Desarrollo embrionario

Enviado por jsierra

Desarrollo embrionario.
Modelo idealizado desde la fecundación hasta la formación del celoma.
Animales diblásticos y triblásticos.
Cavidades corporales generales.
Destinos funcionales del celoma.
Tipos de huevos.
Segmentación del huevo y sus tipos
La blástula.
Formación y tipos de blástula.
La gastrulación y sus tipos.
La formación del mesodermo; sus variedades.
La cavidad celomática.
Destino del blastoporo.
Protostomia y deuterostomia.
Hiponeuria, cicloneuria y epineuria.

1.- Desarrollo embrionario.

Los aspectos embriológicos que vamos a ver, se refieren a animales de reproducción sexual, o sea que comienzan su desarrollo a partir de una sola célula (normalmente 2n) llamada cigoto o huevo, procedente de dos gametos, que pueden ser iguales (isogametos) o con mucha más frecuencia diferentes (anisogametos), llamados óvulo (♀) y espermatozoide (♂). El citoplasma del cigoto presenta toda la cantidad de sustancia alimenticia que el óvulo haya podido aportar, pues el espermatozoide sólo aporta material genético. A la sustancia alimenticia se le llama vitelo y la cantidad del mismo está muy relacionada con el tipo de desarrollo. Así si existe poco vitelo, el desarrollo será muy rápido o debe existir un aporte externo de sustancia nutritiva.

El inicio del desarrollo ofrece aspectos semejantes en todas las clases animales. Después de la fecundación, el huevo se divide numerosas veces (segmentación), alcanzando entonces el estadio de blástula. La blástula es el origen de una fase más avanzada, la gastrulación, durante la cual las hojas embrionarias se disponen adecuadamente, lo que corresponde ya el estadio de gástrula. Después de la gastrulación, los órganos se esbozan y el desarrollo inicia su especialización (organogénesis).

1.1.- Segmentación.

El cigoto formado en la fecundación, se divide dando dos células hijas o blastómeros, luego cada uno de éstos se segmentan según un plano perpendicular al primer plano de división, quedando un estadio de 4 blastómeros. Continua el proceso de segmentación con sucesivas divisiones y cuando se llega a un número determinado de blastómeros que depende de la especie y generalmente no más de 128, queda una estructura que recuerda el aspecto de una mora o mórula, sin que se haya producido aumento de tamaño. En teoría la mórula en corte se vería como una serie de blastómeros, en este caso de igual tamaño, que confluyen en la parte central, presentando dos polos, uno externo en contacto con el medio ambiente y otro interno, en contacto con las otras células.

Cuando se ha formado la mórula se produce un aumento de tamaño, adoptándose la forma de una pelota. Los blastómeros han emigrado hacia la periferia, quedando un hueco en el centro o blastocele, lleno de líquido o líquido blastocélico producido por los mismos blastómeros a través de entrada de líquido externo. El blastocele o cavidad primaria nunca está en contacto con el exterior. A esta fase se le llama blástula.

Hasta la fase de blástula no ha habido necesidad de aporte nutritivo externo. Así si el cigoto es de poco vitelo habrá necesidad por ejemplo de aporte materno. Si el huevo es de mucho vitelo el proceso será diferente.

1.2.- Gastrulación.

Supondremos que nuestro cigoto es de poco vitelo y existe suficiente aporte nutritivo.

La gastrulación es el conjunto de procesos morfogenéticos que conducen a la formación de las capas fundamentales de los metazoos. La actividad mitótica, muy intensa a lo largo de la segmentación, disminuye aun sin cesar nunca por completo. Los blastómeros, o agrupaciones de ellos, emprenden migraciones considerables de las que se origina la segregación celular en dos tipos, uno de los cuales cubrirá al otro. La capa externa o ectoblasto (ectodermo), cubre la capa interna o endoblasto (endodermo). Pero la gástrula no es germen diblástico más que en los poríferos y celenterados (cnidarios y ctenóforos), en todos los demás metazoos, una capa media o mesoblasto (mesodermo) queda intercalada entre las dos capas antes mencionadas.

