Un poco de historia…
Lo que sabemos sobre fertilización y la creación de un nuevo organismo ha evolucionado mucho con el tiempo. En la antigüedad se sospechaba que “algo” tenía que ver el tener relaciones sexuales porque las mujeres que no tenían una vida sexual activa tampoco tenían hijos. En algún momento se formó un consenso de que efectivamente se requería tener relaciones sexuales, pero qué papel jugaban el hombre y la mujer era punto de discusión. Algunos decían que las mujeres solo eran, digamos, el horno donde se cocinaba un bebé, pero el hombre era quien aportaba todo el material necesario. Otros alegaban que la mujer tenía todo el material, pero necesitaba el aporte del hombre para iniciar el proceso (no pensando en espermatozoides sino “activación” del proceso, similar a prender la luz).
Finalmente se descubrieron los gametos, las células sexuales. Antoni van Leeuwenhoek fue el primero en observar espermatozoides, a los que llamó “animálculos”, alrededor de 1670. Nicolaas Hartsoeker trabajó con Leeuwenhoek y describió lo que llamó homúnculus (pequeños hombres, en latín), creyendo que los espermatozoides ya contenían al futuro adulto. Posteriormente, en 1827, Karl Ernst von Baer identificó los ovocitos. El debate sobre cuál gameto era más importante continuó varios años.

Dibujo de un homúnculus hecho por Karl Enrst von Baer, que creía que los espermatozoides ya llevaban consigo a un ser humano que solo requería crecer centro de la mujer.
Mucho del conocimiento que tenemos sobre el proceso de reproducción ha sido obtenido por medio de estudios en animales, pero aun así, no se podía saber, por ejemplo, que un espermatozoide entraba a un huevo de gallina y es así que se crean los pollos. Se sabía que había gallos y algo tenían que ver pero nada más. Los huevos (que son óvulos u ovocitos) en varias especies de animales son visibles a simple vista pero los espermatozoides no.
Se realizaron inseminaciones artificiales mucho antes de haber visto el proceso de fertilización y primero fue en secreto; la primera inseminación artificial que dio como resultado un niño fue, se cree, en 1839. En este punto todavía no se sabía dónde se realiza la fertilización o qué condiciones son necesarias.
El proceso de fertilización en sí se ha ido aclarando recientemente. En 1951 se descubrió que los espermatozoides necesitan pasar por un proceso llamado “capacitación”; antes de eso no pueden entrar a un ovocito. En 1963 se realizó la primera fertilización in vitro exitosa, aunque no se logró que se lograra un embarazo. Fue hasta 1978 que nació la primera persona “creada” por medio de fertilización in vitro.
Entonces, ¿cuál es el momento de la fecundación?
La fecundación es la unión de los gametos, es decir, el espermatozoide y el ovocito, para crear un organismo independiente, llamado embrión. Requiere de varios pasos, y cada uno de ellos consiste en muchos procesos. No hay un “momento” tal cual; el proceso de la fecundación, desde el contacto del espermatozoide y el ovocito hasta que un embrión se forma, dura aproximadamente 24 horas y puede ser que hayan transcurrido un par de días después de que la mujer haya tenido relaciones sexuales.
Podemos dividir el proceso en varias partes y cada parte puede durar varias horas. Sólo mencionaré lo que pasa en condiciones “naturales” o sea después de una relación sexual.
Primero, el espermatozoide tiene que encontrar al óvulo. Los espermatozoides se depositan en la vagina, que tiene un pH muy bajo y podría matar a los espermatozoides; de ahí tienen que cruzar el cérvix, lo cual es un trayecto bastante complicado. Luego, pasar por todo el útero y entrar a la trompa de Falopio que lleva al ovario que ovuló. Si entra a la otra trompa, ese espermatozoide perdió la oportunidad. Los que entran a la trompa correcta tienen que “estacionarse” esperando al ovocito en la parte superior de la trompa de Falopio. Solo ahí se puede realizar la fertilización (escribí al respecto aquí).
Por otra parte, el ovocito sale del ovario y va bajando por la trompa. Puede ser fertilizado solo una pequeña cantidad de tiempo; se va “envejeciendo” y los ovocitos viejos tienen menores posibilidad de mantener el crecimiento de un embrión. Si no se llega a encontrar al espermatozoide en el lugar indicado, el ovocito sigue de largo y bueno, el ciclo menstrual continua.
