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Biol 3425 - Desarrollo y Plan Corporal
29/08/2016
Preformación versus Epigénesis
Capítulos 8 y 9:
Desarrollo y Plan Corporal
Preformación
Intentos en siglos 17 y 18 de explicar el desarrollo
Homúnculo: Concepto de existencia de adulto en
miniatura en óvulo o espermatozoide esperando
“desdoblarse”
Kaspar Friederich Wolff (1735-1794)
Dr. Fernando J. Bird-Picó
Departamento de Biología
Recinto Universitario de Mayagüez
Demuestra que no hay criatura preformada en huevo
de gallina
Material granular no diferenciado se ordena en dos
capas inicialmente
Capas se engrosan, luego adelgazan y finalmente se
doblan sobre sí para producir embrión
Llamó este proceso epigénesis- “orígen sobre o
después”- óvulo fecundado contiene los materiales
necesarios para desarrollo y es dirigido por fuerzas
desconocidas
8-1
Desarrollo
Desarrollo es una series de
cambios progresivos en un
individuo desde sus
comienzos hasta la madurez
(reproductiva)
Comienzo: cigoto comienza
segmentación mitótica para
producir embrión multicelular
La diversidad celular en el
embrión en desarrollo ocurre
como resultado de “jerarquía
de decisiones durante el
desarrollo”
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Fecundación
En el erizo de mar (F. Echinodermata)
se forma membrana de fecundación:
Cuando una enzima de un grano
cortical ocasiona endurecimiento
de envoltura vitelina
Actúa como una barrera física
permanente que impide entrada de
otros espermatozoides evitando
polispermia
En los mamíferos no hay membrana de
fecundación
Reacción cortical libera enzimas
que modifican superficie del óvulo
impidiendo que otros
espermatozoides se unan
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Segmentación y desarrollo temprano
Segmentación
Células embrionarias se
dividen repetidamente
Cada división con células
más pequeñas
inicialmente - blastómeros
Segmentación y desarrollo temprano
Un eje animal-vegetal es visible en el
embrión antes de que comience la
segmentación
Polo vegetal -formado por la
presencia de yema en sólo un
extremo
Polo animal - región que contiene la
mayoría de citoplasma
Establece la polaridad en el embrión
Segmentación es normalmente una
serie de divisiones ordenadas
formando un surco de segmentación
distinto
Puede verse afectada por
Cantidad y distribución de la yema
presente
Los genes que controlan la simetría de
la segmentación
Segmentación y desarrollo temprano
Cantidad y distribución de
vitelo afectan la
segmentación
Huevos isolecíticos
(microlecíticos):
Segmentación y desarrollo temprano
Huevos mesolecíticos
cantidad moderada de vitelo
concentrada en el polo vegetal
La segmentación es
holoblástica
Surco de segmentación se
extiende completamente a
través del huevo
Segmentación lenta en polo
vegetal rico en vitelo
siguiendo una dirección radial
Muy poco vitelo distribuido de
manera uniforme en el citoplasma
Segmentación es holoblástica
Surco de segmentación se extiende
completamente a través del huevo
Dirección de división puede ser
radiales, en espiral o de rotación
Se produce en los anfibios
Se encuentra en equinodermos,
tunicados, cefalocordata,
moluscos y mamíferos
8-7
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8-8
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Segmentación y desarrollo temprano
Huevos centroleciticos
Gran parte de vitelo
concentrado en el centro
La segmentación es
meroblástica
Segmentación y desarrollo temprano
Huevos telolecíticos
Gran parte de vitelo
concentrado en polo vegetal
La segmentación es
meroblástica
surco de segmentación no
corta a través de toda el
vitelo
segmentación superficial
restringe la segmentación
al borde citoplásmico del
huevo
En artrópodos como
insectos
surco de segmentación no
corta a través del vitelo
pesado
segmentación se limita a un
disco estrecho en la parte
superior del vitelo siguiendo
una dirección discoidal
En aves, reptiles, peces, y la
mayoría de los anfibios
Segmentación y desarrollo temprano
Patrones de desarrollo
sobre la base de
cantidad de yema
desarrollo indirecto
Embriones a larvas primero y
luego al adulto
Poco vitelo, asociado con los
huevos isolecíticos y
mesolecíticos
desarrollo directo
Figure 8.11 A generalized developmental sequence showing formation
of three germ layers and two body cavities that persist into adulthood.
