Desarrollo Embrionario en Animales
La función de reproducción es el proceso por el que los seres vivos dan lugar a nuevos seres semejantes a ellos.
Tipos de Reproducción
Existen dos tipos principales de reproducción:
- Reproducción Sexual o Sexuada: Participan dos progenitores, uno de sexo masculino y otro de sexo femenino. Los descendientes son una mezcla de las características de ambos progenitores.
- Reproducción Asexual o Asexuada: Participa un sólo progenitor. Los descendientes son idénticos al progenitor.
Reproducción Asexual
Algunos tipos de reproducción asexual son:
- Bipartición, Escisión o Fragmentación: El progenitor se divide en dos células hijas idénticas más pequeñas que la inicial, pudiéndose generar un individuo completo a partir de una parte de otro individuo. Suelen ser animales con tejidos y órganos poco diferenciados. Los casos más habituales se encuentran en los cnidarios y las estrellas de mar.
- Gemación: El progenitor forma una yema que se divide o duplica para convertirse en un nuevo organismo. Todo comienza con la formación de unas prominencias en el individuo adulto que se conocen como gemas. Cuando estas gemas se van desarrollando, finalmente se originan los nuevos individuos que podrán seguir unidos o separarse definitivamente, dependiendo del animal de que se trate. Además, en muchos casos las gemas están preparadas para sobrevivir en condiciones desfavorables.
- Esporulación: El núcleo de la célula madre se divide en núcleos pequeños (muchos). Se rompe la membrana nuclear de la célula madre formando células hijas. Es un tipo de reproducción asexual muy difícil de encontrar en animales y es mucho más habitual en otros organismos como hongos y plantas. Sin embargo, en algunos invertebrados, como los rotíferos, sí puede tener lugar. Consiste en la formación de unas estructuras de resistencia delante de condiciones adversas para el animal tales como falta de nutrientes o de agua. Estas estructuras se llaman esporas y son capaces de durar mucho tiempo en ambientes inhóspitos.
- Poliembrionía: Es una consecuencia de la capacidad de totipotencia que tienen los embriones en fases tempranas de su desarrollo. Primero se forma un cigoto de manera normal mediante la unión de un espermatozoide y su óvulo. Sin embargo, luego este cigoto se dividirá y dará lugar a diversos embriones que serán genéticamente iguales los unos a los otros.
Hermafroditismo
El hermafroditismo es un término con el cual se designa a los organismos que poseen a la vez órganos reproductivos usualmente asociados a los dos sexos, macho y hembra. Algunos peces pueden cambiar de sexo iniciando su vida con uno y, después de procrear varias veces, transformándose en el otro sexo, en un proceso llamado hermafroditismo secuencial. Como estrategia reproductiva, el hermafroditismo es ideal para animales a los que cuesta encontrar pareja, ya sea por su hábitat, su baja población, su aislamiento o su lenta traslación.
Desarrollo Embrionario y Tipos de Animales
El desarrollo embrionario es un proceso complejo por el cual una célula huevo se transforma, tras la fecundación, en un organismo adulto. Estas transformaciones están controladas por redes de interacción entre genes.
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La fecundación culmina, como sabemos, con la formación del cigoto (denominado a menudo célula huevo o, simplemente, huevo). Los cigotos o células huevo se pueden clasificar, bien en función de la cantidad de vitelo o reservas acumuladas, bien en función de la distribución del vitelo por el citoplasma.
El desarrollo embrionario comienza con la primera división mitótica del cigoto, continúa con la formación de un embrión y concluye con el nacimiento o la salida del cascarón y el inicio de la vida autónoma.
Existen diferentes tipos de animales según cómo se desarrolla el embrión:
- Ovíparos: Son especies que experimentan su inicial formación y desarrollo dentro de un huevo que ha sido fertilizado por el macho de esa variedad zoológica y que ha sido depositado por la hembra. En el caso de ciertas especies, los huevos son fecundados por el macho con su esperma en el momento del apareamiento con la hembra. En el caso de otras especies, el macho rocía los huevecillos que la hembra ha depositado. Dentro de los tipos de animales ovíparos que encontramos en el reino animal cabe destacar el papel de las aves. En este caso es la hembra la que tras la fertilización pone los huevos en el nido, e incluso en los nidos donde habitan otras aves, de modo que son las aves de este nido en cuestión las que deberán de ejercer como padres sustitutos hasta que la cría pueda valerse por sí misma.
- Vivíparos: Son aquellos que tienen su más temprano desarrollo en el interior de la matriz o útero. Este último es un órgano que se encuentra en el aparato reproductor de las hembras y es el lugar en el que se alberga la placenta que nutre a los fetos hasta su nacimiento proporcionándoles oxígeno y nutrientes. Al nacer los animales vivíparos salen del cuerpo de la madre por el conducto vaginal. La gran mayoría de los animales vivíparos son también mamíferos, es decir, después de nacer se alimentan a través de las mamas de su madre, que producen leche. Una excepción curiosa en el apartado de los animales vivíparos es el ornitorrinco, puesto que nace de un huevo, a pesar de tener varias características de los animales vivíparos. Ciertos animales acuáticos también son vivíparos, como los delfines y ballenas. Existe una excepción respecto a las clases de animales que crecen en el interior de una placenta. Se trata de los marsupiales, los cuales no cuentan con este órgano, por lo que el feto es expulsado fuera del vientre antes de tiempo. Además deberá seguir el rastro dejado por la madre hasta llegar a la bolsa a la cual deberá adherirse hasta completar su desarrollo.
- Ovovivíparos: Tienen su formación inicial en huevos ubicados en el interior de la madre. Conforme transitan por el útero, el cascarón del huevo se va fragmentando y al final nacen de manera directa de la madre. Extraña combinación entre ovíparos y vivíparos, los ovovivíparos son animales que atraen especialmente el interés de los científicos. Lo que les diferencia de las criaturas vivíparas es el cascarón que protege al embrión.
