4. Desarrollo embrionario. Modelos de desarrollo

Tras varios días de trabajo de laboratorio, vuelvo al trabajo de campo. Visito varios de los puntos de muestreo y observo cómo muchos de los huevos de los anfibios han eclosionado, liberando multitud de larvas que nadan y se mueven buscando alimento y evitando ser devoradas por los depredadores. Algunas puestas no han salido adelante. Recojo los huevos y algunas larvas para completar el estudio sobre el desarrollo embrionario.
Imagen 24. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
Los renacuajos de nuestro ejemplo son el resultado del desarrollo del cigoto. Mediante un complejo proceso de divisiones mitóticas, llamado desarrollo embrionario o embriogénesis, se formará un nuevo descendiente.
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La embriogénesis es la formación del embrión, a partir del cigoto formado en la fecundación.

Fijate en la siguiente animación.
Imagen 25. Fuente Proyecto biosfera bajo licencia Creative Commons.

Lo que estas observando es la primera fase de la embriogénesis. Este hecho ocurre inmediatamenteque se produce la fecundación en cualquier célula huevo. Así las fases de la embriogénesis son:

 

  • Segmentación: El cigoto se divide varias veces por mitosis, formando una estructura llamada mórula. Las células de este embrión son totipotentes y se llaman blastómeros.
  • Blastulación: Las células de la mórula continúan dividiéndose y migran hacia el exterior, formando una única capa celular que envuelve un hueco interior llamado blastocele. La estructura formada se denomina blástula. La esfera que se forma puede estar rellena de vitelo (que ocupa el blastocele) o hueca pero se caracteriza porque está formada por una sola capa de células que se disponen en la superficie exterior.
Imagen 26. Fuente Pidalka44 bajo licencia Creative Commons.
  • Gastrulación: Las células de la blástula continúan su división. De tal forma que las células que se dividen a distinto ritmo, se mueven invaginándose hacia el interior de forma que originan una cavidad en el interior de la blástula. La estructura formada se denomina gástrula y la cavidad interior, arquénteron, que se abre al exterior por un orificio denominado blastoporo.

Imagen 27. Fuente Proyecto biosfera bajo licencia Creative Commons.

 

Las células que tapizan el arquénteron pertenecen a una capa embrionaria denominada endodermo y las células de fuera pertenecen al ectodermo. La gástrula se origina de distinto modo, según el tipo de animal.

El arquenteron va a ser el intestino del embrión que originará el tubo digetivo del individuo. El blastoporo formará uno de los orificios del tubo digestivo, o bien la boca o bien el ano.

En algunos animales (animales diblásticos) su desarrollo embrionario acaba aquí. Sus larvas poseen dos capas de células. Son los Cnidarios y los Poríferos (esponjas). Su cuerpo tiene forma de saco y rodea a una cavidad interna que hace de tubo digestivo. En su interior hay una sustancia gelatinosa denominada mesoglea.

El resto de animales son triblásticos. Su cuerpo se origina de un embrión que ha desarrollado tres capas celulares en la fase de gástrula (gástrula triblástica).

En la gástrula triblástica, algunas células del endodermo se invaginan formando unas bolsas que se desarrollan hasta formar la tercera capa blastodérmica o mesodermo, incluida entre el endodermo y el ectodermo. En su interior se genera una cavidad que se llama celoma que va a originar la cavidad general del cuerpo, donde se desarrollan los diferentes órganos. Los animales que poseen esta cavidad reciben el nombre de celomados.

Imagen 28. Fuente Cell Dynamics bajo licencia.

Organogénesis

En esta fase se produce la diferenciación celular que conduce a la formación de los tejidos que forman los órganos. Cada una de las capas embrionarias forma unos tejidos concretos y órganos. Así, el ectodermo origina el sistema nervioso y los epitelios de revestimiento. El endodermo formará el epitelio del tubo digestivo y las glándulas anejas y el mesodermo va a formar los músculos, el aparato circulatorio, el excretor y el reproductor además del esqueleto en los Vertebrados.

 

Imagen 29. Fuente. U. de Vanderbilt bajo licencia Creative Commons.

 

Si aún no te ha quedado claro utiliza esta animación que te muestra como se producen las primeras fases del desarrollo embrionario.


Animación 1. Lourdes luengo bajo licencia Creative Commons.
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Si quieres ver todo el proceso de la embriogenesis en la siguiente dirección (está en inglés) tienes imágenes que lo muestran.

embriogénesis


Acabo de descubrir una puesta de lagartija enterrada entre la tierra fresca en una pared de piedra. Con cuidado saco los huevos para fotografiarlos.
Imagen 30. Fuente Javier lópez bajo licencia Creative Commons

Los reptiles fueron los primeros vertebrados que se adaptaron al medio terrestre, para lo cual adaptaron el proceso embrionario a unas condiciones distintas de las del medio acuático.

