales muestran 
una serie de rasgos similares a este respecto, y parece que una capa relativamente prominente si la capa de huevo ha influido 
en el diseño de la cabeza del esperma en los marsupiales también. Sin embargo, me concentro en Eutheria porque el tema 
de therian más grande se complica por un diseño diferente de cabeza de esperma en marsupiales, por el hecho de que la 
zona y las interacciones esperma / óvulo difieren en aspectos importantes, y porque se sabe muy poco en marsupiales sobre 
muchos Aspectos de la fertilización incluyendo la capacitación. 
Las vestimentas de huevo 
El cúmulo oofóreo que invierte la zona pelúcida es exclusivo de los mamíferos euterios, ya que está ausente incluso de los 
huevos comparativamente pequeños de marsupiales, pero es difícil estar seguro de su importancia. La vida post-ovulatoria 
de esta inversión de células varía desde unas pocas horas en algunos ungulados hasta O24 h en algunos murciélagos y ciertos 
insectívoros en los que se presenta como una masa densa. No obstante, de acuerdo con su nombre, el cúmulo existe más 
comúnmente como una nube de células suspendidas dentro de una matriz de ácido hialurónico, y hemos observado en la 
rata que actúa para secuestrar en las proximidades de los huevos los muy pocos espermatozoides que llegan al Ampolla a 
menudo arborizada o espaciosa de la trompa de Falopio. Aunque los huevos se pueden fertilizar fácilmente en ausencia del 
cúmulo en la mayoría de las especies analizadas, esta masa celular es el inductor esencial de la RA en las musarañas y 
probablemente en otros insectívoros (Bedford et al. 2004). Además, los espermatozoides a menudo reaccionan dentro del 
cúmulo también en mamíferos de laboratorio (por ejemplo, hámsters y conejos), y al menos en ratones, dichos 
espermatozoides penetran posteriormente en la zona y fertilizan (Jinet al. 2011). 
Desde una perspectiva comparativa, la zona pelúcida euteriana es inusualmente formidable en un sentido físico. Sin 
embargo, a pesar de su carácter robusto, la zona eutheriana en general ha sido vista simplemente como un manto de huevo 
bastante prominente, y la detección de acrosina en el acrosoma de conejo a fines de la década de 1960 solidificó la 
expectativa de que el esperma lo penetre en parte por medio de lisinas acrosómicas. Sin embargo, la zona eutheriana y el 
modo de su penetración son todo menos convencionales. Aproximadamente un orden de magnitud más grueso que el de la 
mayoría de los invertebrados y vertebrados, incluidos algunos marsupiales, sus tres o cuatro glicoproteínas constituyentes, 
sondeadas por primera vez por Paul Wassarman y sus colegas, están vinculadas en cierta medida por los enlaces -SS-. 
(Green 1997), pero también resulta ser relativamente insensible a las proteasas. Hemos observado que la zona marsupial 
desaparece en unos 2–8 s con la exposición a tripsina al 1,0–0,5% a pH 7,2, mientras que la mayoría de los eutherianos no 
muestra cambios visibles durante 2 minutos o más. 
Como se analiza a continuación, el panorama general apunta al carácter físico de la zona pelúcida euteriana como impulsor 
de estrategias especiales para la fertilización, que se reflejan en el comportamiento y el diseño del espermatozoide. 
Zona de unión 
A lo largo del reino animal, la unión del espermatozoide a la capa del huevo, generalmente breve, a menudo se efectúa 
mediante el enlace de proteínas individuales en el acrosoma a moléculas complementarias en el huevo. Sin embargo, los 
factores clave involucrados en los mamíferos euterianos han resultado difíciles de precisar. Imágenes de microscopios 
electrónicos obtenidas en mamíferos euterios como hámsters y conejos (Barros et al. 1967, Yanagimachi & Noda 1970b, 
Bedford 1972, Yanagimachi & Phillips 1984), el hombre y también animales domésticos (por ejemplo, Szollosi y Hunter 
(1978)) demuestran que el enlace normalmente está mediada por el caparazón fenestrado del acrosoma reaccionado y 
probablemente involucre no solo un receptor de la superficie del esperma relacionado con proteoglicanos sino también 
elementos de la matriz del acrosoma (Jansen et al. 1995). Sin embargo, se ha demostrado que los espermatozoides de 
perivitelina de conejo y ratón libres del caparazón reaccionado pueden penetrar en la zona (Kuzan et al. 1984, Inoue et al. 
2011) y que existen variantes naturales que difieren del patrón de hámster / conejo. Por ejemplo, los espermatozoides de las 
musarañas estudiadas pierden el acrosoma mucho antes de unirse a la zona (Bedford et al. 2004), y los de cobaya lo hacen 
antes de que puedan unirse y penetrar en la zona (Huang et al. 1981). Además, aunque los estudios en ratones describen su 
AR como la fusión de la membrana puntual que finalmente se traduce en una apariencia vesiculada (Thompson et al. 1974, 
Anderson et al. 1975), es difícil encontrar evidencia visual de esto o lo otro. El complejo transitorio de membrana actúa 
como el enlace en la unión de la zona. De hecho, según lo establecido para el ratón por Zamboni (1971), "en el momento 
del primer contacto entre los gametos, el espermatozoide fertilizante carece del acrosoma". Si los espermatozoides del ratón 
finalmente se unen a la zona en lugar del IAM, esto tiene implicaciones más amplias. Puede explicar la dificultad de usar la 
fertilización como punto final en esta especie modelo para identificar un receptor esencial en la plasmalema espermática 
(ver Shur (2008)) entre los candidatos (por ejemplo, proacrosina, zonadhesina, P56 y arilsulfatasa A) en la matriz acrosomal 
(ver Tardif et al. (2010) y Avelia et al. (2013)). 