Se cree que solo hay uno o dos espermatozoides que llegan a establecer contacto cercano con el ovocito a la misma vez. En humanos no se ha podido encontrar un “quimioatrayente”, que si se ha visto en otras especies, como el erizo de mar. Este “quimoatrayente” asegura que los espermatozoides de la misma especie de erizo de mar sean los que se acerquen al óvulo. Cuando el “quimoatrayente” llega al espermatozoide, éste se comienza a acercar al ovocito y se puede ver un incremento de calcio en el espermatozoide. El calcio es crucial para poder generar la energía que se requiere para varios procesos. Este video lo muestra muy bien: https://www.youtube.com/watch?v=Yr1kE7qTS3Q.
En humano y otros mamíferos, el espermatozoide se tiene que “capacitar” por un lado, lo que causa cambios en su pared celular que le permitirán penetrar al ovocito. Y también pasa por un proceso paralelo, la hiperactivación, que incrementa el movimiento de la cola y hace que nade de forma aparentemente errática en lugar de simplemente hacia adelante. Esto también requiere de calcio.
Entonces, un espermatozoide capacitado e hipermóvil tiene que llegar a donde está el ovocito y penetrarlo. Eso no es tan fácil como suena. El ovocito está cubierto por varias capas: primero, como cualquier célula, tiene una pared celular o membrana plasmática. Cubriendo a esta membrana está lo que se llama la zona pelúcida que, entre otras cosas, tiene la función de impedir que más de un espermatozoide penetre al ovocito. Y luego, tiene otra capa arriba de esa zona pelúcida, que se llama corona radiada.
El espermatozoide puede abrirse paso por la corona radiada, pero para penetrar la zona pelúcida requiere enzimas digestivas. Éstas están en una especie de compartimento en la punta del espermatozoide, el acrosoma. Ese acrosoma tiene que abrirse para que las enzimas que contiene “abran” la zona pelúcida. Esto se llama la reacción acrosómica y para que se lleve al cabo necesita una fuerte entrada de calcio hacia el espermatozoide.
De ahí, tiene que haber un “bloqueo” para que otros espermatozoides no puedan entrar; si entra más de uno (polispermia) no se logrará crear un embrión que pueda sobrevivir. En el erizo de mar se observa primero que la membrana celular se “infla”, alejando el citoplasma de la célula y su núcleo del exterior y además hay una onda de calcio que inicia en el punto donde el espermatozoide penetra al ovocito. También se observa que los espermatozoides que estaban unidos se “sueltan”. En muchos mamíferos los espermatozoides no se “sueltan”, sino que quedan dentro de la zona pelúcida. En este video se puede ver la membrana de fertilización, dejando el óvulo sin espermatozoides pegados y se ve la onda de calcio, observada con fluorescencia: https://www.youtube.com/watch?v=BH06WgFua_4.
En humanos, un grupo en la Universidad Northwestern observó que durante la fertilización se libera zinc, a lo que llamaron un “destello de zinc” y que puede usarse para predecir evaluar la calidad de embriones producidos por medio de fertilización in vitro; creen que los ovocitos de mejor calidad producen un “destello de zinc” más intenso. (Video: https://www.youtube.com/watch?v=b9tmOyrIlYM)
Entonces, ¿ya se fecundó?
Todo depende de qué consideres realmente la fecundación. La definición científica es la unión de los gametos para poder crear un nuevo organismo. La entrada del espermatozoide al óvulo es obviamente importante, pero no es justo el momento en que se crea un nuevo organismo. En este punto, tienes dos núcleos; el del espermatozoide ya es haploide (tiene la mitad de la carga genética) pero el del ovocito todavía es diploide (tiene la carga genética normal), aunque está en medio del proceso de meiosis, que es el tipo de división celular lo que lo convierte en haploide. El ovocito renauda el proceso de meioisis y se convierte en una celula haploide después de que entra el espermatozoide. El núcleo del ovocito entonces se “descondensa” (digamos que se desempaca) para poder mezclar sus genes con los del espermatozoide. En este momento pasa a llamarse “pronúcleo” y el ovocito ahora se llama óvulo.
