La fecondazione è il momento fondamentale della riproduzione sessuale e consiste nell'unione di due gameti di sesso diverso, allo scopo di produrre un uovo fecondato, o zigote, da cui si svilupperà un nuovo individuo. Il processo, dunque, assicura la sopravvivenza della specie, creando nuovi individui prima della scomparsa dei loro genitori. Nella specie umana, così come in tutti i Mammiferi, la fecondazione è tipicamente interna, avviene cioè all'interno dell'apparato riproduttivo femminile, e implica una serie di processi in cui i gameti dei due sessi subiscono trasformazioni atte a permetterne la fusione.
Negli ultimi decenni del 20° secolo sono state messe a punto numerose tecniche di fecondazione assistita, al fine di rendere possibile il concepimento anche in casi di sterilità maschile e femminile. Già Ippocrate riteneva che l'unione di semi derivati sia dall'uomo sia dalla donna, fosse necessaria per la procreazione; secondo Aristotele, al contrario, la donna sarebbe stata solo il ricettacolo all'interno del quale si esprimeva il seme maschile. Nel corso della storia, teorie preformiste, oviste e spermiste, hanno cercato di spiegare quale partner contribuisca di più al concepimento, ma solo nel tempo moderno si è compresa la complessità dell'incontro tra ovulazione, capacità degli spermatozoi e condizioni dell'ambiente uterino.
Dopo la loro formazione nel testicolo, gli spermatozoi subiscono modificazioni essenziali per diventare capaci di fecondare. Queste modificazioni avvengono dapprima nell'organismo maschile (maturazione nell'epididimo, formazione dello sperma), poi nelle vie genitali femminili (capacitação, iperattivazione, reazione acrosomiale).
L'epididimo è un organo situato sul margine posterosuperiore del testicolo ed è costituito da un canale raggomitolato, che lo spermatozoo percorre in alcuni giorni. In questo periodo, il gamete maschile diviene mobile, con l'attivazione del suo sistema flagellare. Inoltre, la parete del canale dell'epididimo secerne numerose molecole proteiche, alcune delle quali rimangono sulla superficie del gamete fino alla fecondazione, permettendo allo spermatozoo di riconoscere il rivestimento esterno dell'ovocita o la sua membrana cellulare e di aderire a essi. Al momento della formazione dello sperma, le vescichette seminali producono anche altre sostanze che mascherano queste proteine di superficie degli spermatozoi, così che la fecondazione è possibile solo dopo l'eliminazione del liquido seminale. Tali vescichette e la prostata forniscono anche delle sostanze che assicurano le condizioni ottimali per la sopravvivenza degli spermatozoi, e queste stesse secrezioni maschili veicolano i gameti fino al fondo della vagina al momento dell'eiaculazione.
I 200 milioni di spermatozoi introdotti nella vagina incontrano una secrezione viscosa del collo uterino: il muco cervicale. Fin da questo primo momento si compie una selezione dei gameti più motili, mentre gli spermatozoi che non penetrano nell'utero sono rapidamente distrutti dal pH acido della vagina, che il liquido seminale aveva momentaneamente neutralizzato. L'attraversamento dell'utero è rapido e dipende più dalle contrazioni uterine che dalla motilità propria dei gameti. Durante la risalita delle vie genitali femminili, i gameti maschili subiscono il cosiddetto processo di capacitazione, che ha inizio nel muco cervicale con la rimozione del liquido seminale e delle proteine che si erano associate alla membrana degli spermatozoi nelle vie genitali maschili. Successivamente, enzimi secreti dall'utero e dalle tube agiscono su altre proteine integrate nella membrana dei gameti, modificandone la densità, la struttura e la localizzazione. In questo modo, la membrana degli spermatozoi diviene più permeabile agli ioni calcio, e ciò ne determina l'iperattivazione, cioè l'acquisizione di una particolare motilità; inoltre, la zona della membrana dove si trova l'acrosoma viene privata delle proteine, fatto che permetterà la realizzazione della successiva reazione acrosomiale, quando lo spermatozoo avrà incontrato l'ovulo.
La cellula uovo è l'ovocita secondario maturo, pronto a partecipare alla fecondazione. Questa cellula presenta uno stato cromosomico non definitivo, poiché la seconda divisione meiotica è rimasta bloccata in metafase e si completerà solamente dopo l'eliminazione del secondo globulo polare. In seguito alla maturazione dell'ovocita, ovvero 37 ore dopo il rilascio dell'ormone luteinizzante (LH), avviene l'ovulazione, ovvero l'espulsione della cellula uovo dal follicolo, a causa della contrazione delle cellule mioidi della teca esterna. La rottura follicolare è la conseguenza di azioni enzimatiche complesse riguardanti una regione della parete del follicolo.