Independientemente de estos últimos ejemplos, parece que la norma fisiológica en la mayoría de los mamíferos euterios 
examinados hasta el momento está representada por el modo de unión de zona a hámster / conejo. Sin embargo, al describir 
por primera vez la RA (Barros et al. 1967), no nos sorprendió que, en contraste con el acrosoma en muchos metazoos, el 
acrosoma euteriano vesiculado sea inusualmente persistente, reflejando una estabilidad que puede depender en parte de los 
elementos de La matriz insoluble. Esta estabilidad permite que el espermatozoide hiperactivado mantenga una yuxtaposición 
con la zona hasta que comience a penetrar y, como tal, parece representar una característica que se adapta al desafío 
inusualmente físico que presenta la zona eutheriana. 
Diseño de cabezas de esperma, penetración de zona y fusión de gametos. 
Todavía no hay consenso sobre los medios por los cuales los espermatozoides fertilizantes se abren paso a través de la zona 
pelúcida euteriana. En la mayoría de los metazoos, la penetración de la cubierta del huevo implica su rápida lisis focal por 
las enzimas de la cabeza del esperma o, con menor frecuencia, la acción no enzimática disociativa de un componente 
acrosomal, como se observa, por ejemplo, en el abulón (Lewis y otros, 1982). ). Inicialmente, la demostración de Srivastava 
et al. (1965) el hecho de que un extracto de acrosoma pudiera desestabilizar la zona del conejo parecía respaldar la 
expectativa de que la lisis también es una clave para la penetración de espermatozoides en el manto de huevo euteriano. Sin 
embargo, gran parte de la evidencia que surge desde entonces socava esta visión. 
Además de la relativa insensibilidad a las proteasas de la zona, señalada anteriormente, y los informes de que los 
espermatozoides libres de acrosomas liberados del espacio perivitelino pueden fertilizar, una letanía de evidencia actual 
cuestiona el supuesto común de que una o más lisinas acrosómicas facilitan la penetración de La zona eutheriana. Primero, 
los inhibidores de la proteasa que previenen la fertilización in vitro también impiden la finalización de la AR (Meizel 1984, 
llanos et al. 1993). Además, como se ve usando el microscopio electrónico de transmisión, no solo el contenido soluble del 
acrosoma se dispersa antes de cualquier penetración en la zona, sino que su liberación no induce erosión local de la superficie 
de la zona, y los espermatozoides que carecen de un acrosoma ya no muestran ninguna habilidad. Para digerir un sustrato 
de gelatina. De acuerdo con esto, y a pesar de las recientes afirmaciones en contrario, la estructura molecular de la acrosina, 
la primera lisina candidata, no le permite unirse al IAM (Klemm et al. 1991), y se ha demostrado que la acrosina no 
permanece en el IAM después de la AR o durante la penetración de la zona pelúcida (Kopecny y Flechon 1987). Además, 
los espermatozoides de ratón nulos para el gen de la acrosina pueden penetrar en la zona (Baba et al. 1994), aunque más 
lentamente como un resultado probable de la dehiscencia acrosomal retrasada. Finalmente, la penetración de 
espermatozoides en la zona del conejo no se vio obstaculizada en modo alguno por un aumento medio de la aglutinina de 
germen de trigo (WGA) en su resistencia a la tripsina (Bedford & Cross, 1978) o por el aumento provocado por la 
fertilización (Overstreet y Bedford 1974). . Relacionado con esto como una aparente paradoja para un escenario de lisis de 
la zona, el ambiente de la trompa de Falopio produce un aumento importante en la resistencia de la zona a la pronasa 
(Mondejar et al. 2013). 
A pesar de tal evidencia, aparentemente es difícil aceptar que la penetración de espermatozoides en la zona euteriana no 
implique lisis, como se refleja en varias alternativas diferentes propuestas recientemente (por ejemplo, Kim et al. (2008), 
Moreno et al. (2011), Sutovsky ( 2011), Xu y otros (2012) y Ferrer y otros (2012)). Sin embargo, el diseño altamente 
derivado de la cabeza de esperma eutheriano implica un modo de penetración en el que dominan los factores físicos. Al 
entrar en la matriz de la zona, el perfil plano de la cabeza del espermatozoide permite que el espermatozoide hiperactivadooscile de la manera observada, y su rigidez provocada por el entrecruzamiento -S-S del núcleo y el perforatorium garantiza 
que la cabeza permanezca erguida al hacerlo. No menos importante, el IAM que lleva la carga física inmediata de esta 
interacción tiene una estructura cristalina (Huang y Yanagimachi 1985) que subyace en una estabilidad inusual. Sin 
embargo, aunque la calidad física del IAM excluye el papel fusogénico que desempeña en otros grupos, ese papel se 
sustituye en Eutheria por el plasmalema preservado sobre el segmento ecuatorial inerte del acrosoma (Bedford et al. 1979; 
Fig. 1). Esta interpretación parece ser validada por la imagen en un grupo desviado, personificada por la rata bandicoot, 
Bandicota indica, ya que esta se caracteriza por una zona sensible a la proteasa relativamente delgada, por una cabeza de 
esperma con un perfil circular y por un gran acrosoma bulboso que carece de un segmento ecuatorial (Dorman et al. 2014) 
- características consistentes con un modo lítico de penetración de zona. Curiosamente, con su perfil relativamente amplio 
y el contenido en cisteína relativamente bajo de su protamina y ausencia de perforatorium, la cabeza de esperma humano se 
encuentra entre las menos bien adaptadas con respecto al empuje físico, un diseño quizás vinculado al hallazgo de Mondejar 
et al. (2013) que, como excepción, la zona humana no está "endurecida" por el entorno de las trompas. 
