El aspecto de la biología que, probablemente, resulta más sorprendente es el de la formación de un organismo completo a partir de una célula. El proceso del desarrollo del embrión está controlado con tanta precisión que toda la organización de las células, tejidos y órganos que caracterizan al adulto proviene de elementos colocados en el sitio justo, unos respecto de otros.
Procesos que intervienen en el desarrollo embrionario
La célula embrionaria inicia su desarrollo repitiendo una serie de procesos:
- Multiplicación celular: se incrementa paulatinamente el número de células que forman el embrión.
- Diferenciación celular: expresión de ciertos genes de la célula, que van a tener gran importancia para su función específica, y restricción de otros. En el desarrollo embrionario, las células cambian tanto de forma como de función. Es un fenómeno progresivo, y normalmente irreversible.
- Migración de células: se produce fundamentalmente en los animales, para formar tejidos y órganos.
- Crecimiento celular: la célula, tras las primeras divisiones, recupera su tamaño inicial.
El desarrollo embrionario temprano
La célula original, normalmente el óvulo fecundado, provisto de una cierta cantidad de vitelo, inicia su desarrollo mediante una segmentación en la que la célula original se divide repetidas veces, nutriéndose a partir de sus propias reservas.
Tipos de segmentación
Dependiendo del tipo de huevo de que se trate y, más concretamente, de la cantidad y situación del vitelo nutritivo se distinguen:
- Segmentación total e igual: se produce en los huevos isolecíticos, que reparten el escaso vitelo que poseen de un modo uniforme en el huevo.
- Segmentación total y desigual: se produce en los huevos heterolecíticos, con escaso vitelo y repartido de forma desigual, que sufre una segmentación algo asimétrica.
- Segmentación parcial y discoidal: en huevos telolecíticos (aves, reptiles y peces), con cantidades mucho mayores de vitelo. La segmentación se produce en una determinada zona, en forma de disco en el polo animal.
- Segmentación parcial y superficial: característica de los huevos centrolecíticos, típicos de la mayoría de los artrópodos. Poseen gran cantidad de vitelo y se produce una segmentación en la superficie.
Primeras fases del desarrollo embrionario en los animales y tipos de segmentación según la cantidad y disposición del vitelo nutritivo.
Fases del desarrollo
- Mórula: las células resultantes de las sucesivas divisiones, los blastómeros, forman la mórula, que gracias a la segmentación tiene un tamaño casi igual al huevo inicial.
- Blástula: tras la segmentación, los blastómeros tienden a colocarse en la parte más externa y dejan libre una cavidad interior, el blastocele. Esta etapa marca el final de la segmentación.
- Gástrula: en esta etapa se producen una serie de migraciones celulares que establecen la forma definitiva y el patrón de desarrollo del embrión. En este proceso, denominado morfogénesis (cuyo mecanismo todavía se conoce poco), se desarrollan las tres grandes capas embrionarias: el ectodermo, el endodermo y el mesodermo, que darán lugar a todos los tejidos y estructuras que conocemos en los animales superiores. A continuación se produce la formación de un surco longitudinal en la capa ectodérmica del embrión. El surco acaba convirtiéndose en un tubo neural, que se despegará del ectodermo y, posteriormente, dará lugar a la espina dorsal y al cerebro.
Las capas embrionarias
- El ectodermo: de él derivarán los epitelios con sus órganos anejos (pelos, plumas glándulas, escamas), el tejido nervioso y los órganos de los sentidos.
- El endodermo: originará el tubo digestivo, pulmones, hígado, páncreas, etcétera.
- El mesodermo: desarrollará el tejido muscular, el corazón y los tejidos conjuntivos y esqueléticos.
El desarrollo embrionario tardío
La fase de gástrula determina el desarrollo embrionario temprano. El embrión tardío se debe convertir en un animal completamente desarrollado antes de su nacimiento. Se forman los tejidos individuales, los órganos y un sistema circulatorio eficiente.
Los mecanismos por los cuales una gástrula similar puede originar un pez, un conejo o un ser humano, dependiendo de los factores genéticos de cada gástrula en cuestión, implican que los sucesos del desarrollo embrionario están programados de forma distinta para cada especie. Comprender cómo se llevan a cabo estos distintos programas es uno de los retos más importantes de la biología del desarrollo.
El desarrollo embrionario en los vegetales
El proceso es más sencillo y presenta mayor continuidad. Las plantas sólo necesitan crecer más alto, en busca de luz, y extender sus raíces para obtener más agua y minerales. Por ello producen órganos como hojas y flores, cuando las necesitan en su ciclo vital.
La célula inicial se encuentra en un meristemo, rodeada de otras células. Tras la primera división, se diferencian el polo apical, que dará lugar al tallo, y el polo basal, del que brotará la raíz. En este momento se ha establecido ya una clara polaridad y dos puntos de crecimiento que irán en direcciones opuestas. Las sucesivas divisiones originarán células que, a medida que se distancien y en función de su situación relativa, sufrirán diferenciaciones. Se transformarán en epidermis, parénquima, vasos conductores, etcétera. Las células que ocupan la situación de la célula inicial, es decir, los meristemos, se mantienen indiferenciadas.
