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Biología
El desarrollo embrionario
El aspecto de la biología que, probablemente, resulta más sorprendente es el de la
formación de un organismo completo a partir de una célula. El proceso del
desarrollo del embrión está controlado con tanta precisión que toda la organización
de las células, tejidos y órganos que caracterizan al adulto proviene de elementos
colocados en el sitio justo, unos respecto de otros.
Procesos que intervienen en el desarrollo embrionario
La célula embrionaria inicia su desarrollo repitiendo una serie de procesos:
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Multiplicación celular: se incrementa paulatinamente el número de células
que forman el embrión.
Diferenciación celular: expresión de ciertos genes de la célula, que van a
tener gran importancia para su función específica, y restricción de otros. En
el desarrollo embrionario, las células cambian tanto de forma como de
función. Es un fenómeno progresivo, y normalmente irreversible.
Migración de células: se produce fundamentalmente en los animales, para
formar tejidos y órganos.
Crecimiento celular: la célula, tras las primeras divisiones, recupera su
tamaño inicial.
El desarrollo embrionario temprano
La célula original, normalmente el óvulo fecundado, provisto de una cierta cantidad
de vitelo, inicia su desarrollo mediante una segmentación en la que la célula
original se divide repetidas veces, nutriéndose a partir de sus propias reservas.
Tipos de segmentación
Dependiendo del tipo de huevo de que se trate y, más concretamente, de la
cantidad y situación del vitelo nutritivo se distinguen:
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Segmentación total e igual: se produce en los huevos isolecíticos, que
reparten el escaso vitelo que poseen de un modo uniforme en el huevo.
Segmentación total y desigual: se produce en los huevos heterolecíticos,
con escaso vitelo y repartido de forma desigual, que sufre una segmentación
algo asimétrica.
Segmentación parcial y discoidal: en huevos telolecíticos (aves, reptiles
y peces), con cantidades mucho mayores de vitelo. La segmentación se
produce en una determinada zona, en forma de disco en el polo animal.
Segmentación parcial y superficial: característica de los huevos
centrolecíticos, típicos de la mayoría de los artrópodos. Poseen gran
cantidad de vitelo y se produce una segmentación en la superficie.
Primeras fases del desarrollo embrionario en los animales y tipos de segmentación
según la cantidad y disposición del vitelo nutritivo.
Fases del desarrollo
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Mórula: las células resultantes de las sucesivas divisiones, los blastómeros,
forman la mórula, que gracias a la segmentación tiene un tamaño casi igual
al huevo inicial.
Blástula: tras la segmentación, los blastómeros tienden a colocarse en la
parte más externa y dejan libre una cavidad interior, el blastocele. Esta
etapa marca el final de la segmentación.
Gástrula: en esta etapa se producen una serie de migraciones celulares que
establecen la forma definitiva y el patrón de desarrollo del embrión. En este
proceso, denominado morfogénesis (cuyo mecanismo todavía se conoce
poco), se desarrollan las tres grandes capas embrionarias: el ectodermo, el
endodermo y el mesodermo, que darán lugar a todos los tejidos y
estructuras que conocemos en los animales superiores. A continuación se
produce la formación de un surco longitudinal en la capa ectodérmica del
embrión. El surco acaba convirtiéndose en un tubo neural, que se
despegará del ectodermo y, posteriormente, dará lugar a la espina dorsal y
al cerebro.
Las capas embrionarias
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El ectodermo: de él derivarán los epitelios con sus órganos anejos (pelos,
plumas glándulas, escamas), el tejido nervioso y los órganos de los sentidos.
El endodermo: originará el tubo digestivo, pulmones, hígado, páncreas,
etcétera.
El mesodermo: desarrollará el tejido muscular, el corazón y los tejidos
conjuntivos y esqueléticos.
El desarrollo embrionario tardío
La fase de gástrula determina el desarrollo embrionario temprano. El embrión
tardío se debe convertir en un animal completamente desarrollado antes de
su nacimiento. Se forman los tejidos individuales, los órganos y un sistema
circulatorio eficiente.
Los mecanismos por los cuales una gástrula similar puede originar un pez, un
conejo o un ser humano, dependiendo de los factores genéticos de cada gástrula en
cuestión, implican que los sucesos del desarrollo embrionario están programados de
forma distinta para cada especie. Comprender cómo se llevan a cabo estos distintos
programas es uno de los retos más importantes de la biología del desarrollo.
El desarrollo embrionario en los vegetales
El proceso es más sencillo y presenta mayor continuidad. Las plantas sólo necesitan
crecer más alto, en busca de luz, y extender sus raíces para obtener más agua y
minerales. Por ello producen órganos como hojas y flores, cuando las necesitan en
su ciclo vital.
La célula inicial se encuentra en un meristemo, rodeada de otras células. Tras la
primera división, se diferencian el polo apical, que dará lugar al tallo, y el polo
basal, del que brotará la raíz. En este momento se ha establecido ya una clara
polaridad y dos puntos de crecimiento que irán en direcciones opuestas. Las
sucesivas divisiones originarán células que, a medida que se distancien y en función
de su situación relativa, sufrirán diferenciaciones. Se transformarán en epidermis,
parénquima, vasos conductores, etcétera. Las células que ocupan la situación de la
célula inicial, es decir, los meristemos, se mantienen indiferenciadas.
Factores que influyen en el desarrollo embrionario
Factores citoplasmáticos: la primitiva célula original posee una heterogénea
distribución del material citoplasmático, tanto en cantidad como en su composición.
Factores ambientales: tiene gran importancia sobre el desarrollo del embrión.
Acción de moléculas organizadoras: la posición que ocupa una célula en el
conjunto de células del embrión le indica en un determinado momento, cuál será su
destino final. La responsabilidad de esta determinación corresponde a la difusión de
sustancias químicas, segregadas por las células, que actúan como moléculas
organizadoras.
Factores genéticos: la información genética es el factor más importante en el
control del desarrollo de un organismo.
Ontogenia y filogenia
Primeras fases del desarrollo embrionario de una planta.
La ontogenia es el conjunto de procesos que ocurren durante el desarrollo
embrionario de un organismo. Son cambios rápidos que pueden ser estudiados por
los investigadores. Sin embargo, la filogenia representa el conjunto de procesos
que han ocurrido a lo largo de la evolución y a partir de los que se ha desarrollado
una determinada especie. Son cambios muy lentos, resultado de procesos de
mutación y selección en el tiempo. Aunque ambos procesos resultan
independientes, el estudio del desarrollo embrionario de las distintas especies
aporta muchos datos filogenéticos.
Según observó hace más de cien años el científico alemán, E. Haeckel, «la
ontogenia recapitula la filogenia», proponiendo que en el desarrollo embrionario de
un individuo se refleja su historia evolutiva.
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