En resumen, el panorama general sugiere que, en respuesta a una zona robusta, la cabeza de esperma eutheriano ha 
desarrollado características que permiten una unión necesariamente prolongada y luego la penetración de la zona por un 
modo en el que los factores físicos pueden dominar. Pero, ¿por qué ha evolucionado el huevo eutheriano en un momento 
tan prominente que aparentemente es tan problemático para el espermatozoide fertilizante? Compuesta por tres o cuatro 
glicoproteínas interconectadas, la zona previene la adhesión del embrión al epitelio del oviducto, ya menudo constituye la 
barrera a la polispermia y luego mantiene una cohesión ordenada de los blastómeros tempranos hasta que se produce la 
compactación. Sin embargo, es en la fase uterina que su grosor y elasticidad parecen entrar en juego. En contraste con la 
desaparición temprana de la zona en los marsupiales (Selwood 2000), estas características de la zona euteriana le permiten 
persistir en un grado variable de especie como una capa progresivamente delgada que puede estirarse y persistir a medida 
que se expande el blastocisto. Si bien a menudo se elimina solo poco antes de la implantación, en el ganado bovino, ovino, 
equino y porcino, su posterior desprendimiento es seguido por un mayor crecimiento del blastocisto. 
Figura 1 Secuencia de eventos involucrados en la fusión e incorporación del 
espermatozoide fertilizante en la mayoría de los eutherianos. Una vez que 
alcanza el espacio perivitelino (a), el espermatozoide se fusiona con el 
oolemma por medio de una región limitada de plasmalema que cubre el 
segmento ecuatorial intacto del acrosoma (delineado por puntas de flecha) (b). 
La fusión estimula la exocitosis de los gránulos corticales, y el comienzo de 
la descondensación en la región posnuclear comienza cuando la corteza del 
óvulo envuelve la cabeza del esperma anterior, limitada por la membrana 
interna persistente del acrosoma (c). Cuando se completa la incorporación de 
espermatozoides (d), la región anterior de la cabeza está recubierta por un 
oolemma internalizado. MV, huevo microvillus; CG, gránulo cortical; IAM, 
membrana acrosomal interna; EM, membrana plasmática del huevo. 
Consecuencias para el aparato reproductor masculino. 
Una variedad de evidencia sugiere que la adaptación de los espermatozoides 
para la fertilización en el modo euteriano ha influido en los eventos en el varón 
relacionado con la formación y maduración de los espermatozoides e 
indirectamente con el almacenamiento de espermatozoides y, por lo tanto, con 
la capacitación de los espermatozoides y la evolución escrotal. 
 
Maduración de esperma 
Aunque limitado a estudios en solo unos pocos vertebrados subtherianos, el cuadro actual sugiere que la adopción de la 
fertilización interna se seleccionó para varias características del esperma relacionadas con los problemas que enfrentan en 
el tracto reproductivo femenino. Estas características incluyen la utilización, en un grado variable de la especie, tanto de la 
fosforilación oxidativa como de la glucólisis; una cabeza de esperma vermiforme; una apariencia variable de elementos 
esqueléticos en la cola de esperma; y generalmente la maduración de la capacidad de fertilizar solo después de dejar el 
testículo. Sin embargo, este proceso de maduración parece involucrar solo la capacidad del esperma para la motilidad 
progresiva y una modificación de su superficie por proteínas no glicosiladas (Bedford 1979, Depeiges & Dufaure 1983, 
Esponda & Bedford 1987, Morris et al. 1987). 
En comparación con los de los vertebrados subtherianos, tanto la espermiogénesis como la fase epididimaria en los 
mamíferos therian parecen ser más elaboradas en formas que a menudo pueden relacionarse con los desafíos particulares 
que enfrentan los espermatozoides en la fertilización. En los testículos, con raras excepciones (Dorman et al. 2014), los 
nuevos elementos en la morfogénesis de la cabeza del esperma euterino que están relacionados con esto incluyen la 
formación de la matriz insoluble del acrosoma y el segmento ecuatorial, la transición a una protamina rica en cisteína y una 
matriz perinuclear, No menos importante, un aplanamiento consistente del núcleo. La fase epididimaria subsiguiente parece 
ser más compleja que la de los vertebrados subtherianos con respecto a la estabilización de la cabeza del esperma, la 
reorganización del contenido del acrosoma, la motilidad del esperma y la remodelación del plasmalema espermático. 
