Embrión

Un embrión es la etapa inicial de desarrollo de un organismo multicelular . En general, en los organismos que se reproducen sexualmente , el desarrollo embrionario es la parte del ciclo de vida que comienza justo después de la fertilización y continúa a través de la formación de estructuras corporales, como tejidos y órganos. Cada embrión comienza a desarrollarse como un cigoto , una sola célula resultante de la fusión de gametos (es decir, la fertilización de un óvulo femenino por un espermatozoide masculinocélula). En las primeras etapas del desarrollo embrionario, un cigoto unicelular sufre muchas divisiones celulares rápidas, llamadas clivaje , para formar una blástula , que se parece a una bola de células. A continuación, las células de un embrión en etapa de blástula comienzan a reorganizarse en capas en un proceso llamado gastrulación . Cada una de estas capas dará lugar a diferentes partes del organismo multicelular en desarrollo, como el sistema nervioso, el tejido conectivo y los órganos .

Embrión
Embrión 7 semanas después de la concepción.jpg
Un embrión humano masculino, de siete semanas
o nueve semanas de edad gestacional.
Identificadores
TEE1.0.2.6.4.0.5
Terminología anatómica
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Un humano de reciente desarrollo se refiere típicamente como un embrión hasta la novena semana después de la concepción, cuando se habla entonces de un feto . En otros organismos multicelulares, la palabra "embrión" se puede utilizar de manera más amplia para cualquier etapa temprana del desarrollo o del ciclo de vida antes del nacimiento o la eclosión .

Atestiguada por primera vez en inglés a mediados del siglo XIV , la palabra embryon deriva del latín medieval embrión , a su vez del griego ἔμβρυον ( embruon ), lit. "joven", [1] que es el neutro de ἔμβρυος ( embruos ), lit. "creciendo en", [2] de ἐν ( en ), "en" [3] y βρύω ( bruō ), "hinchar, estar lleno"; [4] la forma latinizada adecuada del término griego sería embrión .

Embriones de animales

Desarrollo embrionario de la salamandra, alrededor de la década de 1920.
Embriones (y un renacuajo ) de la rana arrugada ( Rana rugosa )

En los animales, la fertilización comienza el proceso de desarrollo embrionario con la creación de un cigoto, una sola célula resultante de la fusión de gametos (por ejemplo, óvulo y esperma). [5] El desarrollo de un cigoto en un embrión multicelular procede a través de una serie de etapas reconocibles, a menudo divididas en clivaje, blástula, gastrulación y organogénesis. [6]

La escisión es el período de divisiones celulares mitóticas rápidas que ocurren después de la fertilización. Durante la escisión, el tamaño total del embrión no cambia, pero el tamaño de las células individuales disminuye rápidamente a medida que se dividen para aumentar el número total de células. [7] La escisión da como resultado una blástula. [6]

Dependiendo de la especie, un embrión en etapa de blástula puede aparecer como una bola de células en la parte superior de la yema o como una esfera hueca de células que rodean una cavidad media. [8] Las células del embrión continúan dividiéndose y aumentando en número, mientras que las moléculas dentro de las células, como los ARN y las proteínas, promueven activamente procesos clave de desarrollo como la expresión génica, la especificación del destino celular y la polaridad. [9]

La gastrulación es la siguiente fase del desarrollo embrionario e implica el desarrollo de dos o más capas de células (capas germinales). Los animales que forman dos capas (como Cnidaria ) se denominan diploblásticos, y los que forman tres (la mayoría de los demás animales, desde gusanos planos hasta humanos) se denominan triploblásticos. Durante la gastrulación de los animales triploblásticos, las tres capas germinales que se forman se denominan ectodermo , mesodermo y endodermo . [8] Todos los tejidos y órganos de un animal maduro pueden rastrear su origen hasta una de estas capas. [10] Por ejemplo, el ectodermo dará lugar a la epidermis de la piel y el sistema nervioso, [11] el mesodermo dará lugar al sistema vascular, los músculos, los huesos y los tejidos conectivos, [12] y el endodermo dará lugar a los órganos del sistema digestivo y al epitelio del sistema digestivo y respiratorio. [13] [14] Muchos cambios visibles en la estructura embrionaria ocurren durante la gastrulación a medida que las células que componen las diferentes capas germinales migran y hacen que el embrión previamente redondo se pliegue o invagine en una apariencia de copa. [8]

