Doble Fertilización

La doble fecundación en las plantas

Ambos tipos de semillas contienen el embrión en desarrollo y un tejido nutritivo. Ambos tipos de embriones son el resultado de una fecundación típica en la que un espermatozoide fecunda a un óvulo. El tejido nutritivo en las gimnospermas es haploide, derivado del tejido haploide del gametofito femenino. En cambio, el tejido nutritivo de las semillas de las angiospermas es triploide, originado por una segunda fecundación. Por eso se dice que las angiospermas tienen doble fecundación, mientras que las gimnospermas tienen una fecundación única.

La doble fecundación se produce en la flor

En las angiospermas (plantas con flores) la reproducción sexual se produce en la flor. La flor produce y porta las estructuras reproductivas de la planta. La fecundación se produce con la fusión de dos gametos, masculino (espermatozoide) y femenino (óvulo). Los gametos son producidos por los gametofitos, que se desarrollan en el interior de las estructuras reproductoras masculina y femenina. El androceo es la parte reproductora masculina compuesta por los estambres. El gametofito masculino (grano de polen) se produce en la antera del estambre. El gineceo es la parte reproductora femenina formada por los carpelos o pistilos. El gametofito femenino (saco embrionario) se produce en el óvulo encerrado por el ovario.

Anteriormente hemos descrito el desarrollo del gametofito y la producción de gametos en las plantas con flores. Aquí nos centramos en el proceso de fecundación que se produce después de que el gametofito masculino alcance el pistilo de otra flor. Los granos de polen son transportados a la parte femenina de otra flor mediante la polinización. En las angiospermas, la mayoría de las plantas son polinizadas por animales (sobre todo insectos y aves) que transfieren el polen cuando se desplazan de flor en flor. Una fracción más pequeña de las plantas con flores son polinizadas por el viento.

Esquema de la doble fecundación

Antes de la fecundación, los gametos femenino y masculino se han producido en los gametofitos (aunque a veces los gametos masculinos se producen después de que el grano de polen llegue al pistilo de una flor). Hagamos una rápida recapitulación de la estructura de los gametofitos.

El ovario de una flor contiene uno o varios óvulos, que a su vez contienen el saco embrionario. Recuerda que el saco embrionario (gametofito femenino haploide) está compuesto por ocho núcleos y siete células que tienen localizaciones específicas:

• Tres células permanecen cerca del micrópilo, una de las cuales es el óvulo (gameto femenino). Las otras dos, llamadas células sinérgidas, se asientan una a cada lado del óvulo y se cree que atraen el tubo polínico.
• Otras tres células, llamadas células antipodales, permanecen en el lado opuesto del micrópilo. Se desconoce su función y se desintegran cerca del momento de la fecundación.
• Los dos núcleos restantes, llamados núcleos polares, permanecen en el centro de la célula grande. Éstos también participan en el proceso de fecundación.

Figura 1. El gametofito femenino de las angiospermas, o saco embrionario, y sus componentes. El saco embrionario está contenido por el óvulo rodeado por dos capas de tegumentos.

Un grano de polen (gametofito masculino haploide) tiene dos células en su interior, una célula tubular y una célula generativa. El diagrama siguiente muestra el proceso de la doble fecundación.

Figura 2. Germinación del polen (1) y fecundación (2).

El proceso de la doble fecundación en las plantas con flores

Una vez que el grano de polen se transfiere de la antera al estigma de un pistilo, el grano de polen germina y la célula tubular produce un tubo polínico. Para poder germinar, el grano de polen absorbe agua del estigma, y tiene que ser reconocido por éste mediante señalización molecular. Este reconocimiento impide la germinación del polen si se posa en el pistilo de una especie diferente, y evita la autofecundación en las flores bisexuales de algunas plantas. El tubo polínico es un tubo largo y delgado que desciende por el estilo y llega al interior del ovario. La célula generativa se desplaza por este tubo mientras se divide una vez por mitosis, produciendo dos células haploides (dos espermatozoides).

En el interior del ovario, el tubo polínico llega hasta un óvulo y entra a través del micrópilo (una abertura en los tegumentos o capas que rodean el saco embrionario). Las pruebas sugieren que los sinérgidos segregan señales químicas para guiar el tubo polínico cerca del óvulo. Los dos espermatozoides se descargan en el saco embrionario. Un espermatozoide fecunda el óvulo, produciendo un cigoto diploide. El otro espermatozoide se fusiona con los dos núcleos polares, dando lugar a una célula triploide. Por tanto, en las angiospermas se produce una doble fecundación.

El cigoto diploide crece hasta convertirse en embrión, dividiéndose por mitosis. La célula triploide forma el tejido nutritivo de la semilla, también dividiéndose por mitosis, llamado endospermo. Así, tras la doble fecundación, el óvulo se desarrolla en una semilla que contiene un embrión y el endospermo, rodeados por los tegumentos que se convierten en la cubierta de la semilla. El óvulo se desarrolla en un fruto que contiene una o varias semillas.

Ventajas de la doble fecundación en las plantas

La doble fecundación es exclusiva de la reproducción sexual de las angiospermas. El producto de la segunda fecundación, el endospermo, representa una fuente altamente nutritiva para el embrión en desarrollo que aumenta sus probabilidades de supervivencia. El endospermo multicelular acumula proteínas, aceites e hidratos de carbono, en diferentes composiciones según la especie vegetal.

Además de la formación de un endospermo altamente nutritivo, se cree que la doble fecundación evita la formación de un tejido nutritivo si no se produce la fecundación. Las semillas de las gimnospermas también tienen un tejido nutritivo (haploide en este caso), derivado del gametofito femenino, más grande y multicelular, y se forma antes de la fecundación del óvulo. Así, en las gimnospermas, si no se produce la fecundación, podrían desperdiciarse los recursos utilizados para el crecimiento del gametofito femenino. La doble fecundación en las angiospermas puede evitar este derroche de recursos al formar el tejido nutritivo sólo cuando se fecunda el óvulo.