Una novedad de la maduración epididimaria que se presenta como una adaptación al desafío de penetrar en la zona es la 
rigidez de la cabeza de esperma euteriana. Solo entre los vertebrados superiores (Bedford y Calvin 1974), gran parte o toda 
esta rigidez se establece durante el paso del epidídimo mediante una extensa reticulación -S-S- dentro de la protamina rica 
en cisteína y la teca perinuclear, que sirve para rigidizar la cabeza del esperma. Junto con su forma plana, la rigidez resultante 
parecería facilitar el empuje oscilante o de "guadaña" de la cabeza del esperma utilizado para penetrar el espesor de la zona 
pelúcida. 
Una segunda novedad que se ve a menudo durante la maduración del epidídimo es una remodelación visible del vértice del 
acrosoma. Quizás reflejando una reorganización de su contenido (Yoshinaga y Toshimori 2003, Olsen et al. 2004, Buffone 
et al. 2008), aunque no es visible en la rata o en el hombre, esto se ha observado en el conejillo de indias, chinchilla, loris, 
rhesus. Mono, conejo, hyrax y rata de cola blanca (Mystromys albicaudatus). Como se señaló, el acrosoma euteriano no es 
simplemente una bolsa de enzimas, ya que el caparazón fenestado generalmente ata primero la cabeza del esperma a la zona. 
La persistencia de este complejo de membrana sugiere una adaptación que no solo mantiene el contacto de la cabeza del 
espermatozoide con una zona resistente, sino que también puede colocar elementos supuestos de unión auxiliar como la 
proacrosina y la zonadhesina expuestas por la AR. En el caso de la acrosoma porcina, por ejemplo, la proacrosina sufre una 
redistribución a la cresta apical (Puigmule et al. 2011), un lugar que puede favorecer su papel como elemento en la unión 
de la zona. 
Con respecto a la motilidad, los experimentos en un puñado de especies que involucran la ligadura de los conductos eferentes 
indican que la capacidad para la motilidad funcional no puede desarrollarse dentro del testículo euteriano. Pero, a diferencia 
de la reticulación -S-Sy las modificaciones acrosómicas discutidas anteriormente, no está del todo claro por qué este aspecto 
debería depender del epidídimo o exactamente de qué se trata. Es posible que la necesidad de desarrollar posteriormente 
una motilidad hiperactivada en la capacitación haya sido una complicación que influye en la dependencia de este aspecto 
del epidídimo. En cualquier caso, de acuerdo con las observaciones que aumentaron los niveles de cAMP, se produjo una 
reducción en ciertas fosfatasas de la cola de esperma de maduración (Vijayrhagavan et al. 1996), la permeabilización de 
espermatozoides inmaduros de hámster en presencia de cAMP y ATP elevó notablemente su motilidad (Mohri y 
Yanagimachi, 1980 ). Por lo tanto, ciertas modificaciones en el plasmalema espermático pueden ser parte integral de la 
maduración de la motilidad, aunque estas parecen ser distintas de los cambios superficiales involucrados en la unión de la 
zona (Bedford 1967). 
Primero observé cambios epididimales en la superficie del esperma en el comportamiento electroforético de 
espermatozoides de conejo, y luego este principio fue confirmado con marcadores visuales como coloide férrico cationizado, 
lectinas y, más recientemente, inmunocitoquímica. Sin embargo, como se señaló anteriormente, solo en mamíferos hay 
evidencia a este respecto de una implicación significativa de las glicoproteínas, tanto su pérdida como la neoexpresión, 
como componentes superficiales o integrales del plasmalema espermático en el establecimiento de la unión de la zona (por 
ejemplo, Moore ( 1981)). Si bien los cambios en la superficie de los espermatozoides durante el paso del epidídimo en 
mamíferos therian se consideraron por primera vez solo en términos de glucoproteínas que probablemente tienen relación 
con la unión de espermatozoides / zona, está claro que también implican cambios en el contenido de esterol del plasmalema 
que puede variar según la especie (Cross 1998) . Sin embargo, las modificaciones epididimales del plasmalema espermático 
afectan más que la adquisición de la motilidad y la unión de la cabeza del esperma a la zona. Por ejemplo, respaldado por 
un factor de fusión - Izumo (Inoue et al. 2005) - CRISP1 adquirido por la superficie del esperma en el epidídimo superior 
condiciona el estado final de la membrana del segmento ecuatorial involucrado en la fusión de gametos (Cohen et al. 2011). 
No menos importante, el cambio de epidídimo en la superficie del esperma tiene implicaciones por más que la fertilización 
per se. Como se analiza a continuación, también parece ser parte integral de los mecanismos involucrados en el 
almacenamiento de esperma en la epidermis de la cauda y, directamente vinculado a eso, la eventual necesidad de 
capacitación en el tracto reproductivo femenino. 