La cellula uovo liberata è circondata da cumulo ooforo, insieme che l'accompagna fino alla tuba; questo insieme è la massa viscosa dove possono aderire numerosi spermatozoi. Malgrado il gran numero di spermatozoi depositati nella vagina al momento dell'eiaculazione, soltanto alcune migliaia saranno disponibili nella tuba per un eventuale incontro con il gamete femminile e solo una decina raggiungerà effettivamente il cumulo ooforo. È noto che un solo spermatozoo porterà a termine la fecondazione, ma gli altri non sono inutili: il loro acrosoma libera l'enzima ialuronidasi, che dissolge la matrice del cumulo e permette l'avanzamento di alcuni gameti verso la cellula uovo. Diversi spermatozoi, tutti capacitati, giungono dunque fino alla zona pellucida che circonda la cellula uovo e aderiscono alla sua superficie. Questa adesione è il risultato di un'interazione tra le proteine di membrana dello spermatozoo e le glicoproteine costitutive della zona pellucida. Dal momento dell'adesione, lo spermatozoo viene attivato e ha inizio la reazione acrosomiale, con la fusione della sua membrana plasmatica con la membrana esterna dell'acrosoma; gli enzimi acrosomiali permettono l'avanzamento del gamete nella zona pellucida. La reazione acrosomiale è indotta dalla presenza di ioni calcio e da diverse molecole che si trovano nelle tube, come il progesterone.
Appena uno spermatozoo ha attraversato la zona pellucida, la sua membrana postacrosomiale si fonde con la membrana plasmatica della cellula uovo; questa fase è anche il risultato dell'interazione di molecole specifiche, portate rispettivamente dalle membrane della cellula uovo e dello spermatozoo. L'eliminazione del piccolissimo globulo polare consente all'uovo di terminare la divisione meiotica, conservando solo la metà del suo materiale genetico (aploidia). Al momento della formazione del pronucleo maschile si è ricostituito il volume nucleare dello spermatide, che era stato temporaneamente condensato per facilitare il movimento del gamete. Qualche ora dopo la formazione dei pronuclei maschile e femminile, in ognuno di essi separatamente avviene una replicazione di DNA e comincia la profase della prima mitosi; successivamente, i due pronuclei migrano verso il centro dell'uovo, grazie alle contrazioni dei microfilamenti citoplasmatici. A questo punto non c'è una reale fusione dei nuclei, ma si osserva la scomparsa delle loro membrane e il mescolamento dei cromosomi per la metafase della prima divisione. La 'messa in comune' del genoma paterno e di quello materno in un unico genoma viene considerata generalmente come l'inizio di un nuovo essere vivente.
Circa 30 ore dopo l'inizio della fecondazione, i cromosomi duplicati si dividono in due gruppi equivalenti, ognuno dei quali va a costituire il nucleo delle prime due cellule dell'embrione o blastomeri. Le divisioni si susseguono e il numero delle cellule aumenta progressivamente finché l'embrione migra verso l'utero, raggiungendolo al 3° giorno. Verso il 5° giorno si forma nel trofoblasto e nel bottone embrionale la cavità centrale, il blastocele, e si sviluppano la placenta e l'embrione. La specie umana si distingue per la scarsa efficienza della sua procreazione e la frequenza di concepimenti non portati a termine in gravidanza diagnosticate. L'interazione tra fattori biologici e comportamentali influisce sulle probabilità di concepimento, e molti concepimenti possono risultare patologici a causa di anomalie genetiche o problemi di fertilità tanto nell'uomo quanto nella donna.
La medicina moderna propone numerosi metodi per regolare quantitativamente i concepimenti, sia impedendoli sia favorendoli quando la coppia è infertile. Il concepimento 'naturale' può essere aiutato dal medico con interventi chirurgici od ormonali, mentre le tecniche di fecondazione al di fuori del rapporto sessuale hanno conosciuto un grande sviluppo: inseminazione artificiale e fecondazione in vitro con trasferimento d'embrione (FIVET). L'inseminazione artificiale venne descritta due secoli fa dall'inglese J. Hunter e ha avuto un utilizzo crescente grazie allo sviluppo della crioconservazione dello sperma e al ricorso a sperma di donatori. La FIVET è il metodo più efficace tra quelli non naturali (13% di parto rispetto all'8% dell'inseminazione) e si può applicare a tutti i tipi di infertilità, con possibilità anche di scelta genetica degli embrioni prima del trasferimento. La FIVET continua a espandersi nonostante i costi e il carico fisico e psichico, offrendo nuove prospettive per la procreazione assistita e per la possibilità di concepire dopo la menopausa.
La stimolazione ovarica, la prelievo degli oociti, la coltura in vitro e il successivo trasferimento degli embrioni nell'utero sono fasi chiave della tecnica FIVET. I passaggi includono controlli ormonali, aspirazione degli ovociti, coltura degli embrioni per 24-48 ore, dosaggio dell'HCG per confermare l'attecchimento, riposo post-trasferimento e follow-up medico. La crioconservazione degli embrioni in eccesso, tramite vitrificazione, consente di conservarli per utilizzi futuri. L'approccio di laboratorio permette di monitorare lo sviluppo degli embrioni con tecnologie avanzate come Time Lapse, migliorando la gestione del trattamento e aumentando le possibilità di successo.
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In sintesi, il concepimento è un processo biologico complesso che dipende dall'incontro tra ovulo e spermatozoo e da numerosi fattori legati alla fertilità maschile e femminile. Le tecniche di procreazione assistita rappresentano un insieme di strumenti che permettono di superare ostacoli biologici, aprendo nuove prospettive per chi desidera avere figli.
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