Los seres vivos presentan como parte de su ciclo de vida la formación de un cigoto, producto -o no- de la fusión de dos gametos. La evolución del ciclo de vida de una gran parte de dichos seres vivos ha derivado hacia la formación de estructuras intermedias de transición que resultan progresivamente mucho mas complejas estructural y funcionalmente que el simple cigoto unicelular, pero también menos maduras y complejas que un individuo adulto. Estas estructuras, que parten del cigoto y transitan por las primeras etapas del ciclo de vida, culminan en un organismo complejo, al que se le conoce de forma generalizada como embrión.
Como consecuencia de lo anterior, al proceso que sufre el ser vivo entre la formación del cigoto y la del embrión, se le conoce bajo el nombre de embriogénesis o desarrollo embrionario.
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¿Qué es el desarrollo embrionario?
La embriogénesis, o desarrollo embrionario, es un proceso paulatino y transicional de desarrollo y maduración dentro del ciclo de vida -de animales y plantas- que parte del momento en que se restaura la condición diploide de un individuo, producto de la fusión previa de dos gametos haploides durante la fecundación, formando una nueva generación representada por un cigoto unicelular.
Constituye una serie de pasos progresivos, donde la división celular y la organización estructural posteriores a la fecundación culminan con el desarrollo del embrión. Es un proceso altamente coordinado en cuanto a tiempos y patrones de segmentación de las células durante las sucesivas divisiones celulares que se llevan a cabo en cada fase intermedia de desarrollo, finalizando con la formación de un individuo de estructura morfogenética compleja, llamado embrión, cuyo cuerpo presenta en ese punto de desarrollo todas las estructuras que estarán luego presentes en un individuo adulto, y que mantiene su potencial para seguir creciendo, madurando y diferenciándose hasta estar listo para la vida libre e independiente.
En los mamíferos, se suele definir como las primeras etapas de desarrollo de un individuo hasta la formación de un feto, mientras que en algunos animales sin cuido parental, el desarrollo embrionario se produce directamente en el medio ambiente, bien sea acuático (como en peces y anfibios), o en medio terrestre, dentro de un huevo (como en reptiles y aves); aislándose del medio ambiente para transitar la ruta del desarrollo de un individuo capaz de eclosionar y llevar adelante una vida libre como juvenil.
¿En qué consisten los procesos del desarrollo embrionario?
La embriogénesis contempla una serie de procesos genéticos, bioquímicos, fisiológicos, anatómicos y funcionales que llevan a la célula inicial del proceso -el cigoto- hacia la formación progresiva de un individuo pluricelular mucho mas complejo desde el punto de vista anatómico y funcional.
Desarrollo embrionario en animales
Aunque existen diversos modelos de desarrollo embrionario, presentaremos un modelo general correspondiente a los vertebrados. El proceso en animales se desarrolla de la siguiente manera:
- Comienza con la segmentación del cigoto por mitosis, sin aumento evidente de tamaño, produciendo una serie de estructuras transicionales de 2, 4, 8, 16 y 32 células, conocidas finalmente como mórula. El patrón de división varía según el grupo animal, pudiendo ser bilateral, radial, espiral, rotacional o meroblástico (incompleto), entre otros.
- En un segundo periodo de desarrollo -denominado blastulación– se produce un individuo (blástula, 64 células) constituido por una capa de células periféricas (blastómeros), diferenciada casi siempre a su vez en epiblasto e hipoblasto, rodeando a una cavidad central (blastocele).
- Le sigue la polarización interna de la blástula, lo que origina divisiones diferenciales en el espacio, de ahora en adelante.
- A esta etapa le siguen importantes cambios durante la gastrulación, produciéndose tres capas de células a partir de una invaginación inicial polarizada en una zona particular de los blastómeros, penetrando hacia el blastocele, dando origen al ectodermo, mesodermo y endodermo, y a un espacio interno, llamado gastrocele. La estructura producida se conoce como gástrula tridérmica. A partir de este momento, el desarrollo embrionario se diversifica grandemente en sus detalles entre los diferentes grupos de vertebrados, conservando ciertos puntos en común, como:
- El mesodermo es mas activo y se divide en tres zonas, epímero, mesómero e hipómero. Del mesodermo depende la formación de la dermis, la columna vertebral, la mayor parte del sistema renal, la musculatura, el sistema circulatorio y las gónadas.
- El ectodermo dará origen a la epidermis y al tejido neural.
- El endodermo originará los órganos relacionados con el sistema gastrointestinal.
- En mamíferos, el final del proceso de gastrulación incluye la formación extra embriónica de cuatro membranas externas aislantes y protectoras del embrión, conocidas como corion (protección y respiración), amnios (aislamiento líquido), alantoides (respiración y desecho), y el saco vitelino (nutrición).
Desarrollo embrionario en plantas
En las plantas vasculares, el proceso embriogenético también inicia con la formación del cigoto, hasta la formación de un embrión, o joven esporofito, que en gimnospermas y angiospermas se encuentra contenido en una semilla, que representa una estructura de protección, resistencia y dispersión, con el embrión rodeado de la cubierta seminal de origen materno.
Las plantas presentan restricciones en la expresión genética mucho menos marcadas que los animales, por lo que en ellas se suele dar con facilidad procesos reproductivos alternativos o complementarios, tanto in vivo como in vitro, como la formación de cigotos sin la mediación de fecundación. Este proceso se conoce como partenogénesis o agamospermia, si se lleva a cabo in vivo, y embriogénesis somática, si es inducido durante el cultivo in vitro.
Independientemente de su origen, este desarrollo embrionario siguen un patrón mas o menos común de desarrollo morfogenético, comenzando por las mitosis sucesivas en el cigoto, siguiendo patrones de división y morfogénesis precisos, que llevan al joven embrión a transitar por las fases conocidas como forma globular, corazón y torpedo, hasta llegar a un embrión maduro con presencia radícula (raíz embrional), cotiledones (hojas embrionales) y eje embrional (tallo), que emula la estructura de una pequeña planta adulta capaz de germinar e implantarse en el sustrato para completar un nuevo ciclo de vida de la siguiente generación.