Así, en la blástula una parte de los blastómeros comienza a invaginarse, formándose el blastoporo. El lugar donde se produce esto, está regulado genéticamente. La invaginación progresa, e invade todo el territorio del blastocele que se va viendo reducido proporcionalmente al aumento del arquénteron o nueva cavidad que se va formando, que tiene la particularidad de estar en contacto con el exterior a través del blastoporo.

Se ha formado una gástrula a través del proceso de gastrulación. Se han formado dos capas de blastómeros, una en contacto con el exterior o ectodermo y otra en contacto con el arquénteron o endodermo y entre las dos el blastocele con el líquido blastocélico.

Como se ha comentado antes, algunos animales, poríferos y celentéreos, mantienen esta etapa, siendo animales diblásticos (con dos hojas blastodérmicas). Por ejemplo los pólipos tienen dos capas y se pueden asemejar a una gástrula invertida, siendo la mesoglea equivalente al blastocele y la cavidad interna e contacto con el exterior equivalente al arquénteron, no así el gastroporo con el blastoporo, pues tienen orígenes embrionarios diferentes. Estos animales son representantes de un nivel celular muy sencillo que no han formado órganos sino algo parecido a tejidos.

Para que se hayan formado órganos se ha tenido que desarrollar una tercera hoja blastodérmica, aunque de tal forma que no se aumente demasiado el volumen, siguiendo la línea anteriormente descrita.

En la gástrula diblástica, células del endodermo se invaginan formando unas bolsas que se van ampliando hasta la consecución de una tercera hoja blastodérmica o mesodermo, incluida entre el endodermo y el ectodermo. Con dos capas, una somatopleura cercana al ectodermo y otra esplacnopleura cercana al endodermo.

El mesodermo delimita junto con el mediastino (que dará lugar al mesenterio) una cavidad o celoma.

Los animales con tres hojas blastodérmicas se denominan triblásticos, tanto acelomados, pseudocelomados como eucelomados.

La formación del mesodermo, anteriormente descrita, se denomina enterocelia.

2.- Tipos de huevos.

Las características del huevo o cigoto, dependen del óvulo, puesto que el espermatozoide aporta sólo información genética básica.

Los huevos, en relación con la cantidad y distribución de vitelo pueden clasificarse del modo siguiente:

Oligolecitos: con muy poca cantidad de vitelo homogéneamente distribuido. De pequeño tamaño y núcleo central. La segmentación será total igual en el genero Synapta y desigual en la gran mayoría. Si la cantidad de vitelo es ínfima se habla de huevos alecitos. Se observa por ejemplo en anfioxo, erizo de mar, estrella de mar y mamíferos.
Heterolecitos: con mayor cantidad de vitelo con tendencia a concentrarse en el polo vegetativo. Núcleo desplazado hacia el polo animal. Con segmentación total desigual. Por ejemplo huevos de anfibios.
Telolecitos: con gran cantidad de vitelo dispuesto en el polo vegetativo, Núcleo desplazado hacia el polo animal. Con segmentación parcial. Se observa en por ejemplo aves, reptiles y elasmobranquios.
Centrolecitos: vitelo y núcleo centrales. El citoplasma en la periferia. Con segmentación parcial. Huevos de insectos.

3.- Segmentación del huevo y sus tipos.

Existen dos tipos principales de segmentación:

3.1. Segmentación total.

Afecta a la totalidad del huevo. La encontramos en los huevos oligolecitos y heterolecitos. También llamada segmentación holoblástica.

Según distintos criterios podemos establecer las siguientes clasificaciones:

· Según la dimensión de los blastómeros:

Igual: cuando todos los blastómeros son de igual tamaño.
Desigual: las dos primeras divisiones dan lugar a blastómeros iguales, pero a partir de la tercera segmentación se da lugar a blastómeros pequeños o micrómeros, que se localizan en el polo animal, y a blastómeros grandes o macrómeros en el polo vegetativo.

