thumb|250px|right|En la primera etapa de la reproducción sexual, 'meiosis', el número de cromosomas es reducido de un número diploide (2n) a uno haploide (n). Durante la 'fertilización', los gametos haploides se unen para formar un cigoto diploide y restablecer el número original de cromosomas (2n).
La reproducción sexual es el proceso de crear un nuevo organismo descendiente a partir de la combinación de material genético de dos organismos con material genético similar (o bien de un solo organismo hermafrodita), comenzando con un proceso que se denomina meiosis, que es un tipo especializado de división celular; el cual se produce en organismos eucariotas. Los gametos son los dos tipos de células especiales, uno más gigante, el femenino, y otro más diminuto, el masculino. La fusión de estas dos células se llama fecundación y esta crea un cigoto, que incluye material de los dos gametos en un proceso que se llama recombinación genética donde el material genético, el ADN, se conjuga para que las secuencias de los cromosomas homólogos se alineen. A continuación se producen otras dos divisiones celulares más, para producir cuatro células hijas con la mitad de cromosomas de cada una de las dos células del padre, y el mismo número que tienen los padres, aunque puede ocurrir la autofertilización. Por ejemplo, en la reproducción humana cada célula humana contiene 46 cromosomas (23 pares), mientras que los gametos, solo contienen 23 cromosomas, así el hijo tendrá 23 cromosomas de cada padre recombinadas genéticamente en 23 pares.
La selección sexual es un tipo de selección natural, en la cual algunos individuos se reproducen con más éxito que otros en una población debido a la selección intersexual. Se ha descrito como una «fuerza evolutiva que no existe en las poblaciones asexuales».
Las procariotas, cuyos células tienen material adicional o transformado, se reproducen a través de la reproducción asexual, aunque a veces, en la transferencia genética horizontal, pueden exhibir procesos como la conjugación procariota, la transformación y la transducción, las cuales son similares a la reproducción sexual a pesar de no acabar en reproducción.
Evolución de la reproducción sexual
Se cree que la reproducción sexual apareció por primera vez en el último antepasado común eucariota hace 2500 millones de años.Ursula Goodenough, Joseph Heitman (2014). Origins of Eukaryotic Sexual Reproduction. NCBI.Dave Speijer 2015, Sex is a ubiquitous, ancient, and inherent attribute of eukaryotic life PNAS July 21, 2015 112 (29) 8827-8834; https://doi.org/10.1073/pnas.1501725112 Bangiomorpha un fósil de alga roja de 1200 millones de años, es el organismo más antiguo del registro fósil que muestra indicios de reproducción sexual.
El doble coste del sexo en la evolución de la reproducción sexual es un gran rompecabezas de la biología evolutiva moderna porque la reproducción asexual debería siempre ganar en comparación con la reproducción sexual, ya que todo organismo joven que llega a la adolescencia puede tener su propio hijo. Este implica que una población asexual debe tener una capacidad intrínseca de crecer más rápido con cada generación.John Maynard Smith The Evolution of Sex 1978. El costo doble del sexo incluye este costo y el hecho que cualquier organismo solo puede pasar el 50 % de sus genes a sus hijos. Una ventaja definitiva de la reproducción sexual es que previene la acumulación de mutaciones genéticas.
Selección sexual
Para poder reproducirse sexualmente, tanto machos como hembras necesitan encontrar pareja. La selección sexual es un modo de la selección natural en la cual algunos individuos se reproducen más que otros en una población porque se reproducen de manera más exitosa. En los animales la elección del macho es normalmente hecha por las hembras, mientras los machos compiten para que los escojan. Debido a esto hay situaciones en las que los organismos pueden hacer un esfuerzo extremo por poderse reproducir, como el combate y la exhibición, o producir rasgos extremos causados por mecanismos de realimentación positiva conocidos como un modelo de selección sexual runaway de Fisher. Así la reproducción sexual, como una forma de selección natural, tiene su efecto en la evolución. En el dimorfismo sexual es donde el carácter biológico básico varía entre machos y hembras de la misma especie. El dimorfismo se encuentra en los órganos sexuales y en los caracteres sexuales secundarios, tamaño del cuerpo, fuerza física, morfología, ornamentación, comportamiento y otros rasgos del cuerpo. Sin embargo, la selección sexual solo se implica durante un período largo de tiempo que lleva al dimorfismo sexual.Dimijian, G. G. (2005). «Evolution of sexuality: biology and behavior.» Proceedings (Baylor University. Medical Center), 18, 244-258.
Se ha llamado a esta selección como una «fuerza poderosa de la evolución que no existe en las poblaciones con reproducción asexual».Sexual selection and the maintenance of sexual reproduction
Relación entre los sexos
Aparte de algunas avispas eusociales los organismos que se reproducen sexualmente tienen una Índice de masculinidad o razón de sexo entre machos y hembras (o proporciones sexuales) que es 1:1 (razón aritmética). El estadístico y biólogo inglés Ronald Fisher resumió lo que se llama el principio de Fisher. Dice lo siguiente:
Supone que los nacimientos de machos son menos comunes que los de las hembras. Un macho recién nacido tiene entonces mejores perspectivas que una hembra recién nacida y por eso es probable que vaya a tener más descendientes. Por lo tanto, los padres genéticamente dispuestos a producir machos tienen tendencia a tener más nietos que la media. Por lo tanto, los genes que generan una tendencia a producir machos se propagan, y el nacimiento de machos se hace más común. Mientras se acerca a la razón de 1:1 las ventajas asociadas con producir machos desaparecen. El mismo razonamiento ocurre si se sustituyen machos por hembras en todo el razonamiento. Por lo tanto 1:1 es la proporción de equilibrio.
