Befruchtung ist der Prozess, bei dem eine Eizelle und eine Samenzelle zusammenkommen, um eine Zygote zu bilden und die Reihe von Ereignissen beginnt, die zu einer Schwangerschaft führen können. Bei Säugetieren, auch beim Menschen, werden Eier aus dem weiblichen Eierstock und Spermien aus dem männlichen Penis freigesetzt. Die Befruchtung erfolgt normalerweise durch Geschlechtsverkehr, aber wissenschaftliche Fortschritte haben den Weg für In-vitro-Techniken geebnet, die in einem Labor durchgeführt werden.
Säugetier- und Nicht-Säugetierarten
Viele Tierarten erleben die Befruchtung ähnlich, aber die Ereignisse, die zu dem Ereignis führen, können sich deutlich unterscheiden. Bei Säugetieren geht dem Geschlechtsverkehr voraus, bei anderen Arten ist dies jedoch nicht immer der Fall. Einige Arten, die keine Säugetiere sind, wie Vögel und einige Reptilien, haben eine Form des Geschlechtsverkehrs. Die Männchen dieser Arten haben keinen Penis, sondern eine sogenannte Kloake, die gegen die weibliche Kloake gedrückt wird, um die Übertragung von Spermien zu ermöglichen. Die Eier werden im Inneren des Weibchens befruchtet, so dass sich die schützende Hülle um jede Zygote bilden kann, bevor sie gelegt wird.
Andere Reptilienarten, darunter Amphibien, haben unterschiedliche Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass Ei- und Samenzellen miteinander in Kontakt kommen. Bei Fröschen zum Beispiel besteigt das Männchen typischerweise das Weibchen und gibt Spermien auf die Eier ab, wenn diese abgelegt werden. Viele Fischarten vermehren sich auf ähnliche Weise. Bei anderen kann der Prozess ohne körperlichen Kontakt ablaufen, wobei Männchen vorbeischwimmen und Eier befruchten, die zuvor von einem Weibchen abgelegt wurden.
Ovulation
Bei Säugetieren wird der Vorgang, bei dem ein Eierstock eine Eizelle freisetzt, als Eisprung bezeichnet. Dieses Ereignis tritt etwa 14 Tage nach Beginn der Menstruation einer Frau auf, die auch als erster Tag des Menstruationszyklus gilt. Der Eisprung findet daher ungefähr in der Mitte des Zyklus statt. Nachdem ein Ei freigesetzt wurde, wandert es durch den Eileiter, wo es etwa einen Tag bleibt. Findet in dieser Zeit keine Befruchtung statt, zerfällt die Eizelle.
Spermienproduktion
Spermazellen werden in den männlichen Hoden in großer Zahl produziert, und ungefähr 300 Millionen werden während der Ejakulation in die Vagina ausgeschieden. Davon erreichen etwa 200 die Eizelle, und normalerweise wird nur eine befruchtet. Dadurch wird sichergestellt, dass die resultierende Zygote die richtige Kombination von genetischem Material hat. Wenn zwei Spermien eine einzelne Eizelle befruchten, teilt sich die Zygote nicht richtig und entwickelt sich nicht weiter.
Veranstaltungen in der Düngung
Sobald sie den Gebärmutterhals durchdringen und in die Gebärmutter gelangen, können Spermien bis zu fünf Tage bleiben, bevor sie absterben. Diese Spermien verwenden ein Phänomen namens Chemotaxis, um die Eizelle zu lokalisieren, falls eine vorhanden ist. Dies bezieht sich auf die Art und Weise, wie sich die Konzentration einer bestimmten Chemikalie in der Umgebung je nach Standort ändern kann. In diesem Fall können Spermien, die sich den Eileitern nähern, die Eizelle lokalisieren, indem sie einer Spur von Hormonen folgen, die die Eizelle freisetzt.
Das erste Spermium, das die Eizelle erreicht, bindet sich an Moleküle auf ihrer Oberfläche, und diese Wechselwirkung verursacht chemische Veränderungen in der Membran der Eizelle. Diese Veränderungen helfen den Spermien, sich durch die Membran der Eizelle zu bewegen, und verhindern auch, dass sich weitere Spermien binden. Sobald sich das Sperma im Ei befindet, wird seine eigene Membran aufgelöst, sodass sich der Inhalt der beiden vermischt. Wenn das genetische Material von Eizelle und Sperma zusammenkommt, beginnt sich die neue Zygote zu teilen. Die Befruchtung gilt als abgeschlossen, wenn sich das genetische Material vereinigt hat.
Der Erfolg der Befruchtung hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich dem Zeitpunkt des Geschlechtsverkehrs im Verhältnis zum Menstruationszyklus der Frau und der reproduktiven Gesundheit sowohl der Frau als auch des Mannes, die an dem Prozess beteiligt sind. Verschiedene unterschiedliche Bedingungen können die Fruchtbarkeit beider Parteien verringern. Bei Männern kann eine niedrige Spermienzahl oder Spermien mit geringer Mobilität die Wahrscheinlichkeit verringern, dass ein Spermium eine Eizelle erreicht. Bei Frauen kann eine Erkrankung wie Endometriose, eine Erkrankung der Gebärmutterschleimhaut, die Einnistung verhindern.
Einnistung in die Gebärmutter
Die Befruchtung erfolgt typischerweise in einem der Eileiter, wonach das Ei über einen Zeitraum von etwa drei Tagen in die Gebärmutter wandert. Einmal in der Gebärmutter, implantiert sich die Zygote in die Gebärmutterschleimhaut, um die Entwicklung fortzusetzen. In seltenen Fällen wandert eine Zygote nicht in die Gebärmutter und nistet sich stattdessen in die Wand des Eileiters ein. Die Folge ist eine Eileiterschwangerschaft, ein Ereignis, das letztlich die Entwicklung des Fötus verhindert und die Gesundheit der Schwangeren gefährden kann.
Fortpflanzungshilfe
Für Menschen, die nicht durch Geschlechtsverkehr schwanger werden können, bietet moderne Technologie Möglichkeiten, einige der biologischen Anforderungen der Befruchtung zu umgehen. Eine solche Methode ist die intrauterine Insemination, die dafür sorgt, dass Eizelle und Sperma in Kontakt treten können. Dabei werden einer Frau Medikamente verabreicht, die die Freisetzung mehrerer Eizellen während des Eisprungs fördern. Beim Eisprung werden präparierte Samenzellen ihres männlichen Partners direkt in ihre Gebärmutter eingeführt.
Die In-vitro-Fertilisation beinhaltet ähnliche Techniken zur Steigerung der Eiproduktion einer Frau mit Medikamenten. Die Spermien werden auf die gleiche Weise wie zuvor entnommen, aber anstatt Spermien in die Gebärmutter einzubringen, werden die Eizellen der Frau aus ihren Eileitern entnommen und in einer Kulturschale mit Spermien vermischt. Nach einigen Tagen werden befruchtete Eizellen ausgewählt und in die Gebärmutter der Frau implantiert. Da in der Regel mehrere Embryonen implantiert werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft zu erhöhen, führt diese Methode oft zu Mehrlingsgeburten.