Almacenamiento de esperma en la cola del epidídimo 
El epidídimo teriano es un órgano bifuncional que apoya no solo la maduración de los espermatozoides, sino también su 
almacenamiento en la cauda terminal. En principio, la epidemia de cauda optimiza la capacidad de administrar varios 
eyaculados ricos en espermatozoides en un período breve, esta función está regulada por los andrógenos y muy a menudo 
por la baja temperatura del escroto. Parece que no hay un sitio de almacenamiento dedicado similar en los reptiles, las aves 
no paseriformes y un monotrema que hemos estudiado, y al considerar por qué esta función ha evolucionado en los 
mamíferos therian, varios factores se sugieren. Por ejemplo, a diferencia de las meras 24 h + requeridas en la codorniz 
japonesa (Clulow & Jones 1982), los espermatozoides se desplazan de un lado a otro dentro de un segmento de ducto del 
epidídimo euteriano y su transporte a través de él requiere más de una semana, independientemente de la gran variación en 
Su longitud según especie. Esto reduce el potencial de reemplazo de espermatozoides después de la eyaculación, y como se 
observa al comparar ratas y codornices (Clulow y Jones 1982), no solo las tasas diarias de producción de espermatozoides 
en mamíferos therian son relativamente bajas (Roosen-Runge 1977), sino que también permanecen espermatozoides 
maduros. Funcional por no más de G5 días si se retiene por encima de la cauda. La posibilidad de que el transporte lento, 
la modesta producción y los problemas de viabilidad determinen la evolución de la función de almacenamiento de la cauda 
está respaldada por la imagen en aves paseriformes que han evolucionado como un almacén de esperma dentro de una 
protuberancia similar a un escroto (Wolfson, 1954). Los testículos, ejemplificados en el melón melorriza de la canción, 
producen un número relativamente bajo de espermatozoides, que se filtran de forma pasiva a través de un conducto ciliado 
para completar un proceso de maduración más complejo en el glomus terminal (ver Bedford (1979)). 
Al considerar el apoyo para los espermatozoides en la cauda, parece significativo que en una variedad de mamíferos el 
plasmalema espermático se "recubra" en la cauda superior por ciertas macromoléculas unidas a GPI que se secretan por 
primera vez allí (Dacheux y Voglmayr 1983, Thomas y otros 1984). , Rifkin & Olson 1985, Garcia et al. 1988, Derr et al. 
2001). Sin embargo, aunque macromoléculas como "proteína HIS" y "CD52" han sido designadas como "maduración 
asociada", la mayoría de los espermatozoides desarrollan la capacidad de fertilizar antes de que se adquieran tales 
macromoléculas. Por lo tanto, parece probable que tales moléculas actúen más bien para facilitar el almacenamiento de los 
espermatozoides y, como se argumenta más adelante, pueden subyacer o al menos contribuir a la necesidad de capacitación 
en el tracto reproductor femenino (ver Yeung et al. (2000)). 
Capacitación de esperma 
El término "capacitación" fue acuñado por C R Austin para describir un cambio funcional en el espermatozoide euteriano 
en el tracto reproductivo femenino que le confiere la capacidad de fertilizar de inmediato. Aunque a menudo se afirma que 
la maduración del epidídimo produce la capacidad de experimentar una capacidad de entrenamiento, parece que el estado 
de la esperma plasmalemema establecido en la cauda requiere cierta capacidad de entrenamiento, con algunos de los 
preliminares que se iniciaron de manera más proximal (Rifkin y Olson 1985 ). Por lo tanto, los espermatozoides se fertilizan 
antes si se recuperan antes de que entren en la región de la cauda (cerdos - Hunter et al. (1986)) o provienen de una cauda 
con supresión de la temperatura (hámsters - Bedford y Yanagimachi (1991)). El hecho de que los espermatozoides adquieren 
un complemento adicional de macromoléculas en la parte alta de la cuda y, por lo tanto, finalmente hayan desarrollado la 
capacidad de fertilizar, sugiere que esta adquisición está relacionada con su viabilidad allí, en cierto sentido, colocándolos 
en un "capullo" fisiológico. Dado que la capacitación implica una pérdida variable de especies de colesterol de la membrana 
espermática y glicoproteínas específicas que activan los canales iónicos clave en el plasmalema, la capacitación parecería 
constituir una reversión necesaria desde un estado estabilizado relacionado con el almacenamiento caudal a uno que permita 
la AR y el desarrollo de hiperactivos. motilidad. 
El escroto 
Muchos indicadores sugieren que la función de almacenamiento regulado de la epidemia de cauda también ha sido el motor 
principal en la evolución del estado escrotal. Un enfoque en la sensibilidad a la temperatura de los testículos descendidos 
no ha resuelto la cuestión del significado adaptativo del escroto, que se limita a los mamíferos therian y, como protuberancia 
paracalácica, a muchas aves paseriformes. De hecho, el testículo eutheriano opera de acuerdo con especies en ubicaciones 
anatómicas que van desde el abdomen hasta la región inguinal hasta el escroto pendular y, por lo tanto, en un rango de 
temperatura de w6 8C (Carrick y Setchell,1977). En un pequeño subconjunto (testiconda) que incluye el elefante, hyrax, 
mole dorado, tenrec, musgo y algunos mamíferos marinos, los testículos y el epidídimo funcionan a una temperatura 
corporal profunda dentro de la cavidad abdominal. Como adaptación secundaria, incluso los testículos completamente 
escrotales han llegado a tolerar una alta temperatura ambiental del ambiente equivalente a la del cuerpo (Bronson y 
Heideman 1993). Además, la reacción de los testículos a la temperatura no es del todo o nada: en dos modelos de 
criptorquidia (musk musk y la degu) elevación de sus testículos inguinales a la cavidad del cuerpo (elevando su temperatura 
en G2 8C) provocó sólo una parcial interrupción de la espermatogénesis y producción continuada de algunos 
espermatozoides morfológicamente normales (Bedford et al. 1982). Por lo tanto, la evolución del escroto no refleja una 
incompatibilidad fundamental entre la temperatura corporal y la espermatogénesis. 
