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18.2: Desarrollo y Organogénesis

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    El proceso por el cual un organismo se desarrolla de un cigoto unicelular a un organismo multicelular es complejo y bien regulado. La regulación se produce a través de la señalización entre células y tejidos y respuestas en forma de expresión génica diferencial.

    Desarrollo Embrionario Temprano

    La fertilización es el proceso en el que los gametos (un óvulo y esperma) se fusionan para formar un cigoto (Figura\(\PageIndex{1}\)). Para asegurar que la descendencia tenga solo un conjunto diploide completo de cromosomas, solo un espermatozoide debe fusionarse con un óvulo. En los mamíferos, una capa llamada zona pelúcida protege al huevo. En la punta de la cabeza de un espermatozoide se encuentra una estructura como un lisosoma llamado acrosoma, que contiene enzimas. Cuando un espermatozoide se une a la zona pelúcida, se producen una serie de eventos, llamados reacciones acrosómicas. Estas reacciones, que involucran enzimas del acrosoma, permiten que la membrana plasmática espermática se fusione con la membrana plasmática del óvulo y permiten que el núcleo espermático se transfiera al óvulo. Las membranas nucleares del óvulo y el esperma se descomponen y los dos núcleos haploides se fusionan para formar un núcleo diploide o genoma.

    La micrografía muestra un espermatozoide cuya cabeza está tocando la superficie de un óvulo. El óvulo es mucho más grande que el esperma.
    Figura\(\PageIndex{1}\): La fertilización es el proceso en el que espermatozoides y óvulos se fusionan para formar un cigoto. (crédito: datos de barra de escala de Matt Russell)

    Para garantizar que no más de un espermatozoide fertilice el óvulo, una vez que las reacciones acrosómicas tienen lugar en una ubicación de la membrana del óvulo, el óvulo libera proteínas en otras ubicaciones para evitar que otros espermatozoides se fusionen con el óvulo.

    El desarrollo de organismos multicelulares parte de este cigoto unicelular, que se somete a\(\PageIndex{2}\) una rápida división celular, llamada escisión (Figura a), para formar una bola hueca de células llamada blástula (Figura\(\PageIndex{2}\) b).

    Parte A: la ilustración muestra un óvulo fertilizado dividido en dos, cuatro, ocho, dieciséis y treinta y dos celdas. Parte b: muestra una bola hueca de celdas. Las células en la superficie se llaman blastodermo, y el centro hueco se llama blastocoel.
    Figura\(\PageIndex{2}\): (a) Durante la escisión, el cigoto se divide rápidamente en múltiples células. b) Las células se reorganizan para formar una bola hueca llamada blástula. (crédito a: modificación de obra de Gray's Anatomy; crédito b: modificación de obra de Pearson Scott Foresman; donado a la Fundación Wikimedia)

    En los mamíferos, la blástula forma el blastocisto en la siguiente etapa de desarrollo. Aquí las células de la blástula se disponen en dos capas: la masa celular interna y una capa externa llamada trofoblasto. La masa celular interna pasará a formar el embrión. El trofoblasto secreta enzimas que permiten la implantación del blastocisto en el endometrio del útero. El trofoblasto contribuirá a la placenta y nutrirá al embrión.

    CONCEPT EN ACCIÓN

    Código QR que representa una URL

    Visite el proyecto Virtual Human Embrion en el sitio de Endowment for Human Development para hacer clic en un interactivo de las etapas del desarrollo del embrión, incluyendo micrografías e imágenes giratorias en 3D.

    Las células en la blástula luego se reorganizan espacialmente para formar tres capas de células. Este proceso se llama gastrulación. Durante la gastrulación, la blástula se pliega sobre sí misma y las células migran para formar las tres capas de células (Figura\(\PageIndex{3}\)) in a structure, the gastrula, with a hollow space that will become the digestive tract. Each of the layers of cells is called a germ layer and will differentiate into different organ systems.

    La ilustración muestra una serie de 3 pasos en la formación de una blástula a una gastrula. El primer paso es una bola hueca de celdas. En el segundo paso, una sección de las celdas en la bola hueca comienza a indentar en la cavidad, como cuando una mano es empujada dentro de un globo. En el tercer paso, esta sección ha indentado hasta el interior de la cavidad, formando una copa de 3 capas con una pequeña abertura llamada blastoporo. Las tres capas de la copa son el ectodermo en el exterior, el mesodermo en el medio y el endodermo en el interior.
    Figura\(\PageIndex{3}\): La gastrulación es el proceso en el que las células de la blástula se reorganizan para formar las capas germinales. (crédito: modificación de obra por Abigail Pyne)

    Las tres capas germinales son el endodermo, el ectodermo y el mesodermo. Las células en cada capa germinal se diferencian en tejidos y órganos embrionarios. El ectodermo da origen al sistema nervioso y a la epidermis, entre otros tejidos. El mesodermo da lugar a las células musculares y al tejido conectivo en el cuerpo. El endodermo da origen al intestino y a muchos órganos internos.

    Organogénesis

    La gastrulación conduce a la formación de las tres capas germinales que dan lugar durante el desarrollo posterior a los diferentes órganos del cuerpo animal. Este proceso se llama organogénesis.

    Los órganos se desarrollan a partir de las capas germinales a través del proceso de diferenciación. Durante la diferenciación, las células madre embrionarias expresan conjuntos específicos de genes que determinarán su último tipo celular. Por ejemplo, algunas células del ectodermo expresarán los genes específicos de las células de la piel. Como resultado, estas células tomarán la forma y características de las células epidérmicas. El proceso de diferenciación está regulado por señales químicas específicas de ubicación del ambiente embrionario de la célula que pone en juego una cascada de eventos que regula la expresión génica.

    Resumen

    Las primeras etapas del desarrollo embrionario comienzan con la fertilización. El proceso de fertilización está estrechamente controlado para asegurar que solo un espermatozoide se fusione con un óvulo. Después de la fertilización, el cigoto se somete a escisión para formar la blástula. La blástula, que en algunas especies es una bola hueca de células, se somete a un proceso llamado gastrulación, durante el cual se forman las tres capas germinales. El ectodermo da origen al sistema nervioso y a las células epidérmicas de la piel, el mesodermo da lugar a las células musculares y al tejido conectivo en el cuerpo, y el endodermo da lugar al sistema digestivo y a otros órganos internos. La organogénesis es la formación de órganos a partir de las capas germinales. Cada capa germinal da lugar a tipos específicos de tejido.

    Glosario

    blastocisto
    la estructura formada cuando las células en la blástula de mamífero se separan en una capa interna y externa
    gastrulación
    el proceso en el que la blástula se pliega sobre sí misma para formar las tres capas germinales
    masa celular interna
    la capa interna de células en el blastocisto, que se convierte en el embrión
    organogénesis
    el proceso de formación de órganos durante el desarrollo
    trofoblasto
    la capa externa de células en el blastocisto, lo que da lugar a la contribución del embrión a la placenta
    zona pelúcida
    la capa protectora alrededor del huevo de mamífero

    Colaboradores y Atribuciones


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