El núcleo del espermatozoide estaba extremadamente condensado, para eficientar su transporte, asi que debe descondensarse y pasa a ser pronúcleo. Cada uno de los dos pronúcleos tiene la mitad de la carga genética que requiere un organismo.
Los pronúcleos primero están alejados y se acercan, colocándose en el centro del óvulo, ahora duplica cada quien su material genético, y sus membranas se disuelven. Aquí se crea el cigoto, es una fase muy corta que concluye con una división celular, ahora si ya de un organismo completamente nuevo, el embrión. A este momento se llega 24 horas después de que el espermatozoide entro al ovocito.

En la imagen de la izquierda se aprecian los pronúcleos, alejados uno del otro, y en la de la derecha se ven ya juntos, a punto de crear un cigoto.
Ya formado el embrión, se comienza a dividir rápidamente hasta llegar a la etapa de blastocisto, normalmente a los cinco días. Mientras esto sucede, el embrión está todavía dentro de la zona pelúcida del óvulo.

En la imagen de la izquierda se aprecian los pronúcleos, alejados uno del otro, y en la de la derecha se ven ya juntos, a punto de crear un cigoto.
Ahora… el embrión comienza a bajar a la vez que sus células se están dividiendo y entra al útero. El siguiente paso crucial es implantarse, es decir, penetrar el endometrio del útero para poder continuar desarrollándose. Para esto, tiene que “eclosionar”, es decir, salirse de la zona pelúcida. El lugar del endometrio donde se intente anidar o implantar debe estar libre de cicatrices (por ejemplo, de una cesárea previa), miomas u otras irregularidades, y listo para recibirlo. El embrión solo puede intentar implantarse una vez. Si no lo logra, morirá y el embarazo propiamente no iniciará.
Entonces… no hay un “momento” de fertilización sino es una serie de procesos, que culminan con la formación del cigoto o tal vez más precisamente, la formación de un embrión de dos células. Y el embarazo propiamente dicho inicia en el momento en que el embrión logra implantarse, aproximadamente una semana después de la entrada del espermatozoide al óvulo.
Como se puede ver, la fertilización e implantación son procesos muy complicados que requieren que seguramente miles de pasos funcionen correctamente. Cualquiera de ellos puede no funcionar y puede ser que por cuestiones de azar entren dos espermatozoides al ovocito, si logran entrar dentro de un cierto periodo de tiempo; o puede ser que las divisiones celulares no se realicen correctamente. O que el embrión no migre al útero dentro del tiempo que requiere. O que el embrión no emita una señal (el factor temprano del embarazo) y el cuerpo no detecte que está ahí y se produzca una menstruación. O que se intente implantar en un lugar que no es propicio.
Es difícil determinar cuántos de los embriones se pierden o mueren. El consenso era que un 30% morían. Estudios recientes usando gonadotropina coriónica humana, que es producida por el embrión después de la implantación, estiman que entre 40 y 60% de los embriones mueren desde el momento de la concepción al nacimiento. De los embarazos confirmados clínicamente, 10-15% terminan en un embarazo espontaneo. Casi todas las muertes embrionarias pasan durante el primer trimestre. En la mitad de los casos, el embrión o feto tenía anormalidades cromosómicas. La muerte embrionaria es menos común en mujeres jóvenes y se incrementa con la edad (9-17% en mujeres entre 20 y 30 años, 40% a los cuarenta años y 80% a los 45).
Es imposible saber si una mujer en particular ha tenido perdidas embrionarias. La gonadotropina coriónica humana solo puede servir para cuantificar muerte embrionaria a partir de la segunda semana de vida y aun así, muchos abortos espontáneos en este momento se pueden confundir con un ciclo menstrual que duró más de lo normal.
Dado que muchas leyes propuestas en diferentes países pueden tener consecuencias serias para mujeres que han sufrido abortos espontáneos, es importante considerar los hallazgos científicos relacionados al proceso de fertilización, que puede ayudar a entender cuáles anticonceptivos no son abortivos, lo cual puede brindar tranquilidad a personas que quieren usar métodos anticonceptivos con la seguridad de que no sean abortivos. También es importante tomar en cuenta la tasa de mortalidad embrionaria, y sus causas (en gran parte genéticas), para prevenir criminalización de un proceso que ciertamente es natural. Sobre esas leyes hablo más aquí.