De embrión a copia de adulto en
miniatura
Mucho vitelo, asociada con los
huevos telolecíticos
8-11
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8-12
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Desarrollo luego de segmentación
Desarrollo luego de segmentación
Formación de tracto digestivo completo
formado por movimiento de invaginación del
arquenterón hasta fusionarse con el ectodermo de
la gástrula
Capas del ectodermo y endodermo se unen para
formar tubo endodermal (tubo digestivo).
Tubo digestivo es rodeado por el blastocelo.
Tubo digestivo tiene dos aberturas:
Blastoporo (original)
Segunda abertura se forma a partir de la fusión del
arquenterón con el ectodermo
Formación del mesodermo
Se forma de dos maneras
Proliferación de células cerca del
borde del blastoporo en el espacio
entre arquenterón y la pared del
cuerpo exterior
Evaginación de la región central de la
pared arquenterón en el espacio entre
la arquenterón y la pared del cuerpo
exterior
Mesodermo se convierte en la
tercera capa germinal y formas
entre el endodermo y el
ectodermo
Animales diploblásticos tienen dos
capas germinales
Animales triploblásticos tienen tres
capas geminales
8-14
Desarrollo luego de segmentación
Desarrollo luego de segmentación
Al terminar formación de celoma, el cuerpo tiene tres capas
germinales:
Formación del celoma
Celoma
Ectodermo (capa externa)
Mesodermo (capa media)
Endodermo (capa interna)
cavidad del cuerpo rodeado de
mesodermo
Tipos de cavidad celómica dentro
del mesodermo:
Forma dos cavidades:
Esquizocelia (por división del
mesodermo)
Enterocelia (por evaginación de
mesodermo a partir de
endodermo)
cavidad intestinal (tracto gastrointestinal)
celoma lleno de líquido (espacio corporal)
Mesodermo alrededor del celoma produce capas de músculos
y partes internas del cuerpo
Todas las otras estructuras se derivan de una de las tres capas
germinales
Ambos tipos de cavidades
celómicas son funcionalmente
equivalentes
formación celoma es un carácter
hereditario y puede ser usado como
evidencia de ascendencia compartida
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8-16
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Patrones de desarrollo
Dos grandes grupos de animales
triploblásticos
Protostomia (primera boca)
Deuterostomia (ano primero)
Los grupos se identifican por un conjunto de
cuatro caracteres de desarrollo
patrones de segmentación
cómo se determina el destino de cada célula
destino del blastoporo
la formación de mesodermo
8-17
Patrones de desarrollo
Mayoría de los deuterostomios poseen
especificación condicional, lo que lleva
al desarrollo regulativo
Destino de cada célula depende de las
interacciones con las células vecinas
Los primeros blastómeros son capaces
de producir un embrión entero si se
separan de las otras células
Blastómeros restantes pueden
compensar la falta de células
Al igual que en los gemelos idénticos
humanos cuando primeros blastómeros
son separado y forman individuos
separados
8-18
Patrones de desarrollo
Variaciones de segmentación en
Deuterostomia
La segmentaciónradial es
característica de los Deuterostomados
(equinodermos y cordados)
Segmentación bilateral
Características de las ascidias
(Tunicados)
Eje anterior-posterior se establece
antes de la fecundación por la
distribución asimétrica de los
componentes citoplasmáticos
Primer surco de segmentación pasa a
través del eje animal-vegetal y divide
el citoplasma asimétricamente
distribuidos entre dos blastómeros
Determina el futuro lado derecho e
izquierdo de la simetría bilateral
8-19
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Patrones de desarrollo
Segmentación rotacional
Características de los mamíferos con
los huevos isolecíticos
La segmentación holoblástica es
más lenta en los mamíferos que en
cualquier otro grupo de animales
Primera división de segmentación
pasa a través del eje animal y vegetal
produce dos blastómeros celulares
Durante la segunda división de la
segmentación
8-20
Uno de blastómeros divide por el eje
animal-vegetal (meridionalmente)
El otro blastómero divide entonces
perpendicular al eje animal-vegetal
(ecuatorial)
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Patrones de desarrollo
Segmentación discoidal
Ocurre en huevos telolecíticos
(reptiles, aves, peces la mayoría)
Gran masa de vitelo en cada huevo
La segmentación se limita a un
pequeño disco de citoplasma que
está encima del vitelo
Surcos de segmentación temprana
tallan el disco en una sola capa de
células llamadas blastodermo
Segmentación adicional divide
blastodermo en cinco a seis capas
de células
Gastrulación en los
anfibios
(anamniotas)
8-21
Huevo amniótico o cleidoico
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Membranas extra-embrionarias en las aves
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Segmentación
en Mammalia
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Gastrulación en las
tres subclases de
Mammalia
Membranas extraembrionarias en los mamíferos
placentados
Formación del
disco embriónico
en los mamíferos
placentados
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Figure 8.27
Derivatives of
the primary
germ layers in
mammals.