Pasada la gastrulación, un embrión continúa desarrollándose hasta convertirse en un organismo multicelular maduro al formar las estructuras necesarias para la vida fuera del útero o el óvulo. Como sugiere el nombre, la organogénesis es la etapa del desarrollo embrionario cuando se forman los órganos. Durante la organogénesis, las interacciones moleculares y celulares inducen a ciertas poblaciones de células de las diferentes capas germinales a diferenciarse en tipos de células específicas de órganos. [15] Por ejemplo, en la neurogénesis, una subpoblación de células del ectodermo se segrega de otras células y se especializa aún más para convertirse en el cerebro, la médula espinal o los nervios periféricos. [dieciséis]

El período embrionario varía de una especie a otra. En el desarrollo humano, el término feto se usa en lugar de embrión después de la novena semana después de la concepción, [17] mientras que en el pez cebra , el desarrollo embrionario se considera terminado cuando se hace visible un hueso llamado cleithrum . [18] En los animales que nacen de un huevo, como las aves, normalmente ya no se hace referencia a un animal joven como embrión una vez que ha nacido. En los animales vivaparosos (animales cuya descendencia pasa al menos algún tiempo desarrollándose dentro del cuerpo de un padre), la descendencia generalmente se conoce como un embrión mientras está dentro del padre, y ya no se considera un embrión después del nacimiento o salida del padre. Sin embargo, el grado de desarrollo y crecimiento logrado dentro de un huevo o padre varía significativamente de una especie a otra, tanto que los procesos que tienen lugar después de la eclosión o el nacimiento en una especie pueden tener lugar mucho antes de esos eventos en otra. Por lo tanto, según un libro de texto, es común que los científicos interpreten el alcance de la embriología de manera amplia como el estudio del desarrollo de los animales. [8]

Embriones vegetales

El interior de una semilla de Ginkgo , mostrando el embrión.

Las plantas con flores ( angiospermas ) crean embriones después de la fertilización de un óvulo haploide con polen . El ADN del óvulo y el polen se combinan para formar un cigoto monocelular diploide que se convertirá en un embrión. [19] El cigoto, que se dividirá varias veces a medida que avanza a lo largo del desarrollo embrionario, es una parte de una semilla . Otros componentes de la semilla incluyen el endospermo , que es un tejido rico en nutrientes que ayudará a sostener el embrión de la planta en crecimiento, y la cubierta de la semilla, que es una cubierta exterior protectora. La primera división celular de un cigoto es asimétrica , lo que da como resultado un embrión con una célula pequeña (la célula apical) y una célula grande (la célula basal). [20] La pequeña célula apical eventualmente dará lugar a la mayoría de las estructuras de la planta madura, como el tallo, las hojas y las raíces. [21] La célula basal más grande dará lugar al suspensor, que conecta el embrión con el endospermo para que los nutrientes puedan pasar entre ellos. [20] Las células del embrión vegetal continúan dividiéndose y progresando a través de etapas de desarrollo llamadas así por su apariencia general: globular, corazón y torpedo. En la etapa globular, se pueden reconocer tres tipos de tejidos básicos (dérmico, del suelo y vascular). [20] El tejido dérmico dará lugar a la epidermis o la cubierta exterior de una planta, [22] el tejido triturado dará lugar al material vegetal interno que funciona en la fotosíntesis , el almacenamiento de recursos y el soporte físico, [23] y el tejido vascular dan lugar a tejido conectivo como el xilema y el floema que transportan líquidos, nutrientes y minerales por toda la planta. [24] En la etapa del corazón, se formarán uno o dos cotiledones (hojas embrionarias). Los meristemos (centros de actividad de las células madre ) se desarrollan durante la etapa de torpedo y eventualmente producirán muchos de los tejidos maduros de la planta adulta a lo largo de su vida. [20] Al final del crecimiento embrionario, la semilla generalmente permanecerá inactiva hasta la germinación. [25] Una vez que el embrión comienza a germinar (crecer a partir de la semilla) y forma su primera hoja verdadera, se le llama plántula o plántula. [26]

Las plantas que producen esporas en lugar de semillas, como briofitas y helechos , también producen embriones. En estas plantas, el embrión comienza su existencia adherido al interior del arquegonio en un gametofito parental a partir del cual se generó el óvulo. [27] La pared interna del archegonium se encuentra en estrecho contacto con el "pie" del embrión en desarrollo; este "pie" consiste en una masa bulbosa de células en la base del embrión que puede recibir nutrición de su gametofito original. [28] La estructura y el desarrollo del resto del embrión varía según el grupo de plantas. [29]