Parece pertinente al preguntar "por qué un escroto", que este desarrollo aparece solo en conjunción con la epidermis 
epidemiológica como un sitio de almacenamiento de esperma regulado, es decir, en mamíferos euterios y marsupiales y en 
muchas aves paseriformes. Además de la testiconda, la configuración en U del epidídimo y del conducto deferente sirve 
para colocar la cauda en el lugar más fresco, a menudo para sobresalir mucho más allá y a una temperatura inferior a la del 
testículo adyacente. Esto se ilustra en un grado extremo en los murciélagos vespertilionides en los que una membrana 
interfemoral proporciona soporte para que la cauda se extienda más allá del testículo semi-inguinal. Igualmente 
significativo, en una variedad diversa de mamíferos cuyos testículos escrotales están cubiertos, la región adyacente que 
cubre la cauda muestra una calvicie circunscrita (Bedford, 1978). Esta configuración, así como algunos ejemplos 
ocasionales de pigmentación discreta sobre la cauda (por ejemplo, bush buck), apunta a un diseño para el enfriamiento 
preferencial de la epidemia de cauda. El resultado final de esta disposición en especies como la rata es una temperatura de 
cauda de w4 8C por debajo de la del testículo escrotal adyacente (Brooks 1973), un diferencial mantenido en parte en esta 
especie por una almohadilla de grasa aislante entre ellas. Por otro lado, parece significativo que en ningún caso la disposición 
escrotal favorezca el enfriamiento del testículo sobre la epidermis de la cauda. 
Al considerar el escroto desde este punto de vista, es interesante que la sujeción del epidídimo escrotal a la temperatura 
corporal no inhiba la maduración del esperma, sino que destruye la función de almacenamiento del esperma. El último 
efecto se refleja no solo en los perfiles de proteínas y iónicos modificados del entorno de la cauda, sino también en una 
reducción de la longitud y el diámetro de su conducto, y por lo tanto su capacidad de carga. Así, en ratas con epidídimos 
reflejados en el abdomen durante 3C semanas, a pesar de los testículos normales y el número de espermatozoides en el 
caput, observamos que la eyaculación repetitiva hasta el agotamiento del esperma produjo solo el 25% del número en una 
secuencia de eyaculación de ratas normales. 
Si bien tales observaciones hacen un caso para vincular la evolución escrotal con la función de la cauda, si la sensibilidad a 
la temperatura del testículo no tiene una importancia adaptativa en sí misma, ¿por qué desciende y por qué la extensión de 
esta difiere tanto entre las especies? Teniendo en cuenta el enfoque actual, sugiero que el descenso de los testículos 
proporciona un medio para que la epidermis de la cauda se convierta en un "piggyback" a una situación inguinal o 
completamente escrotal y que la sensibilidad del epitelio germinal a la temperatura corporal en especies escrotales 
simplemente refleje una adaptación secundaria de su metabolismo maquinaria para funcionar de manera óptima a la 
temperatura de su ubicación para esa especie (por ejemplo, Ewing y Schanbacher (1970)). En cuanto al espectro de 
variaciones anatómicas, el tamaño de los testículos y el carácter del escroto probablemente se han visto afectados por varios 
factores en el curso de la evolución de los mamíferos. Sin embargo, al evaluar una amplia gama de mamíferos, Freeman 
(1990) realizó la importante correlación de que los testículos internos tienden a ser más grandes por unidad de masa corporal 
y que el tamaño relativo de los testículos generalmente disminuye de acuerdo con el grado de descenso, siendo la cauda 
correspondientemente más prominente . Dado que la tasa de producción de espermatozoides se relaciona en gran medida 
con el tamaño del testículo, puede ser que el descenso / exteriorización represente una compensación, ya que un nivel 
inferior de producción de esperma se compensa con una capacidad compensatoria para el almacenamiento de esperma que 
maximiza el número disponible de inmediato para eyaculación. 
Comentario 
Al contemplar lo que ha determinado las características de los sistemas reproductivos, la literatura reciente invoca un 
proceso de coevolución adaptativa entre los genitales masculinos y femeninos en grupos que van desde Drosophila a aves 
acuáticas, con conflicto sexual y posiblemente competencia espermática como otros elementos. Sin embargo, en el caso de 
los mamíferos eutherios, la evidencia actual sugiere que las novedades adaptativas en el modo de fertilización son una 
consecuencia del carácter del huevo, que a su vez dan lugar a otras que incluyen la morfogénesis de la cabeza del esperma, 
características del epidermis del esperma maduración y diferenciación de una función de almacenamiento de 
espermatozoides de la epidermis de la cauda que tiene en cuenta tanto la necesidad de capacitación del esperma como la 
evolución escrotal. Estas conclusiones están respaldadas en particular por unas pocas variantes comparativas sorprendentes 
en el patrón general. 
