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27.1C: Reproducción y Desarrollo Animal

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    La mayoría de los animales se someten a reproducción sexual y tienen formas similares de desarrollo dictadas por los genes Hox.

    Objetivos de aprendizaje
    • Explicar los procesos de reproducción animal y desarrollo embrionario

    Puntos Clave

    • La mayoría de los animales se reproducen a través de la reproducción sexual, pero algunos animales son capaces de reproducción asexual a través de la partenogénesis, gemación o fragmentación.
    • Después de la fertilización, se forma un embrión y los tejidos animales se organizan en sistemas de órganos; algunos animales también pueden sufrir metamorfosis incompleta o completa.
    • La escisión del cigoto conduce a la formación de una blástula, que sufre una mayor división celular y reordenamiento celular durante un proceso llamado gastrulación, que conduce a la formación de la gastrulación.
    • Durante la gastrulación, se forman la cavidad digestiva y las capas germinales; éstas se desarrollarán posteriormente en ciertos tipos de tejidos, órganos y sistemas de órganos durante un proceso llamado organogénesis.
    • Los genes Hox son responsables de determinar el plan general del cuerpo, como el número de segmentos corporales de un animal, el número y colocación de apéndices y la direccionalidad cabeza-cola del animal.
    • Los genes Hox, similares en la mayoría de los animales, pueden activar o desactivar otros genes codificando factores de transcripción que controlan la expresión de muchos otros genes.

    Términos Clave

    • metamorfosis: un cambio en la forma y a menudo hábitos de un animal después de la etapa embrionaria durante el desarrollo normal
    • Gen Hox: genes responsables de determinar el plan general del cuerpo, como el número de segmentos corporales de un animal, el número y colocación de apéndices y la direccionalidad cabeza-cola del animal
    • blástula: una estructura hueca de 6-32 células que se forma después de que un cigoto experimenta división celular

    Reproducción y Desarrollo Animal

    La mayoría de los animales son organismos diploides (su cuerpo, o las células somáticas, son diploides) con células reproductivas haploides (gameto) producidas a través de la meiosis. La mayoría de los animales se someten a reproducción sexual. Este hecho distingue a los animales de los hongos, protistas y bacterias donde la reproducción asexual es común o exclusiva. Sin embargo, algunos grupos, como cnidarios, gusanos planos y lombrices intestinales, experimentan reproducción asexual, aunque casi todos esos animales también tienen una fase sexual en su ciclo de vida.

    Procesos de Reproducción Animal y Desarrollo Embrionario

    Durante la reproducción sexual, los gametos haploides de los individuos machos y hembras de una especie se combinan en un proceso llamado fertilización. Por lo general, el esperma masculino pequeño y móvil fertiliza el óvulo femenino mucho más grande y sésil. Este proceso produce un óvulo fertilizado diploide llamado cigoto.

    Algunas especies animales (incluyendo estrellas de mar y anémonas marinas, así como algunos insectos, reptiles y peces) son capaces de reproducción asexual. Las formas más comunes de reproducción asexual para animales acuáticos estacionarios incluyen gemación y fragmentación donde parte de un individuo padre puede separarse y crecer en un nuevo individuo. En contraste, una forma de reproducción asexual que se encuentra en ciertos insectos y vertebrados se llama partenogénesis donde los huevos no fertilizados pueden convertirse en nuevas crías. Este tipo de partenogénesis en insectos se llama haplodiploidía y da como resultado descendencia masculina. Estos tipos de reproducción asexual producen descendencia genéticamente idéntica, lo que es desventajoso desde la perspectiva de la adaptabilidad evolutiva debido a la acumulación potencial de mutaciones deletéreas. Sin embargo, para los animales que tienen una capacidad limitada para atraer parejas, la reproducción asexual puede asegurar la propagación genética.

    Después de la fertilización, ocurren una serie de etapas de desarrollo durante las cuales se establecen capas germinales primarias y se reorganizan para formar un embrión. Durante este proceso, los tejidos animales comienzan a especializarse y organizarse en órganos y sistemas de órganos, determinando su morfología y fisiología futuras. Algunos animales, como los saltamontes, sufren metamorfosis incompleta, en la que los jóvenes se asemejan al adulto. Otros animales, como algunos insectos, se someten a metamorfosis completa donde los individuos ingresan a una o más etapas larvarias que pueden diferir en estructura y función del adulto. En la metamorfosis completa, el joven y el adulto pueden tener dietas diferentes, limitando la competencia por la alimentación entre ellos. Independientemente de si una especie sufre metamorfosis completa o incompleta, la serie de etapas de desarrollo del embrión sigue siendo en gran medida la misma para la mayoría de los miembros del reino animal.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Metamorfosis incompleta y completa: a) El saltamontes sufre metamorfosis incompleta. b) La mariposa sufre metamorfosis completa.