Dado que todas las plantas terrestres crean embriones, se las conoce colectivamente como embriofitos (o por su nombre científico, Embryophyta). Esto, junto con otras características, distingue a las plantas terrestres de otros tipos de plantas, como las algas , que no producen embriones. [30]

Procesos biologicos

Los embriones de numerosas especies de plantas y animales se estudian en laboratorios de investigación biológica de todo el mundo para aprender sobre temas como las células madre , [31] evolución y desarrollo , [32] división celular , [33] y expresión genética . [34] Ejemplos de descubrimientos científicos realizados durante el estudio de embriones que recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina incluyen el organizador Spemann-Mangold , un grupo de células descubiertas originalmente en embriones de anfibios que dan lugar a tejidos neurales, [35] y genes que dan lugar a segmentos corporales descubiertos en embriones de mosca Drosophila por Christiane Nüsslein-Volhard y Eric Wieschaus . [36]

Tecnología de reproducción asistida

La creación y / o manipulación de embriones mediante tecnología de reproducción asistida (ART) se utiliza para abordar los problemas de fertilidad en humanos y otros animales, y para la cría selectiva en especies agrícolas. Entre los años 1987 y 2015, las técnicas de ART, incluida la fertilización in vitro (FIV), fueron responsables de aproximadamente 1 millón de nacimientos humanos solo en los Estados Unidos. [37] Otras tecnologías clínicas incluyen el diagnóstico genético preimplantacional (DGP), que puede identificar ciertas anomalías genéticas graves, como la aneuploidía , antes de seleccionar embriones para su uso en FIV. [38] Algunos han propuesto (o incluso han intentado - ver el asunto He Jiankui ) la edición genética de embriones humanos a través de CRISPR-Cas9 como una vía potencial para prevenir enfermedades; [39] sin embargo, esto ha sido recibido con una condena generalizada por parte de la comunidad científica. [40] [41]

Las técnicas de ART también se utilizan para mejorar la rentabilidad de las especies de animales agrícolas, como las vacas y los cerdos, al permitir la cría selectiva de los rasgos deseados y / o aumentar el número de crías. [42] Por ejemplo, cuando se les permite reproducirse de forma natural, las vacas suelen producir un ternero por año, mientras que la FIV aumenta el rendimiento de las crías a 9-12 terneros por año. [43] La FIV y otras técnicas de ART, incluida la clonación mediante transferencia nuclear de células somáticas entre especies (iSCNT), [44] también se utilizan para intentar aumentar el número de especies vulnerables o en peligro, como los rinocerontes blancos del norte , [45] guepardos , [46] y esturiones . [47]

Crioconservación de la biodiversidad vegetal y animal

La crioconservación de recursos genéticos implica recolectar y almacenar los materiales reproductivos, como embriones, semillas o gametos, de especies animales o vegetales a bajas temperaturas con el fin de preservarlos para uso futuro. [48] Algunos esfuerzos de crioconservación de especies animales a gran escala incluyen " zoológicos congelados " en varios lugares del mundo, incluido el Arca congelada del Reino Unido , [49] el Centro de cría de vida silvestre árabe en peligro de extinción (BCEAW) en los Emiratos Árabes Unidos, [ 50] y el Instituto para la Conservación del Zoológico de San Diego en los Estados Unidos. [51] [52] A partir de 2018, había aproximadamente 1,700 bancos de semillas utilizados para almacenar y proteger la biodiversidad vegetal, particularmente en caso de extinción masiva u otras emergencias globales. [53] La Bóveda Global de Semillas de Svalbard en Noruega mantiene la colección más grande de tejido reproductivo de plantas, con más de un millón de muestras almacenadas a -18 ° C (0 ° F). [54]

Se conocen embriones de animales fosilizados del Precámbrico y se encuentran en gran número durante el período Cámbrico . Incluso se han descubierto embriones de dinosaurios fosilizados . [55]

  • Pérdida de embriones
  • Embriogénesis vegetal
  • El embarazo
  • Desarrollo prenatal
  • Fertilización en vitro
  • Proembrión
  • Aborto espontáneo
  • Aborto

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  • Embriología UNSW - Sitio web educativo
  • Una galería de embriología comparada
  • Embriología 4-H, Extensión de la Universidad de Nebraska-Lincoln en el condado de Lancaster
  • Video con embrión de un tiburón gato con manchas pequeñas dentro del huevo en YouTube
Precedido por
Zygote

Embrión de desarrollo animal
Sucedido por
feto , cría , larva