Se han tomado muchos años para apreciar la importancia subyacente en Eutheria de las características especiales de la 
cabeza de esperma y de la fertilización. El cúmulo oofótero se presenta como una masa celular densa esencial para la 
inducción de la RA en putativas putativamente primitivas y probablemente en algunos otros géneros, pero esta se caracteriza 
más a menudo durante las radiaciones de los mamíferos por una matriz que no es esencial para la fertilización per se pero 
se empeña en enganchar los pocos espermatozoides en el sitio de la fertilización y / o posiblemente en la ovulación en el 
transporte de óvulos a la ampolla tubárica. Sin embargo, ya sea que la AR comience dentro del cúmulo o en la zona, la 
interacción posterior implica varias características adaptativas de los espermatozoides establecidas durante la 
espermiogénesis y el pasaje del epidídimo que pueden vincularse al desafío de penetrar en la zona pelúcida. 
Una bandera roja para comprender los mecanismos involucrados en la penetración de la zona es la configuración única de 
la fusión de gametos (Fig. 1). El sitio de fusión "ecuatorial" parece haber evolucionado frente a una fisicalidad inusual del 
IAM, que es un rasgo probablemente relacionado con las fuerzas de cizallamiento que penetran en la zona. El hecho de que 
esta penetración involucre un componente físico importante se puede inferir de otras características inusuales del diseño del 
cabezal de esperma (un perfil plano y una rigidez basada en el enlace -SS), que permiten oscilaciones de la cabeza con 
aspecto de cerrojo dentro de una rendija estrechamente definida, impulsada por La cola hiperactivada batía Al considerar la 
evidencia de la zona de lisis, tal rol para el favorito histórico, la acrosina, parece poco probable ahora por las varias razones 
discutidas, pero aún queda por resolver si la penetración en Eutheria es o no un evento no lítico. Aunque el contenido del 
acrosoma se descarta antes depenetrar en una zona relativamente resistente a las proteasas, el concepto de zona lisis ha sido 
difícil de abandonar, como lo muestran las recientes reclamaciones de otras enzimas candidatas, mencionadas anteriormente. 
Sin embargo, las observaciones comparativas quizás proporcionen evidencia adicional para la versión no lítica. Por ejemplo, 
el acrosoma de conejo tiene un complemento más pequeño de varias enzimas (acrosina, hialuronidasa, hexosaminidasa y 
arilsulfatasa A) que el acrosoma oposum marsupial (Rodger & Young 1981), que posee una zona delgada sensible a 
proteasa. Esto apunta a una ausencia de cualquier selección compensatoria para las enzimas acrosómicas con hipertrofia 
evolutiva de la zona euteriana. Además, e ilógicamente para la zona de lisis, el medio ambiente de la trompa de Falopio 
hace que la zona sea más resistente a la proteasa en una variedad de especies excepto el hombre (Mondejar et al. 2013). 
Finalmente, en unos pocos roedores del sudeste asiático ejemplificados por B. indica, una zona pelúcida supuestamente 
proteasa supuestamente sensible se combina con una cabeza de esperma que es de perfil redondo y tiene una reticulación 
mínima -SS y un gran acrosoma rostral que carece de un ecuador segmento (Dorman et al. 2014): todas las desviaciones de 
la norma euteriana son consistentes con un patrón de penetración por zona lisis. 
Tales adaptaciones en los espermatozoides euterios también se reflejan como nuevos elementos en el proceso de preparación 
de esperma en el macho. Esto se observa durante la espermiogénesis en la transición final a una protamina únicamente rica 
en cisteína, en el perfil plano de la cabeza del esperma y en la aparición de un componente insoluble de la matriz acrosomal 
y del segmento ecuatorial del acrosoma. Otros aspectos en el epidídimo incluyen una reorganización sutil de la matriz 
acrosómica que puede asegurar al menos un ordenamiento apical de los contribuyentes intraacrosómicos a la unión a la zona 
(Puigmule et al. 2011) y la posibilidad de que el núcleo de esperma emerja del caracace del acrosoma reaccionado durante 
el primer paso de la penetración de la zona (Olsen et al. 2004). Otros eventos epididimales novedosos que están relacionados 
con esta interacción incluyen la rigidificación de la cabeza del esperma basada en la reticulación -S-S dentro del núcleo y 
las modificaciones de matriz perinuclear y proteoglicano del plasmalema del esperma involucrado en el inicio de la unión 
del esperma / zona. De acuerdo con el último punto, nuestros esfuerzos para identificar modificaciones relacionadas con los 
glucanos en la superficie del esperma no tuvieron éxito con lectinas al menos en Suncus murinus, una musculatura cuyo 
acrosoma se desprende mucho antes de llegar a la zona y en la que la unión de la zona se realiza mediante púas en el 
perforatorio. En resumen, las observaciones en una variedad de vertebrados sugieren que el patrón de maduración de los 
espermatozoides en el epidídimo puede haber evolucionado en dos fases: un primer modo subtheriano más simple 
relacionado con los problemas que enfrentan los espermatozoides en el tracto reproductivo femenino, y luego se adaptan a 
los desafíos. Se reunieron en fertilizar el huevo eutheriano. 