Desarrollaron huevos provistos de cubiertas, que facilitan la supervivencia del embrión en el medio terrestre. Estas cubiertas se generan durante la fase de desarrollo embrionario después de la gastrulación. Se forman cuatro membranas extraembrionarias. Todos los reptiles, aves y mamíferos actuales poseen estas membranas de protección.

 

  • El corion es la membrana extraembrionaria más externa; y evita la evaporación excesiva de agua a través de la cáscara.
  • El amnios, rodea al embrión por todas partes menos por la ventral, y delimita una cavidad (cavidad amniótica) llena de líquido (líquido amniótico) que baña el embrión, protegiéndole de golpes y otros accidentes. Ambas proceden del ectodermo y mesodermo. Los reptiles, aves y mamíferos tienen amnios, y son llamados amniotas.
  • El alantoides es una membrana formada por evaginación del endodermo con mesodermo, que se extiende inmediatamente debajo del corion. Tiene función respiratoria: posee vasos sanguíneos que realizan el intercambio de gases con el aire exterior. Además, en él se acumulan los desperdicios metabólicos hasta el momento de la eclosión del huevo.
  • El saco vitelino. Se localiza ventralmente. Es una membrana que rodea al vitelo, por ello disminuye de tamaño gradualmente a medida que es consumido durante el crecimiento del embrión.
Imagen 31. Fuente U. berkeley bajo licencia Creative Commons.

 

En el caso de los mamíferos, el huevo se desarrolla en el útero. Las membranas extraembrionarias modifican su función.

El corion contacta con el tejido del útero mediante una serie de prolongaciones ramificadas (vellosidades coriales), quedando firmemente fijados entre sí. Estos tejidos entrelazados constituyen la placenta, que establece una conexión metabólica entre el embrión y el cuerpo materno.

El alantoides se extiende por debajo de las vellosidades coriales, de modo que a través de sus paredes los vasos sanguíneos embrionarios llegan hasta la placenta, permitiendo el intercambio entre la sangre materna y el embrión.

Como la circulación materna elimina los productos de desecho del embrión y le suministra alimentos y oxígeno, el alantoides no funciona como vejiga urinaria y el saco vitelino no contiene vitelo. Ambas membranas forman el cordón umbilical, que mantiene la conexión vital entre la placenta y el embrión.

La siguiente animación te puede servir para practicar sobre las partes de un embrión de vertebrado.


Animación 2. Lourdes luengo bajo licencia Creative Commons.
En la naturaleza, existen diferentes sistemas de protección del embrión y del proceso de desarrollo embrionario. Dependiendo de la estructura donde se produzca el desarrollo embrionario, los animales se clasifican en:
  • Ovíparos. Son anímales en los que el embrión se desarrolla en el interior de un huevo, que se deposita en el medio externo donde se realiza todo el desarrollo embrionario. A este grupo de animales pertenecen la mayor parte de los insectos, peces, anfibios, reptiles y mamíferos y la totalidad de las aves.
Imagen 32. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
  • Ovovivíparos: Son aquellos en los que el embrión se desarrolla en el interior de un huevo, que se encuentra dentro del cuerpo de la madre, pero sin establecer contacto directo con ella. El embrión se alimenta del vitelo. A este grupo pertenecen algunos anélidos, insectos, gasterópodos y algunas serpientes.

Imagen 33. fuente BBBC bajo licenciaCreayive Commons
  • Vivíparos: Son animales en los que el embrión se desarrolla en el oviducto o en el útero de la madre, estableciendo un contacto directo, que le aporta protección y el alimento.

Imagen 33. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.
Pregunta Verdadero-Falso
Contesta a las siguientes afirmaciones.


1. En los animales ovovivíparos y vivíparos la fecundación es externa

Verdadero Falso
Los renacuajos. de nuestra historias son larvas de anfibios, una fase del ciclo vital de los mismos. Aparecen cuando ha acabado el desarrollo embrionario coincidiendo con la eclosión del huevo. Tras  el nacimiento, el desarrollo del animal continúa. Este desarrollo postembrionario puede ser directo como en el caso de los mamíferos o indirecto como en el caso de los anfibios.
Imagen 34. Fuente ISFTIC bajo licencia Creative Commons.

Si el desarrollo es directo, el animal  alcanza el grado de madurez sexual sin que se produzcan cambios morfológicos aparentes, excepto el aumento de tamaño. En el desarrollo indirecto el animal que surge de un huevo (larva) es morfologicamente muy diferente al individuo adulto. Para pasar al estado adulto, la larva debe sufrir cambios acusados en su morfología. En algunos casos, el desarrollo larvario puede pasar por una fase en la que la larva no se alimenta y se envuelve en una estructura protectora, denominada capullo o pupa, construida por ella, mientras alcanza el estado adulto. En este caso, se dice que el desarrollo es indirecto y complejo. Fíjate en el siguiente vídeo.

Video 2. Fuente Teacher tube bajo licencia Creative Commons.