Figure 8.26 Early development of the human embryo and its four
extraembryonic membranes.
8-29
8-30
Nuevos Planes Corporales
Zoólogos reconocen 34 filos principales de
animales multicelulares vivientes
Estos son los sobrevivientes de unos 100 filos que
evolucionaron desde hace unos 600 millones de
años durante la explosión del Cámbrico
Todos los planes corporales principales
evolucionaron en unos pocos millones de años
por medio de procesos de selección y adaptación
Uniformidad básica de todo organismo viviente se
debe a ancestro común y arquitectura celular
similar
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Organización jerárquica de estructura animal
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Organización jerárquica de estructura animal
Vida: organizada de formas simples a complejas
Organización de tejidos célulares
Progresión evolutiva: cada grupo está dispuesto para ser más complejo que el
anterior
Las células se agrupan en patrones definidos o capas para
realizar una función común como una unidad coordinada
denomina tejido.
La mayoría de las células todavía pueden estar dispersos
por todo el cuerpo.
Los animales se llaman metazoos como esponjas y
medusas que representan a este grupo.
Debido a la estructura única de las esponjas, algunos
científicos todavía clasifican en el nivel celular más que a
nivel celular de los tejidos.
Cinco grados de Organización
Grado Protoplásmico de Organización
grupos unicelulares son los organismos eucariotas más simples; realiza todas las
funciones básicas de la vida dentro de una sola célula como el Paramecium
Grado celular de la Organización
Forma organismos multicelulares como los metazoos- Volvox
Tiene mayor complejidad estructural mediante la combinación de células en
agregados más grandes.
Las células son partes especializadas de todo el organismo, pero no pueden vivir
solas
Las células demuestran la división del trabajo y llevar a cabo tareas especializadas
anteriormente realizados por componentes subcelulares de organismos
unicelulares.
8-33
8-34
Organización jerárquica de estructura animal
Plan corporal de animales
Planes corporales de los
animales son diferentes en:
Nivel de Organización Tejido-Órgano
tejidos agregados montan ahora en unidades funcionales
más grandes llamados órganos
Órganos pueden estar compuestos de más de un tipo de
tejido y se han especializado funciones
Grado de organización
la simetría del cuerpo
Número de capas embrionarias
Número de cavidades corporales
El corazón está rodeado por los tejidos conectivos
La simetría es el equilibrio de
las proporciones y la
correspondencia de tamaño y
forma de las partes en lados
opuestos de un plano medio
Tipos de animal Simetría
Representado por gusanos planos
Nivel de Organización Órgano-Sistema
Varios órganos trabajan juntos para realizar una función
común para la supervivencia del animal
Considerado el más alto nivel de organización y asociado
con la mayoría de animales phylum complejo como
nemertinos, cangrejos, y los cordados
8-35
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Esférica: en forma de bola
Radial: tubo- o un florero
Bilateral: lados derecho e izquierdo
8-36
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Plan corporal de animales
Plan corporal de animales
Simetría esférica
Simetría biradial
Cualquier plano que pasa por el centro y divide el cuerpo en dos mitades
de espejo
El más adecuado para flotar y rodando
Se encuentra en formas unicelulares, pero rara en animales grandes
forma variante simetría radial
Sólo dos planos que pasan por
el eje longitudinal que produce
mitades de espejo
Por lo general, sésiles, flotando
libremente, o de nado débil
como ctenóforos
Sin extremo anterior o posterior
Puede interactuar con el medio
ambiente en todas las
direcciones
Simetría radial
Cuerpo dividido en mitades similares en más de dos planos que pasan a
través del eje longitudinal
Encontrado en las esponjas, medusas, erizos de mar, y grupos
relacionados
Extremo del cuerpo tubular forma la boca (superficie oral), mientras que el
extremo opuesto forma disco basal (superficie aboral)
8-37
8-38
Plan corporal de animales
Simetria bilateral
Organismo dividido a lo largo de un plano
sagital en dos porciones de espejo que
forman mitades derecha e izquierda
Mucho más adecuados para el movimiento
direccional (hacia delante) lo cual es
ventajoso para un animal en movimiento
con la cabeza en porción anterior
Asociado con cefalización que es la
diferenciación de una región de la cabeza y
la concentración de los tejidos nerviosos y
órganos de los sentidos en la zona frontal
También tiene la boca en región anterior
para permitir la alimentación y la detección
de presas más eficiente
8-39
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Cavidades corporales y capas germinales
Cavidad corporal
espacio interno representado por la
cavidad intestinal y cavidad de
celoma llena de líquido que amortigūa
y protege los órganos internos
Depende de formación de bolsas
mesodérmicas durante la gastrulación
Tipos de cavidades corporales
Acelomado: ninguna cavidad corporal
Pseudocelomado: cavidad corporal
parcial
Celomado: cavidad corporal
verdadera
8-40
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Cavidades corporales y capas germinales
Esponjas: no has gástrula; no tiene
organización de tejido
Otros filos animales:
Esquizocelia
Desarrollo de blástula a gástrula
Invaginación de células de la superficie forman
la arquenterón o intestino primitivo
Apertura de arquenterón es el blastoporo y se
convierte en la boca o el ano
Embrión tiene ahora dos cavidades- y
blastocele y tubo digestivo
Interior del tubo digestivo está forrado por
endodermo
La capa externa de las células es ectodermo
Zona media llena de mesodermo
Enterocelia
Figure 9.3 Mesoderm resides in different parts of the gastrula.