· Según la disposición de los blastómeros:

Radial: los blastómeros se distribuyen según meridianos y paralelos. Un blastómero dado se hallará por debajo del blastómero superior y por encima del inferior. La segmentación radial es indeterminada, en el sentido de que no hay ninguna relación concreta entre la posición de cualquiera de los "blastómeros precoces" y el tejido que de modo específico vayan a formar en el embrión. Esta segmentación se encuentra entre los deuteróstomos, los cordados y algunos filos menores.
Espiral: los husos de segmentación no son ni horizontales ni verticales, sino oblicuos con relación al eje del huevo. Los blastómeros hijos se disponen sobre los surcos que hay entre los blastómeros padres. Para ir del polo animal al vegetal, es preciso describir una espiral cuyo eje es el del huevo. La segmentación espiral es determinada, debido a que el destino de cada blastómero resulta fijado tan pronto como comienza la segmentación. Todos los blastómeros deben estar presentes para formar el embrión completo, y si uno es separado de los demás habrá un desarrollo embrionario anormal. Con pocas excepciones, este tipo de segmentación aparece en los platemintos, moluscos, anélidos, artrópodos y muchos filos menores.
Bisimétrica o birradial: se encuentra en los celentéreos ctenóforos. Los dos primeros planos de segmentación, que son meridianos. Constituyen los dos planos de simetría del embrión. Si quitáramos uno de los blastómeros, no se desarrolla parte importante del animal.
Bilateral: se halla en ascidias. El primer plano de segmentación corresponde al plano de simetría bilateral del embrión. El huevo en vías de desarrollo aparece siempre bajo el aspecto de dos mitades simétricas, cada blastómero de un lado se corresponde a un blastómero simétrico del lado opuesto.

Estos diferentes tipos de segmentación total no son excluyentes entre sí, sino que se pueden mezclar, quedando:

Total radial igual: sólo se conoce en el género Synapta, equinodermo holotúrido cuyos huevos son oligolecitos.
En el polo animal, que dará lugar a la estructura del organismo, se encuentran los micrómeros, y en el polo vegetativo los macrómeros que se encargarán de nutrir al resto de la formación. Según la regla de Balfour: "Una célula se multiplica tanto más rápidamente cuanto menos vitelo tenga", los macrómeros se dividirán más lentamente que los micrómeros.
Total radial desigual: caso general en la mayoría de los huevos oligolecitos y para todos los heterolecitos. Ejemplo típico es la segmentación del huevo de rana.
Total espiral igual: no se ha observado nunca en la realidad.
Total espiral desigual: se halla en numerosos invertebrados como moluscos. Anélidos y artrópodos. La primero segmentación es meridiana, y conduce a la formación de los dos primeros blastómeros, llamados AB y CD. La segunda segmentación, en un plano igualmente meridiano y perpendicular al primero, da los cuatro blastómeros A, B, C y D, origen de los cuatro cuadrantes del embrión. Después de la tercera segmentación se aíslan del polo animas cuatro micrómeros que se intercalan seguidamente entre los cuatro macrómeros del polo vegetativo. Estos cuatro micrómeros constituyen el primer cuarteto 1a, 1b, 1c y 1d. Los cuatro macrómeros se designarán por 1A, 1B, 1C y 1D. Después de la cuarta segmentación, los macrómeros originarán un segundo cuarteto de micrómeros: 2a, 2b, 2c y 2d. Los macrómeros se convierten en 2A, 2B, 2C y 2D. Pero mientras que el segundo cuarteto se separa, el primero se divide y produce dos grupos de cuatro micrómeros: un grupo inferior en el polo animal (1a1, 1b1, 1c1 y 1d1) y un grupo intercalado por debajo (1a2, 1b2, 1c2 y 1d2). Este proceso y numeración celular continua hasta la sexta segmentación que conduce a la blástula de 64 blastómeros. Los macrómeros dan un cuarto y último cuarteto: 4a, 4b, 4c y 4d, tornándose en 4A, 4B, 4C y 4D. Los tres primeros cuartetos se dividen al unísono y su nomenclatura sigue las reglas precedentes. La notación del linaje celular se interrumpe aquí, y al tiempo, la segmentación de torna asíncrona, en especial en lo que se refiere al blastómero D, que es siempre el más voluminoso. Cada división se hace en un sentido diferente.

