Sistema Reprodutor Humano

Fecundação do óvulo por um espermatozoide In http://tele-fe.com

A cauda do espermatozóide

RESUMO: Na área da Biologia da Reprodução á ainda comum a noção de que a cauda do espermatozóide fica do lado de fora do oócito quando ocorre fertilização. Tal não corresponde à verdade: a cauda do espermatozóide entra totalmente no oócito, sendo um centríolo do gâmeta masculino crucial para organizar o centrossoma do zigoto, e dar início às mitoses no embrião. As mitocôndrias paternas presentes na cauda do espermatozóide são, no entanto, degradadas após a fertilização, justificando a herança exclusivamente materna do DNA mitocondrial.

No ensino das Ciências a evolução do conhecimento faz com que a desatualização seja um problema constante. Um professor que se dedique às Ciências em geral, e à Biologia em particular, teve várias vezes ao longo da sua carreira de passar a ensinar o que pensava ser impossível, o equivalente a informar alunos que D. Afonso Henriques afinal não era quem sempre se pensou.

Muitos livros de texto, a todos os níveis do conhecimento continuam a insistir na ideia incorreta segundo a qual a cauda do espermatozóide fica do lado de fora do oócito, e apenas a cabeça entra, como se pode ver na fig. 1. Um erro persistente que se tem perpetuado ao longo de décadas.

Figura 1 – Um erro na literatura científica. Esquema referindo que a cauda do espermatozóide não entra no oócito aquando da fertilização, de modo que o DNA mitocôndrial é herdado apenas por via feminina.

Fora alguma exceções (que são isso mesmo), a cauda do espermatozóide entra no oócito aquando da fertilização em todas as espécies (incluindo humanos, Drosophila, ratos, animais domésticos, ouriços-do-mar, etc., etc.), como no esquema da fig. 2.

Figura 2 – A fertilização em humanos: a entrada do espermatozóide (cauda incluída, ao cimo e à direita) num oócito secundário, com conclusão da meiose feminina, formação e aposição de pronúcleos masculino e feminino utilizando o centrossoma trazido pelo espermatozoide, organização do fuso acromático e realização da primeira mitose.

Resultados de experiências, apoiam a fig. 2 e mostram resultados de experiências, como testemunhado pelas imagens de zigotos e embriões reais das figuras 3, 4,5, 6 e 7.

Figura 3- Pronúcleos masculino e feminino após fertilização. É fácil distinguir o DNA masculino (marcado a azul em baixo) do feminino (marcado a azul em cima) precisamente porque as mitocôndrias do espermatozóide (marcadas a verde, seta) que fazem parte da cauda estão ligadas ao DNA do gâmeta masculino.

A cauda do espermatozóide tem uma importância muito relevante na fertilização. Na parte anterior da cauda há um centríolo, que duplica após entrar no oócito, formando o conjunto de centríolos do zigoto, o centrossoma, que tem como missão nuclear microtúbulos que vão, primeiro, unir os pronúcleos masculino e feminino fig. 4 e, mais tarde, organizar o fuso cromático para separação de cromossomas na mitose do zigoto.

Figura 4- Herdamos os centríolos (centrossomas) dos nossos pais. Após entrar no oócito, um centríolo da cauda do espermatozóide (à esquerda na figura), duplica e transforma-se no centrossoma do zigoto (à direita na figura), que irá polimerizar microtúbulos de modo a unir os pronúcleos feminino e masculino. Mais tarde, e como em qualquer mitose, este centrossoma duplica de modo a formar dois centrossomas que definirão os pólos do fuso acromático na primeira divisão mitótica do embrião.

Herdamos as mitocôndrias exclusivamente por via materna. Esta é uma informação correta que não devemos deixar de transmitir  (Ramalho-santos, 2009) O que acontece é que as mitocôndrias paternas são distintas das do oócito, e destruídas no embrião após fertilização (sobretudo entre os estádios de 2 e 4 células), como mostra a fig. 5 (Sutovsky, 1999, 2000) . O processo utilizado na destruição de mitocôndrias paternas inclui lisossomas e o sistema ubiquina-proteossoma e, caso seja inibido artificialmente o embrião ficará com dois tipos de DNA mitocôndrial (como se pode ver na fig. 5D)

Figura 5- Destruição de Mitocôndrias Paternas no Embrião após Fertilização. As mitocôndrias da cauda do espermatozóide são degradadas nos estádios iniciais do desenvolvimento (setas das imagens a,b,c e d). caso o processo de destruição seja inibido artificialmente o embrião ficará com dois tipos de DNA mitocondrial (imagem d, com as mitocõndrias paternas a verde ainda visíveis num embrião de 8 células)

Na questão da cauda do espermatozóide o desafio é, simplesmente, reconhecer que a Ciência evolui; e que é preciso ter a humildade para poder pedir ajuda quando haja dúvidas, e mudar erros sempre que os encontremos. Mesmo que isso implique corrigir informação que sempre achámos que eram assim. A beleza, o fascínio e o poder da atividade científica resultam disso mesmo.

Bibliografia

Ramalho-Santos j.; Varum S.; Amaral, S.; Mota, P.C.; Sousa A.P.; Amaral, A. (2009). Mitochondrial functionality in reproduction: from gonads and gametes to embryos and embryonic stem cells. Human Reproduction Update. 15:553-572.

Ramalho-Santos j.(2012). Meiose e Gametogénese.In Biologia Celular e Molecular (Carlos Azevedo & Cláudio Sunkel, coordenadores), 5ª ed., LIDEL- Edições Técnicas, Lisboa, pp. 417-435. ISBN 978-972-757-692-0

Schatten G. (1994). The centrossome and its mode of inheritance the reduction of the centrosome during gametogenesis and its restoration during fertilization.

Simerly     (1995)

Sutovsky, P.; Moreno, R.D.; Ramalho-Santos, J.; Dominko T.; Simerly, C.;Shatten G.; (1999). Ubiquitin tag for sperm mitochondria. Nature 402:371-372.

Sutovsky, P.; Moreno, R.D.; Ramalho-Santos, J.; Dominko T.; Simerly, C.;Shatten G.; (2000). Ubiquitin sperm mitochondria, selective proteolysis, and the regulation of mitochondrial inheritance in mammalian embryos. Biology of Reproduction. 63:582-590.