8-41
Diseño de tubo digestivo y segmentación
corporal
Tipos de diseño de intestino
Algunos diploblásticos y triploblásticos forman
cavidad intestinal ciega o incompleta
Misma abertura para la entrada de alimentos y salida de
desechos
La mayoría de los grupos de animales comunes
forman un intestino completo
Permite el flujo unidireccional de la comida de la boca al ano
Tubo dentro de otro tubo: diseño es muy adaptable a los
diferentes tipos de alimentos
Figura 9.5 Secuencias
diferentes de desarrollo en
animales diploblásticos
versus triploblásticos.
9-43
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8-44
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Diseño de tubo digestivo y segmentación
corporal
Metamerismo (segmentación corporal)
repetición de serie de segmentos del cuerpo similares a lo
largo de eje longitudinal del cuerpo
Cada segmento es un metámero o somite que contiene
estructuras internas y externas de varios sistemas de
órganos vitales
Los segmentos pueden ser vistos durante el desarrollo temprano y
también aparecen características ectodérmicas y la pared corporal
como superficiales en adultos
Permite una mayor movilidad del cuerpo y la complejidad de la
estructura y función
Se encuentra en anélidos, artrópodos y cordados
Figure 9.6 Phyla with segmentation.
8-45
9-46
Tamaño corporal y complejidad
Tamaño corporal y complejidad
La evolución de los grandes
tamaños corporales
Más niveles complejos de organización
permiten metazoos y promover grandes
tamaños corporales
Los problemas de grandes tamaños
corporales:
Soluciones al problema de superficie a
volúmen.
El plegado e invaginación de superficies del cuerpo para
maximizar el área superficial con el tamaño mínimo
El aplanamiento de las formas del cuerpo para permitir que
todas las células en espacios internos no queden muy lejos
de la superficie
La mayoría de los organismos grandes utilizan el desarrollo
de mecanismos de transporte interno para mover
nutrientes, residuos y gases entre las células y el medio
ambiente externo.
Como cuerpo aumenta de tamaño, hay menos
área de superficie en comparación con el
volumen, porque la zona de superficie aumenta
con el cuadrado de la longitud del cuerpo y
volumen aumenta como el cubo de la longitud
del cuerpo.
Por lo tanto, los animales grandes tienen área de
superficie inadecuada para proporcionar la
respiración y de nutrientes a las células de flujo
de profundidad en el cuerpo.
8-47
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Esto tiene como resultados sistemas de órganos más complejos y
más especializados
8-48
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Tamaño corporal y complejidad
Ventajas de ser grande
Amortigüadores contra las fluctuaciones ambientales
Proporciona protección contra los depredadores y promueve
tácticas ofensivas
A pesar de que los animales grandes necesitan más energía y
oxígeno, el costo de mantener la temperatura del cuerpo es menor
por gramo de peso corporal que en los animales pequeños
Los costos de energía de mover un gramo de peso corporal sobre
una distancia dada es menor para los animales más grandes que
para los animales pequeños
Por lo tanto, las oportunidades ecológicas son diferentes para los
animales más grandes en comparación con los más pequeños y
son el resultado de una amplia diversificación adaptativa.
Figura 9.15 Costo neto de “correr” para mamíferos de varios
tamaños.
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