La nomenclatura del blastómero D hasta la sexta segmentación sería:

3.2. Segmentación parcial.

La segmentación no incluye el polo vegetativo del huevo y la mayor parte del vitelo permanecerá insegmentado. La encontramos en los huevos telolecitos y centrolecitos. También llamada segmentación meroblástica.

Existen dos tipos de segmentación parcial:

El huevo alecito de los mamíferos, por perder el vitelo secundariamente, inicia su segmentación al modo holoblástico y la prosigue enseguida al modo meroblástico.
Segmentación parcial discoidal: típica de los huevos telolecitos. La segmentación de hecho no afecta más que a un disco de citoplasma próximo al polo animal. El núcleo se escinde en dos y prácticamente antes de que se formen las nuevas membranas ya se están dividiendo los nuevos núcleos, así el huevo nunca se segmenta del todo, careciendo de división el polo vegetativo. Se forma seguidamente un disco o casquete de blastómeros, el blastodermo o blastodisco, a partir del cual se formará el embrión que reposa sobre la masa vitelina.
Segmentación parcial periférica o superficial: típica de los huevos centrolecitos de los insectos. Al principio el núcleo central se divide numerosas veces sin aparecer límites celulares definidos en la masa vitelina. Luego, los núcleos alcanzan el citoplasma periférico, y se disponen formando una capa sincitial. Finalmente surgen los límites que delimitan un blastodermo periférico alrededor del vitelo central no segmentado. Cabe señalar además que uno o varios núcleos emigran a uno de los polos en donde serán el origen de las células germinales.

4.- La blástula.

Durante las primera fases de la segmentación, los blastómeros permanecen unidos dando al huevo un aspecto parecido al de una mora, es el estadio de mórula. Pero muy pronto, los blastómeros tienden a colocarse alrededor de una cavidad central o blastocele, quedando el estadio de blástula.

5.- Formación y tipos de blástula.

Los diferentes tipos de segmentación de cada uno de los tipos de huevos condicionan también diferentes tipos de blástula. Aunque existen muchos tipos intermedios, los principales son:

Celuloblástula regular: es el resultado de la segmentación total igual. Es una blástula esférica con todos los blastómeros prácticamente iguales.
Celuloblástula irregular: es el caso de la segmentación total desigual. Es una blástula esférica, con el blastocele ocupando una posición excéntrica y blastómeros de diferente tamaño, siendo el número de micrómeros mayor que el de macrómeros.
Esteuroblástula: es un caso extremo de segmentación total desigual, donde el blastocele es virtual al estar colmado por los voluminosos macrómeros del polo vegetativo. Su ejemplo típico se encuentra en el anélido marino Nereis.
Discoblástula: en la segmentación parcial discoidal de los huevos telolecitos. El polo animal del huevo forma un casquete de blastómeros que segregan líquido formando una cámara equivalente al blastocele, todo ello cubriendo el vitelo no segmentado.
Periblástula: resultado de la segmentación parcial periférica de los huevos centrolecitos. En ella el blastocele es virtual, rodeando los blastómeros el vitelo.

6.- La gastrulación y sus tipos.

La gastrulación es el conjunto de procesos morfogenéticos que conducen a la formación de las capas fundamentales de los metazoos.

