Fecondazione, unione di un nucleo di sperma, di origine paterna, con un nucleo di uovo, di origine materna, per formare il nucleo primario di un embrione. In tutti gli organismi l’essenza della fecondazione è, infatti, la fusione del materiale ereditario di due diverse cellule sessuali, o gameti, ciascuna delle quali porta la metà del numero di cromosomi tipici della specie. La forma più primitiva di fecondazione, presente nei microrganismi e nei protozoi, consiste in uno scambio di materiale genetico tra due cellule.
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Il primo evento significativo nella fecondazione è la fusione delle membrane dei due gameti, con conseguente formazione di un canale che permette il passaggio di materiale da una cellula all’altra. La fecondazione nelle piante avanzate è preceduta dall’impollinazione, durante la quale il polline viene trasferito e stabilisce il contatto con il gamete femminile o macrospora. La fusione negli animali avanzati è solitamente seguita dalla penetrazione dell’uovo da parte di un singolo spermatozoo. Il risultato della fecondazione è una cellula (zigote) capace di subire la divisione cellulare per formare un nuovo individuo.
La fusione di due gameti avvia diverse reazioni nell’uovo. Una di queste provoca un cambiamento nella membrana (o nelle membrane) dell’uovo, in modo che l’attacco e la penetrazione di più di uno spermatozoo non possa avvenire. Nelle specie in cui più di uno spermatozoo entra normalmente in un uovo (polispermia), solo un nucleo spermatico si fonde effettivamente con il nucleo dell’uovo. Il risultato più importante della fecondazione è l’attivazione dell’uovo, che permette all’uovo di subire la divisione cellulare. L’attivazione, tuttavia, non richiede necessariamente l’intervento di uno spermatozoo; durante la partenogenesi, in cui la fecondazione non avviene, l’attivazione di un uovo può essere realizzata attraverso l’intervento di agenti fisici e chimici. Invertebrati come afidi, api e rotiferi si riproducono normalmente per partenogenesi.
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Nelle piante, alcune sostanze chimiche prodotte dall’uovo possono attirare gli spermatozoi. Negli animali, con la possibile eccezione di alcuni cnidari (celenterati), sembra probabile che il contatto tra uova e spermatozoi dipenda da collisioni casuali. D’altra parte, i rivestimenti gelatinosi che circondano le uova di molti animali esercitano un’azione di intrappolamento sugli spermatozoi, aumentando così le possibilità di successo dell’interazione sperma-uovo.
Le uova degli invertebrati marini, soprattutto degli echinodermi, sono oggetti classici per lo studio della fecondazione. Queste uova trasparenti sono preziose per gli studi che osservano le cellule viventi e per le indagini biochimiche e molecolari perché il tempo della fecondazione può essere fissato con precisione, lo sviluppo di molte uova avviene più o meno allo stesso ritmo in condizioni adeguate, e grandi quantità di uova sono ottenibili. Anche le uova di alcuni teleostei e anfibi sono state utilizzate con risultati favorevoli.