En este caso el desarrollo del cigoto tiene lugar en el exterior, fuera de cuerpo de los progenitores. Son ovíparos todos los animales que poseen fecundación externa y algunos con fecundación interna.
¿Qué tienen en común el halcón, la serpiente, el ornitorrinco o la rana? La respuesta es que todos ellos son animales ovíparos, es decir, nacen a partir de huevos.
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No todos los ovíparos son iguales. Algunos peces, anfibios y crustáceos ponen sus huevos sin fecundar. Las hembras liberan los huevos de su cuerpo y la fecundación se produce en el exterior, cuando el macho vierte su esperma. Los embriones se desarrollan en el medio ambiente externo, dentro de los huevos, y se alimentan de las reservas de alimentos presentes en este sistema.
Según el tipo de animal, los huevos pueden ser depositados en la tierra o en el agua. La cantidad de huevos depende de cada especie.
En el Zoo Aquarium de Madrid vive una gran cantidad de animales ovíparos. Entre las aves, encontramos el águila imperial, el alimoche, el loro yaco o el hermoso búho; entre los reptiles, destacan las tortugas verde, caray y boba, la anaconda verde y el lagarto caimán. Y para los amantes de los animales marinos, el mero gigante o el tiburón gris son algunas de las especies que nacen del huevo.
En este caso el embrión se desarrolla en el interior del cuerpo de la madre. Ésta, además de brindarle protección física, contribuye a su desarrollo suministrándole nutrientes y prestándole soporte respiratorio y excretor.
Algunos animales con fecundación interna cobijan a los cigotos en el interior del aparato reproductor femenino hasta que, terminado el desarrollo embrionario, nacen las crías. Las hembras no intervienen en su desarrollo; únicamente aportan protección física.
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Ocurre cuando el huevo se mantiene dentro del cuerpo de la hembra hasta el final del desarrollo embrionario. Es el caso de la serpiente cascabel, en el que una de las funciones del huevo es nutrir al embrión.
Desarrollo Postembrionario
El desarrollo postembrionario, que abarca desde el nacimiento hasta que se alcanza la madurez sexual, puede producirse de dos formas que guardan una estrecha relación con la cantidad de vitelo del huevo (puesto que, como se ha dicho, de ella depende la velocidad de desarrollo embrionario).
- Desarrollo Directo: Se da cuando la cantidad de vitelo es grande, ya que la duración del período embrionario es mayor y los embriones pueden completar totalmente su desarrollo.
- Desarrollo Indirecto: Si hay poco vitelo el desarrollo será más rápido, y se formarán organismos diferentes del adulto (larvas) capaces de alimentarse por ellos mismos y de ir acumulando reservas de nutrientes para "construir" al adulto. Para ello han de sufrir una metamorfosis, es decir, una serie de cambios más o menos drásticos que afectan tanto a su anatomía como a su fisiología, lo que da lugar a una secuencia de organismos de vida libre que culmina en el adulto (los mamíferos, pese a tener óvulos pobres en vitelo, poseen dearrollo directo porque la madre suministra nutrientes al embrión).
La metamorfosis puede ser:
- Sencilla: Como el caso de los anfibios, equinodermos, anélidos, moluscos, la mayoría de los crustáceos y muchos insectos: la larva se transforma en adulto sin pasar por una etapa de inactividad.
- Compleja: Como es el caso de muchos insectos y algunos crustáceos; en tales casos, cuando la larva ha llegado a su máximo desarrollo, tiene una etapa de inactividad llamada pupa.
En los moluscos encontramos una fase larvaria muy peculiar, porque sufren el fenómeno de torsión, que es el giro de la masa visceral sobre el pie y la cabeza.
Interdependencia entre Señalización Celular y Movimientos Morfogenéticos
Durante el desarrollo, las células se comunican mediante moléculas difusibles (muchas de ellas son derivadas directamente de genes concretos) haciendo que las células de partes concretas del embrión se diferencien en tipos celulares concretos (por ejemplo en células del hueso o en células musculares).
El artículo de Isaac Salazar Ciudad sugiere que toda la aparente diversidad de formas de desarrollo conocidas en los animales se puede clasificar en un número pequeño de clases en función del grado y la forma de interdependencia entre la señalización y el movimiento celular. Estas clases, además, se asocian estadísticamente con el plan corporal de los grandes grupos zoológicos y con el tipo de variación morfológica que éstos expresan más frecuentemente.
Así, por ejemplo, muchos invertebrados marinos tienen una interdependencia fuerte entre señalización y movimiento pero, tanto movimientos como señalizaciones, se dan sólo a distancias cortas de uno o pocos diámetros celulares. Esto estaría correlacionado con la relativa simplicidad de los planes corporales de algunos de estos grupos y con la poca variación que exhiben en las fases tempranas de su desarrollo.
En insectos como la mosca del vinagre, por el contrario, muchas partes del cuerpo se desarrollan con una relativa independencia entre la señalización y el movimiento celular. Esto se correlacionaría con la poca variación y la conservación evolutiva del plan corporal de la mosca a lo largo del tiempo evolutivo.
Por el contrario, en vertebrados la señalización y el movimiento son muy interdependientes y se dan, ambos, a grandes distancias. Esto estaría correlacionado con la mayor variabilidad del desarrollo temprano de los vertebrados y en la mayor complejidad aparente de sus planes corporales (en comparación a los invertebrados marinos incluidos en la primera clase).
Esto sugiere que, en la evolución de los vertebrados, desde invertebrados marinos de la primera clase, hubo un cambio en el desarrollo: un aumento en el movimiento celular durante la señalización.
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