Befruktning är den process där ett ägg och en spermiecell går samman för att bilda en zygot, som börjar den serie av händelser som kan resultera i graviditet. Hos däggdjur, inklusive hos människor, frigörs ägg från den kvinnliga äggstocken och spermier från den manliga penisen. Befruktning sker vanligtvis genom samlag, men vetenskapliga framsteg har banat väg för in vitro-tekniker, som utförs i ett laboratorium.
Däggdjur kontra icke-däggdjursarter
Många djurarter upplever befruktning på liknande sätt, men händelserna som leder fram till händelsen kan skilja sig markant. Hos däggdjur föregås det av samlag, men hos andra arter är det inte alltid så. Vissa icke-däggdjursarter, såsom fåglar och vissa reptiler, deltar i en form av samlag. Hanarna av dessa arter har ingen penis, utan har istället en öppning som kallas en cloaca, som pressas mot den kvinnliga cloacaen för att möjliggöra överföring av spermier. Ägg befruktas inuti honan, så att det skyddande skalet kan bildas runt varje zygot innan den läggs.
Andra reptilarter, inklusive amfibier, har olika sätt att se till att ägg och spermier kommer i kontakt med varandra. Hos grodor, till exempel, går hanen vanligtvis upp på honan och släpper spermier på äggen när de läggs. Många fiskarter förökar sig på liknande sätt. För andra kan processen ske utan någon fysisk kontakt, med hanar som simmar förbi och befruktar ägg som tidigare deponerats av en hona.
Ägglossning
Hos däggdjur kallas processen genom vilken en äggstock frigör ett ägg ägglossning. Denna händelse inträffar cirka 14 dagar efter början av en kvinnas menstruation, vilket också anses vara den första dagen i menstruationscykeln. Ägglossningen sker därför ungefär i mitten av cykeln. Efter att ett ägg har släppts färdas det genom äggledaren, där det stannar i ungefär ett dygn. Om befruktning inte sker under denna tid bryts ägget ner.
Spermaproduktion
Spermaceller produceras i stort antal i de manliga testiklarna, och cirka 300 miljoner drivs ut i slidan under ejakulation. Av dessa når cirka 200 ägget, och vanligtvis kommer bara ett att befrukta det. Detta säkerställer att den resulterande zygoten har den korrekta kombinationen av genetiskt material. Om två spermier befruktar ett enda ägg, kan zygoten inte dela sig ordentligt och utvecklas inte vidare.
Händelser inom befruktning
När de väl har penetrerat livmoderhalsen och kommer in i livmodern kan spermier finnas kvar i upp till fem dagar innan de dör. Dessa spermier använder ett fenomen som kallas kemotaxi för att lokalisera ägget, om ett sådant är närvarande. Detta avser det sätt på vilket koncentrationen av en given kemikalie i miljön kan förändras beroende på plats. I det här fallet kan spermier som kommer nära äggledarna lokalisera ägget genom att följa ett spår av hormoner som ägget frigör.
Den första spermien som når ägget binder med molekyler på dess yta, och denna interaktion orsakar kemiska förändringar i äggets membran. Dessa förändringar hjälper spermierna att röra sig genom äggets membran och förhindrar även att ytterligare spermier binds. När spermierna är inne i ägget löses dess eget membran upp, vilket gör att innehållet i de två kan blandas. När äggets och spermiernas genetiska material kommer samman börjar den nya zygoten dela sig. Befruktningen anses vara avslutad när det genetiska materialet har kombinerats.
Framgången för befruktning beror på flera faktorer, inklusive tidpunkten för samlag i förhållande till kvinnans menstruationscykel och reproduktiv hälsa hos både kvinnan och mannen som är involverade i processen. Olika olika tillstånd kan minska fertiliteten hos båda parter. Hos män kan ett lågt antal spermier, eller spermier med låg rörlighet, minska chansen att en spermie når ett ägg. Hos kvinnor kan ett tillstånd som endometrios, en sjukdom i livmoderslemhinnan, förhindra implantation från att inträffa.
Implantation i livmodern
Befruktning sker vanligtvis i en av äggledarna, varefter ägget åker till livmodern under en period på cirka tre dagar. Väl i livmodern implanteras zygoten i livmoderslemhinnan för att fortsätta utvecklingen. I sällsynta fall misslyckas en zygote att flytta till livmodern, utan implanteras istället i äggledarens vägg. Detta resulterar i en utomkvedshavandeskap, en händelse som i slutändan förhindrar fostrets utveckling och kan äventyra den gravida kvinnans hälsa.
Reproduktionshjälp
För människor som inte kan bli gravida via samlag, erbjuder modern teknik sätt att kringgå några av de biologiska kraven för befruktning. En sådan metod är intrauterin insemination, som säkerställer att ägget och spermierna kan komma i kontakt. I denna process ges en kvinna mediciner som främjar frisättningen av flera ägg under ägglossningen. När ägglossningen inträffar införs förberedda spermier från hennes manliga partner direkt i hennes livmoder.
Provrörsbefruktning innebär liknande tekniker för att öka en kvinnas äggproduktion med medicin. Spermier skördas på samma sätt som tidigare, men istället för att föra in spermier i livmodern, hämtas kvinnans ägg från hennes äggledare och blandas med spermier i en odlingsskål. Efter flera dagar väljs befruktade ägg ut och implanteras i kvinnans livmoder. Eftersom flera embryon vanligtvis implanteras för att öka chanserna för graviditet, resulterar denna metod ofta i flerfödslar.