La gastrulación puede verificarse según cuatro modalidades distintas, pudiendo ser varias de ellas simultáneas entre sí:

Embolia: es el caso más sencillo y ya se ha descrito en la página 7. Sólo es posible en celuloblástulas.
Epibolia: en el caso de que el blastocele sea virtual, como en las esteuroblástulas, los micrómeros del polo animal se multiplican activamente y terminan por rodear a los macrómeros del polo vegetativo, quedando éstos en posición interna. El blastoporo queda constituido por el contorno circular libre de la cúpula ectodérmica. Serán los propios macrómeros quienes delimitarán el arquénteron constituyéndose en el endodermo. Los dos casos anteriores, embolia y epibolia, están asociados en los anfibios.
Deslaminación: gastrulación propia de algunos celentéreos. Por mitosis las células de la celuloblástula se separan en dos capas. Los husos mitóticos son radiales y los planos de segmentación se producen paralelamente a la superficie del huevo. La blástula monoestratificada se transforma en un germen con doble capa celular, formándose un ectodermo y un endodermo. Este último rodea al arquénteron que queda como un resto del blastocele. No hay blastoporo. Se debe abrir una abertura, pero secundariamente, que no es comparable con el blastoporo. En los animales con este arquénteron, resto de cavidad primaria, se segregará una sustancia gelatinosa entre el endodermo y el ectodermo, que formará una estructura llamada mesoglea, llena de células que pueden transitar por ella (cnidarios).
Inmigración: se observa en vertebrados superiores. Células de la blástula emigran activamente hacia el blastocele al nivel de un blastoporo, quedan libres y posteriormente se estructuran en el interior, formando una capa compacta o endodermo bajo el ectodermo.

7.- Formación del mesodermo.

El mesodermo es la tercera capa blastodérmica que queda entre el ectodermo y el endodermo, organizándose esta estructura en los animales triblásticos.

En ellos distinguiremos tres tipos, dependiendo de si poseen o no celoma:

Acelomados: aquellos que no poseen celoma. El mesodermo en un momento determinado de la gástrula, se forma por proliferación de células endodérmicas y en su mayoría ectodérmicas, constituyéndose una masa celular o parénquima y no celoma. Los platelmintos por ejemplo son acelomados.
Pseudocelomados: poseen falso celoma. El mesodermo se forma a partir del endodermo, constituyéndose en masas celulares que dejan cavidades, llamadas pseudocelomáticas, limitadas por el endodermo y el mesodermo. Tienen funciones similares a las del celoma. Por ejemplo en rotíferos y nemátodos.
Eucelomados: con verdadero celoma. La formación del mesodermo y por tanto del celoma, se produce de dos formas:

· Enterocelia: se da en equinodermos y cordados. Ya se ha descrito en la página 8.

· Esquizocelia: en la gástrula, células endodérmicas se dividen y forman un conjunto de células que nunca han estado en contacto con el arquénteron, llamadas teloblastos. En una fase siguiente y como resultado de la proliferación de los teloblastos, se forman cordones teloblásticos que originarán una esplacnopleura, una somatopleura, el mediastino y el celoma. Esta modalidad la presentan moluscos, anélidos y artrópodos.

8.- La cavidad celomática.

El celoma es un espacio que permite que el mesodermo comience a formar órganos. Por tanto el tener celoma es ventajoso. Además cuanto más complejo es un animal menor será el celoma. Entre sus funciones están:

Espacio para formar órganos.
Esqueleto hídrico. Cuando está lleno de líquido se le llama hidrocele, como por ejemplo en la lombriz de tierra.
A veces es lo suficientemente grande, como por ejemplo en larvas, para que el líquido celomática transporte sustancias nutritivas, productos de desecho y/o células sexuales, comportándose así como trofocele, nefrocele y/o gonocele respectivamente.

Este tema está confeccionado con apuntes de clase de la Facultad de Ciencias Sección Biológicas de la Universidad de Málaga.

Jesús Sierra Ordóñez

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