Volviendo al estado del plasmalema espermático, su recubrimiento por macromoléculas unidas a GPI al ingresar a la cauda 
proximal y la aparición de receptores para ellos en el epidídimo superior (Rifkin y Olson 1985) probablemente estén 
relacionados más bien con la supervivencia de los espermatozoides en la cauda epididimidis. Al menos en los mamíferos 
euterios, la función de almacenamiento parece permitir la producción de eyaculados repetitivos ricos en esperma, a pesar 
de un potencial limitado para el rápido reemplazo de esperma, probablemente no solo por una producción relativamente 
modesta sino también por su lento transporte de epidídimo, quizás relacionado con la complejidad de La maduración de los 
espermatozoides allí. Junto con la breve vida útil de los espermatozoides maduros retenidos por encima de la cauda, estos 
problemas pueden haber impulsado la evolución del sitio de almacenamiento caudal especializado, el estado que prolonga 
la viabilidad de los espermatozoides allí, lo que conlleva una necesidad posterior de su capacitación en el aparato reproductor 
femenino. 
Finalmente, volviendo al escroto. Además del fenómeno de la capacitación, una segunda consecuencia de la evolución de 
la función de almacenamiento del esperma de cauda parece ser la evolución del estado escrotal. Nuestros experimentos en 
ratas, a modo de ejemplo, demuestran que la supresión de la temperatura de la epidermis epidemiológica sola no solo elimina 
su capacidad para prolongar la viabilidad del esperma, sino que también produce un 75% menos de espermatozoides en una 
secuencia de eyaculación. Por lo tanto, aunque la maduración de los espermatozoides no se suprime por ello, la función de 
almacenamiento es tan vulnerable a la temperatura corporal como la espermatogénesis. No está claro por qué un estado más 
frío debe actuar para mejorar el potencial de la cauda para el almacenamiento de esperma, pero, independientemente de la 
explicación, hay tres puntos críticos para comprender este acuerdo. Primero, un escroto se ha desarrollado solo en 
conjunción con una función de almacenamiento de esperma regulada por temperatura: a saber, en mamíferos therian y aves 
paseriformes. En segundo lugar, en los euterios examinados hasta ahora, tanto el pelaje escrotal como la ubicación de la 
cauda a menudo favorecen su enfriamiento sobre el de los testículos adyacentes, pero nunca a la inversa. En tercer lugar, 
aunque la espermatogénesis en el testículo escrotal suele romperse, está claro que la temperatura no es un problema 
sacrosanto para el testis teriano como tal, ya que puede funcionar en un rango, cada temperatura se establece según la especie 
(Carrick y Setchell, 1977). Dada la impresión de que la migración externa del testículo ayuda a la cauda del epidídimo 
asociado a 'rodar' y, a menudo, más allá, a una ubicación fresca, la notoria sensibilidad del testículo escrotal puede reflejar 
simplemente una adaptación secundaria para funcionar de manera óptima a la temperatura de su localización. 
Por otro lado, la idea de que la función de almacenamiento de espermatozoides de la cauda ha impulsado el desarrollo del 
estado escrotal quizás esté viciada por la variación de la especie en el tamaño de los testículos, la extensión de su migración 
externa, la prominencia de la cauda y, no menos importante, El pelaje escrotal. Es probable que esta diversidad haya sido 
afectada por varios factores. En el hombre, por ejemplo, la modestia de la cauda puede ser exagerada aún más por la elevada 
temperatura provocada por la ropa inguinal. En los mamíferos marinos, los problemas de la regulación de la temperatura y 
la racionalización pueden entrar en juego, y en muchas especies, el desarrollo de la cauda y el aporte de esperma 
probablemente se han visto afectados no solo por la práctica común de la poliginia (es decir, la posible necesidad de 
eyaculación repetitiva), pero también por diferentes patrones de utilización de esperma dentro del tracto reproductivo 
femenino. Sin embargo, el análisis de regresión de Freeman (1990) en una amplia gama de especies sugiere una explicación 
para el rango tanto en el tamaño como en la posición del testículo euteriano versus el de la cauda. Si bien es incorrecto 
concluir, mientras lo hace, que los testículos internos producen espermatozoides de "baja calidad", el estudio de Freeman 
proporciona evidencia de un compromiso entre el tamaño relativo del testículo y la producción de esperma, por un lado, y 
el potencial para almacenamiento de esperma, por otro lado. Sus cifras indican que los testículos internos tienden a ser 
relativamente más grandes y producen más espermatozoides, mientras que los testículos escrotalesson relativamente más 
pequeños, pero con un almacén óptimo de esperma de cauda que compensa este déficit. En otras palabras, el almacenamiento 
de epidídimo mejorado a baja temperatura ha reducido la presión para producir espermatozoides sin comprometer el número 
eyaculado. Este paradigma se resume en la situación en la rata comparada con la de las codornices japonesas de tamaño 
similar (Clulow y Jones 1982), las cuales pueden eyacular unos 300 millones de espermatozoides en un período limitado. 
La codorniz logra esto al producir un mayor número de un testículo más grande con un rápido transporte epididimario, 
mientras que el testículo escrotal más pequeño de la rata produce menos espermatozoides con un rendimiento más lento, 
pero números iguales en una serie de eyaculados, gracias al almacén de esperma del cauda.