Alternativas
La reproducción sexual constituye el procedimiento reproductivo más habitual de los seres pluricelulares. Algunos de estos la presentan, no como un modo exclusivo de reproducción, sino alternado, con modalidades que incluyen también la reproducción asexual. También se da en organismos unicelulares, principalmente protozoos y algas unicelulares. Se puede definir de tres formas, aceptadas cada una por diversos autores. Reproducción en la que existe singamia (fusión de gametos masculino y femenino) Reproducción en la que interviene un proceso de meiosis (formación de gametos haploides) Reproducción en la que interviene un proceso de recombinación genética (descendencia diferente a la parental).
Animales Artrópodos miniatura|Un pulgón (Aphidoidea) dando a luz crías vivas a partir de un óvulo no fertilizado. miniatura|Dos opiliones apareándose.
Algunos artrópodos, como los percebes, son hermafroditas, es decir, cada uno puede tener órganos de ambos sexos. Sin embargo, los individuos de la mayoría de las especies permanecen del mismo sexo durante toda su vida.Ruppert, Fox & Barnes (2004), pp. 537–539 Algunas especies de insectos y crustáceos pueden reproducirse por partenogénesis, especialmente si las condiciones favorecen una "explosión demográfica". Sin embargo, la mayoría de los artrópodos dependen de la reproducción sexual, y las especies partenogenéticas a menudo vuelven a la reproducción sexual cuando las condiciones se vuelven menos favorables.
Insectos
Una libélula emperador australiana poniendo huevos, custodiada por un macho
Las especies de insectos constituyen más de dos tercios de todas las especies animales existentes. La mayoría de las especies de insectos se reproducen sexualmente, aunque algunas especies son partenogenéticas facultativas. Muchas especies de insectos tienen dimorfismo sexual, mientras que en otras los sexos parecen casi idénticos. Normalmente tienen dos sexos: los machos producen espermatozoides y las hembras, óvulos. Los óvulos se convierten en huevos que tienen una cubierta llamada corion, que se forma antes de la fertilización interna. Los insectos tienen estrategias de apareamiento y reproducción muy diversas, lo que a menudo resulta en que el macho deposite un espermatóforo dentro de la hembra, que ella almacena hasta que esté lista para la fertilización del óvulo. Después de la fertilización, la formación de un cigoto y diversos grados de desarrollo, en muchas especies los huevos se depositan fuera de la hembra; mientras que en otros se desarrollan más dentro de la hembra y las crías nacen vivas.
Mamíferos
Existen tres tipos de mamíferos: monotremas, placentarios y marsupiales, todos con fertilización interna. En los mamíferos placentarios, las crías nacen como juveniles: animales completos con los órganos sexuales presentes aunque no reproductivamente funcionales. Después de varios meses o años, dependiendo de la especie, los órganos sexuales se desarrollan aún más hasta la madurez y el animal alcanza la madurez sexual. La mayoría de las hembras de mamíferos sólo son fértiles durante ciertos períodos durante su ciclo estral, momento en el que están listas para aparearse. Los mamíferos machos y hembras individuales se encuentran y llevan a cabo la cópula. En el caso de la mayoría de los mamíferos, los machos y las hembras intercambian parejas sexuales a lo largo de su vida adulta.Research conducted by Patricia Adair Gowaty. Reported by
Peces
La gran mayoría de las especies de peces ponen huevos que luego son fertilizados por el macho. Algunas especies ponen sus huevos en un sustrato como una roca o en plantas, mientras que otras esparcen sus huevos y los huevos son fertilizados a medida que flotan o se hunden en la columna de agua.
Algunas especies de peces utilizan la fertilización interna y luego dispersan los huevos en desarrollo o dan a luz a crías vivas. Los peces que tienen descendencia viva incluyen los guppys y los mollies o Poecilia. Los peces que dan a luz crías vivas pueden ser ovovivíparos, donde los huevos son fertilizados dentro de la hembra y los huevos simplemente eclosionan dentro del cuerpo femenino, o en los caballitos de mar, el macho lleva a las crías en desarrollo dentro de una bolsa y da a luz a crías vivas. Los peces también pueden ser vivíparos, donde la hembra suministra alimento a la descendencia que crece internamente. Algunos peces son hermafroditas, donde un solo pez es macho y hembra y puede producir óvulos y esperma. En los peces hermafroditas, algunos son machos y hembras al mismo tiempo mientras que en otros peces son hermafroditas en serie; empezando por un sexo y cambiando al otro. En al menos una especie hermafrodita, la autofecundación se produce cuando los óvulos y los espermatozoides se liberan juntos. La autofecundación interna puede ocurrir en algunas otras especies. Una especie de pez no se reproduce por reproducción sexual sino que utiliza el sexo para producir descendencia; Poecilia formosa es una especie unisex que utiliza una forma de partenogénesis llamada ginogénesis, donde los óvulos no fertilizados se convierten en embriones que producen descendencia femenina. Poecilia formosa se aparea con machos de otras especies de peces que utilizan fertilización interna, el esperma no fertiliza los óvulos pero estimula el crecimiento de los óvulos que se convierten en embriones.
Plantas