Esperma, también llamado espermatozoide, espermatozoide plural, célula reproductiva masculina, producido por la mayoría de los animales. Con la excepción de los gusanos nematodos, decápodos (por ejemplo, cangrejos de río), diplopodos (por ejemplo, milpiés) y ácaros, los espermatozoides están flagelados; es decir, tienen una cola en forma de látigo. En los vertebrados superiores, especialmente en los mamíferos, los espermatozoides se producen en los testículos. El esperma se une (fertiliza) un óvulo (huevo) de la hembra para producir una nueva descendencia. Los espermatozoides maduros tienen dos partes distinguibles, una cabeza y una cola.
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La cabeza de los espermatozoides varía en forma para cada especie animal. En los seres humanos es aplanado y en forma de almendra, de cuatro a cinco micrómetros de largo y de dos a tres micrómetros de ancho (hay alrededor de 25.000 micrómetros en una pulgada). La parte de la cabeza es principalmente un núcleo celular; está formado por sustancias genéticas, llamadas cromosomas, que se encargan de transmitir características específicas de un individuo, como el color de ojos, cabello y piel. En cada célula del cuerpo de humanos sanos, hay 46 cromosomas, que son responsables de la composición física general del individuo. Los espermatozoides tienen solo 23 cromosomas, o la mitad del número habitual. Cuando un espermatozoide se une con el óvulo, que también tiene 23 cromosomas, los 46 cromosomas resultantes determinan las características de la descendencia. Los espermatozoides también llevan el cromosoma X o Y que determina el sexo del futuro hijo.
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Cubriendo la cabeza de los espermatozoides hay un casquete conocido como acrosoma, que contiene enzimas que ayudan a los espermatozoides a ingresar al óvulo. Solo un espermatozoide fertiliza cada óvulo, a pesar de que una eyaculación media contiene entre 300.000.000 y 400.000.000 de espermatozoides. Cada óvulo y esperma producido tiene información genética ligeramente diferente transportada en los cromosomas; esto explica las diferencias y similitudes entre los hijos de los mismos padres.
Una pequeña porción intermedia de los espermatozoides contiene las mitocondrias. La cola de los espermatozoides, a veces llamada flagelo, es un haz de filamentos delgado, parecido a un cabello, que se conecta a la cabeza y la porción media. La cola mide unos 50 micrómetros de largo; su espesor de un micrómetro cerca de las mitocondrias disminuye gradualmente a menos de medio micrómetro al final de la cola. La cola da movimiento a los espermatozoides. Batir y ondular para que la célula pueda viajar al huevo. Después de la deposición de los espermatozoides en el tracto reproductor femenino, se suprime la activación del movimiento de la cola hasta que los espermatozoides se llevan a una distancia relativamente corta del óvulo. Esto le da a los espermatozoides una mayor probabilidad de alcanzar el óvulo antes de agotar sus suministros de energía.
La activación de los movimientos de la cola es parte del proceso de capacitación, en el que el espermatozoide sufre una serie de cambios celulares que posibilitan su participación en la fecundación. Un cambio fundamental que ocurre durante la capacitación es la alcalinización del citoplasma del esperma, en el que aumentan los niveles de pH intracelular, particularmente en el flagelo. Este proceso, que es impulsado por el rápido movimiento de los protones fuera de la célula a través de los canales iónicos del flagelo, subyace a la activación de la cola. Los canales de protones en los flagelos de los espermatozoides están preparados para abrirse por la presencia en el tracto reproductivo femenino de una sustancia conocida como anandamida, que se cree que ocurre en altas concentraciones cerca del óvulo. Al llegar a un óvulo, las enzimas contenidas en el acrosoma del espermatozoide se activan, lo que permite que los espermatozoides atraviesen la capa gruesa que rodea al óvulo (la zona pelúcida); este proceso se conoce como reacción acrosómica. La membrana del espermatozoide luego se fusiona con la del óvulo, y el núcleo del espermatozoide se transporta al óvulo.
Los espermatozoides depositados en el tracto reproductivo de la hembra que no llegan al óvulo mueren. Los espermatozoides pueden vivir en el cuerpo humano durante dos o tres días después del apareamiento. Los espermatozoides también pueden almacenarse en estado congelado durante meses o años y aún conservar su capacidad para fertilizar los óvulos cuando se descongelan.
La naturaleza generalizada de la reproducción sexual en animales ha planteado preguntas intrigantes sobre los orígenes evolutivos de los espermatozoides. Casi todos los animales vivos, desde gusanos hasta insectos y humanos, poseen un gen conocido como Boule (BOULE), que funciona únicamente en la producción de esperma. La presencia de este gen en las anémonas de mar, formas de vida muy primitivas, sugiere que la capacidad de producir espermatozoides evolucionó solo una vez, hace aproximadamente 600 millones de años. Aunque la función del gen está altamente conservada entre los animales, ha divergido para dar lugar a una forma distinta para cada especie.
Según estudios realizados en ratones, las etapas finales de la maduración de los espermatozoides parecen estar reguladas por un gen conocido como Katnal1, que es expresado por las células de Sertoli que sostienen y nutren a los espermatozoides inmaduros dentro de las paredes de los túbulos seminíferos (el sitio de la espermatogénesis). Se sospecha que la disfunción de Katnal1 es la base de algunos casos de infertilidad masculina y, por lo tanto, el gen representa un objetivo potencial para el desarrollo de medicamentos para la infertilidad masculina, así como nuevas formas de anticoncepción masculina.