    El proceso de desarrollo animal comienza con la escisión, o serie de divisiones celulares mitóticas, del cigoto. Tres divisiones celulares transforman el cigoto unicelular en una estructura de ocho celdas. Después de una mayor división celular y reordenamiento de las células existentes, se forma una estructura hueca de 6—32 celdas llamada blástula. A continuación, la blástula sufre una mayor división celular y reordenamiento celular durante un proceso llamado gastrulación. Esto lleva a la formación de la siguiente etapa de desarrollo, la gastrula, en la que se forma la futura cavidad digestiva. Durante la gastrulación se forman diferentes capas celulares (llamadas capas germinales). Estas capas germinales están programadas para convertirse en ciertos tipos de tejidos, órganos y sistemas de órganos durante un proceso llamado organogénesis.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Desarrollo embrionario: Durante el desarrollo embrionario, el cigoto sufre una serie de divisiones celulares mitóticas, o escisiones, para formar una etapa de ocho células, luego una blástula hueca. Durante un proceso llamado gastrulación, la blástula se pliega hacia adentro para formar una cavidad en la gastrulación.

    El papel de los genes homeobox (Hox) en el desarrollo animal

    Desde principios del siglo XIX, los científicos han observado que muchos animales, desde los muy simples hasta los complejos, compartían morfología y desarrollo embrionarios similares. Sorprendentemente, un embrión humano y un embrión de rana, en cierta etapa del desarrollo embrionario, parecen notablemente similares. Durante mucho tiempo, los científicos no entendieron por qué tantas especies animales se veían similares durante el desarrollo embrionario, pero eran muy diferentes como adultos. Cerca de finales del siglo XX, se descubrió una clase particular de genes que dictan la dirección del desarrollo. Estos genes que determinan la estructura animal se denominan “genes homeóticos”. Contienen secuencias de ADN llamadas homeobox, con secuencias específicas denominadas genes Hox. Esta familia de genes se encarga de determinar el plan general del cuerpo: el número de segmentos corporales de un animal, el número y colocación de apéndices, y la direccionalidad cabeza-cola del animal. Los primeros genes Hox que se secuenciaron fueron los de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). Una sola mutación Hox en la mosca de la fruta puede resultar en que un par extra de alas o incluso apéndices crezcan a partir de la parte “incorrecta” del cuerpo.

    Hay muchos genes que juegan un papel en el desarrollo morfológico de un animal, pero los genes Hox son muy poderosos porque pueden activar o desactivar un gran número de otros genes. Los genes Hox hacen esto codificando factores de transcripción que controlan la expresión de muchos otros genes. Los genes Hox son homólogos en el reino animal: las secuencias genéticas y sus posiciones en los cromosomas son notablemente similares en la mayoría de los animales (por ejemplo, gusanos, moscas, ratones, humanos) debido a su presencia en un ancestro común. Los genes Hox han sufrido al menos dos eventos de duplicación durante la evolución animal: los genes adicionales permitieron que evolucionaran tipos de cuerpos más complejos.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Genes Hox: Los genes Hox son genes altamente conservados que codifican factores de transcripción que determinan el curso del desarrollo embrionario en animales. En vertebrados, los genes se han duplicado en cuatro grupos: Hox-A, Hox-B, Hox-C y Hox-D. Los genes dentro de estos grupos se expresan en ciertos segmentos del cuerpo en ciertas etapas de desarrollo. Aquí se muestra la homología entre los genes Hox en ratones y humanos. Observe cómo la expresión del gen Hox, como se indica con el sombreado naranja, rosa, azul y verde, ocurre en los mismos segmentos del cuerpo tanto en el ratón como en el humano.

    Contribuciones y Atribuciones

    • Colegio OpenStax, Biología. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44654/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 13 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
    • existentes. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/extant. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • plan corporal. Proporcionado por: Wikipedia. Ubicado en: es.wikipedia.org/wiki/Body%20Plan. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • heterótrofo. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/heterotroph. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 13 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
    • Parazoa. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/Parazoa. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • Colegio OpenStax, Biología. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
    • Eumetazoa. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/Eumetazoa. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • tejido epitelial. Proporcionado por: Wikipedia. Ubicado en: es.wikipedia.org/wiki/Epitelial%20Tissue. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 13 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
    • Esponjas en Mar Caribe, Islas Caimán. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Fi... an_Islands.jpg. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • Colegio OpenStax, Biología. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest...ol11448/latest. Licencia: CC BY: Atribución
    • Sin límites. Proporcionado por: Boundless Learning. Ubicado en: www.boundless.com//biology/de... 5-42bc0b4412de. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • blástula. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/blastula. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • metamorfosis. Proporcionado por: Wikcionario. Ubicado en: es.wiktionary.org/wiki/metamorfosis. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 13 de noviembre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest/. Licencia: CC BY: Atribución
    • Esponjas en Mar Caribe, Islas Caimán. Proporcionado por: Wikimedia. Ubicado en: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Sponges_en_Caribbean_sea, _Cayman_Islands.jpg. Licencia: CC BY-SA: Atribución-CompartirIgual
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest...e_27_01_03.jpg. Licencia: CC BY: Atribución
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest...e_27_01_04.png. Licencia: CC BY: Atribución
    • OpenStax College, Características del Reino Animal. 17 de octubre de 2013. Proporcionado por: OpenStax CNX. Ubicado en: http://cnx.org/content/m44655/latest...e_27_01_02.jpg. Licencia: CC BY: Atribución

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