Yleisesti ottaen hedelmöitysprosessi on keino, jolla elämä toistetaan, tai se on ainakin tämän suuren ilmiön ensimmäinen vaihe. Elämä maan päällä koostuu yleensä kahdesta erillisestä osasta: sekä miehen että naisen vanhemman geneettisestä materiaalista. Tämä koskee sekä eläimiä että kasveja. Näiden materiaalien yhdistämisen biologinen termi on lannoitus. Ihmisillä ja useimmilla muilla nisäkkäillä hedelmöitys tapahtuu yhdynnässä, kun urospuolinen siittiö kohtaa naarasmunan. Matelijoissa, linnuissa ja kaloissa se sisältää yleensä myös siittiöitä ja munasoluja leikkauskohdan ja varsinaisen hedelmöitysprosessin kautta ei yleensä ole yhtä virtaviivaista. Joskus naaras munii munat kauan ennen kuin uros tulee lannoittamaan niitä, tai hän voi saada hedelmöityksen todellisen parittelun kautta. Kasvien lannoitus tapahtuu yleensä silloin, kun siitepölyä ja muuta materiaalia kasvin urososasta laitetaan naarasosaan, usein mehiläisten tai muiden hyönteisten avulla.
Ihmisissä ja muissa nisäkkäissä
Ihmisillä ja useimmilla muilla nisäkkäillä hedelmöitys tapahtuu useimmiten silloin, kun sukupuoliyhteys tapahtuu naisen hedelmällisen tai ovulaation aikana. Eri eläimillä on eri syklit, jotkut ovuloivat vain kerran vuodessa; Ihmiset ovuloivat yleensä kerran kuukaudessa. Seksuaalisesti kypsä naaras on yleensä hedelmällinen noin kuukautiskierron 14. päivänä. Muutama päivä ennen naisen ovulaatiota kohdunkaula erittää limaa, mikä mahdollistaa siittiöiden kulkeutumisen nopeammin kohti kohtua ja munanjohtimiin. Ovulaation aikana munasarja vapauttaa kypsän munan munanjohtimeen. Noin 12–24 tunnin ajan kypsä muna on valmis lannoitettavaksi.
Emättimen sisällä vapautuneet siittiöt kulkevat kohti kohtua munanjohtimeen etsimään munasolua. Satoja tuhansia siittiöitä voi vapautua siemensyöksyn aikana, mutta vain yksi pääsee tunkeutumaan munasoluun ja aloittamaan prosessin. Ihmisen siittiöt pystyvät pysymään hengissä 48-72 tuntia naisen lisääntymistiehyessä ja voivat hedelmöittää munasolun heti, kun ovulaatio tapahtuu. Kun siittiö ja muna kohtaavat, muodostuu tsygootti.
Zygoottinen kehitys
Sitten tsygootti solujakautuu ja siitä tulee alkio. Viiden tai seitsemän päivän kuluessa alkio istutetaan kohtuun. Istutuksen jälkeen alkio käy läpi monia kehitysvaiheita, jotka ainakin ihmisten tapauksessa valmistuvat noin yhdeksän kuukauden kuluessa kohdussa. Naisen keho vapauttaa raskauden aikana erityistä hormonia, jota kutsutaan ihmisen kooriongonadotropiinihormoniksi (hCG), joka voidaan havaita virtsassa ja veressä. Positiivinen raskaustesti kotona kuukautisten jälkeen viittaa yleensä siihen, että lannoitus onnistui.
Keinosiemennys
Hedelmöitys voi tapahtua myös kohdun ulkopuolella, in vitro -hedelmöityksen (IVF) avulla. Tutkijat suorittavat tämän menettelyn yleensä vain silloin, kun pariskunnat eivät voi tulla raskaaksi luonnollisesti, vaikka eläintarhanhoitajat ja muut eläintenhoitajat käyttävät sitä joskus myös vankeudessa pidettävien eläinten kasvattamiseen. Näissä tilanteissa perinteiset lannoitusmenetelmät eivät välttämättä ole mahdollisia, jos uros- ja naaraseläimet elävät kaukana tai jos he voivat loukkaantua luonnollisen parittelun vuoksi.
IVF tehdään tyypillisesti laboratoriossa, jossa naaraspuolisten munasarjoista kerätyt kypsät munat ja urospuoliset siittiöt laitetaan suljettuun astiaan hedelmöittymistä varten. Kaikki syntyneet alkiat istutetaan sitten naisen kohtuun ja annetaan kehittyä ja kasvaa luonnollisesti. Tästä prosessista syntyneitä vauvoja kutsutaan joskus ”koeputkivauvoiksi”.
Ei-nisäkkäissä
Matelijat, linnut ja muut ei-nisäkkäät, kuten kalat, lisääntyvät useilla eri tavoilla. Yleensä nämä olennot munivat mieluummin kuin synnyttävät eläviä vauvoja. Munat joskus hedelmöitetään, kun ne ovat vielä äidin sisällä, mutta ne voidaan myös hedelmöittää myöhemmin; paljon riippuu eläimestä ja olosuhteista. Useimmissa tapauksissa alkion kehitys ja kasvu tästä kohdasta on kuitenkin enemmän tai vähemmän samanlainen kuin ihmisillä, vaikka se on munan sisällä eikä kohdussa.
Kasveissa
Kasvien lannoitusprosessi on usein hämmästyttävän erilainen. Ei vain siittiöitä eikä munia, ei myöskään yleensä ole tunnistettavaa “vauvaa”. Kasveilla on kuitenkin geneettistä materiaalia, joka on ehdottomasti sekä mies- että naaraspuolinen, mutta joiden on yhdistyttävä toisiinsa lisääntymisen mahdollistamiseksi. Monissa kasveissa on molemmat osat. Tämän seurauksena kukat, puut ja pensaat eivät yleensä ole miehiä tai naisia, ne ovat usein sekä miehiä että naisia.
Lannoitus sisältää näissä tapauksissa lähes aina siitepölyn siirtymisen heteestä tai kasvin urososasta leimautumiseen tai naarasosaan; yleensä se siirretään sitten emoon, joka on pohjimmiltaan kasvin munasarja. Tuloksena on yleensä hedelmä, kukka tai alkuunsa, joka itsessään sisältää jäljennöksen geneettisestä materiaalista – usein siemenenä tai siitepölyn uudena kokoonpanona – joka voi auttaa prosessia aloittamaan uudelleen toisessa sukupolvessa.