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Capítulos 8 y 9:Desarrollo y Plan Corporal
8-1
Dr. Fernando J. Bird-PicóDepartamento de Biología
Recinto Universitario de Mayagüez
Preformación versus Epigénesis
� Preformación� Intentos en siglos 17 y 18 de explicar el desarroll o � Homúnculo: Concepto de existencia de adulto en
miniatura en óvulo o espermatozoide esperando “desdoblarse ”
� Kaspar Friederich Wolff (1735-1794)� Demuestra que no hay criatura preformada en huevo
de gallina� Material granular no diferenciado se ordena en dos
capas inicialmente� Capas se engrosan, luego adelgazan y finalmente se
doblan sobre sí para producir embrión� Llamó este proceso epigénesis- “orígen sobre o
después ”- óvulo fecundado contiene los materiales necesarios para desarrollo y es dirigido por fuerzas desconocidas
� Desarrollo e s una series de cambios progresivos e n un individuo desde suscomienzos hasta la madurez(reproductiva)
� Comienzo: cigoto comienzasegmentación mitótica para producir embrión multicelular
� La diversidad celular en el embrión en desarrollo ocurrecomo resultado de “jerarquíade decisiones durante el desarrollo ”
Desarrollo � En el erizo de mar (F. Echinodermata)
se forma membrana de fecundación:� Cuando una enzima de un grano
cortical ocasiona endurecimientode envoltura vitelina
� Actúa como una barrera físicapermanente que impide entrada de otros espermatozoides evitandopolispermia
� En los mamíferos no hay membrana de fecundación� Reacción cortical libera enzimas
que modifican superficie del óvuloimpidiendo que otrosespermatozoides se unan
Fecundación
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Segmentación y desarrollo temprano
� Segmentación� Células embrionarias se
dividen repetidamente� Cada división con células
más pequeñasinicialmente - blastómeros
� Un eje animal-vegetal es visible en el embrión antes de que comience la segmentación� Polo vegetal -formado por la
presencia de yema en sólo un extremo
� Polo animal - región que contiene la mayoría de citoplasma
� Establece la polaridad en el embrión� Segmentación es normalmente una
serie de divisiones ordenadas formando un surco de segmentación distinto
� Puede verse afectada por� Cantidad y distribución de la yema
presente� Los genes que controlan la simetría de
la segmentación
Segmentación y desarrollo temprano
Segmentación y desarrollo temprano
� Cantidad y distribución de vitelo afectan la segmentación
� Huevos isolecíticos(microlecíticos):� Muy poco vitelo distribuido de
manera uniforme en el citoplasma� Segmentación es holoblástica
� Surco de segmentación se extiendecompletamente a través del huevo
� Dirección de división puede serradiales, en espiral o de rotación
� Se encuentra en equinodermos, tunicados, cefalocordata, moluscos y mamíferos
8-7
Segmentación y desarrollo temprano
� Huevos mesolecíticos� cantidad moderada de vitelo
concentrada en el polo vegetal� La segmentación es
holoblástica� Surco de segmentación se
extiende completamente a través del huevo
� Segmentación lenta en polo vegetal rico en vitelosiguiendo una dirección radial
� Se produce en los anfibios
8-8
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Segmentación y desarrollo temprano
� Huevos centroleciticos� Gran parte de vitelo
concentrado en el centro� La segmentación es
meroblástica� surco de segmentación no
corta a través de toda el vitelo
� segmentación superficial restringe la segmentaciónal borde citoplásmico del huevo
� En artrópodos comoinsectos
Segmentación y desarrollo temprano
� Huevos telolecíticos� Gran parte de vitelo
concentrado en polo vegetal� La segmentación es
meroblástica� surco de segmentación no
corta a través del vitelopesado
� segmentación se limita a un disco estrecho en la parte superior del vitelo siguiendouna dirección discoidal
� En aves, reptiles, peces, y la mayoría de los anfibios
Segmentación y desarrollo temprano
� Patrones de desarrollosobre la base de cantidad de yema� desarrollo indirecto
� Embriones a larvas primero y luego al adulto
� Poco vitelo, asociado con loshuevos isolecíticos y mesolecíticos
� desarrollo directo� De embrión a copia de adulto en
miniatura� Mucho vitelo, asociada con los
huevos telolecíticos
8-11 8-12
Figure 8.11 A generalized developmental sequence showing formation of three germ layers and two body cavities that persist into adulthood.
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� Formación de tracto digestivo completo� formado por movimiento de invaginación del
arquenterón hasta fusionarse con el ectodermo de la gástrula
� Capas del ectodermo y endodermo se unen para formar tubo endodermal (tubo digestivo).
� Tubo digestivo es rodeado por el blastocelo . � Tubo digestivo tiene dos aberturas:
� Blastoporo (original)� Segunda abertura se forma a partir de la fusión del
arquenterón con el ectodermo
Desarrollo luego de segmentación Desarrollo luego de segmentación
� Formación del mesodermo� Se forma de dos maneras
� Proliferación de células cerca del borde del blastoporo en el espacio entre arquenterón y la pared del cuerpo exterior
� Evaginación de la región central de la pared arquenterón en el espacio entre la arquenterón y la pared del cuerpo exterior
� Mesodermo se convierte en la tercera capa germinal y formas entre el endodermo y el ectodermo
� Animales diploblásticos tienen dos capas germinales
� Animales triploblásticos tienen tres capas geminales
8-14
Desarrollo luego de segmentación
� Formación del celoma� Celoma
� cavidad del cuerpo rodeado de mesodermo
� Tipos de cavidad celómica dentro del mesodermo:
� Esquizocelia (por división del mesodermo)
� Enterocelia (por evaginación de mesodermo a partir de endodermo)
� Ambos tipos de cavidades celómicas son funcionalmente equivalentes
� formación celoma es un carácter hereditario y puede ser usado como evidencia de ascendencia compartida
8-15
Desarrollo luego de segmentación
� Al terminar formación de celoma, el cuerpo tiene tr es capas germinales:� Ectodermo (capa externa)� Mesodermo (capa media)� Endodermo (capa interna)
� Forma dos cavidades:� cavidad intestinal (tracto gastrointestinal)� celoma lleno de líquido (espacio corporal)
� Mesodermo alrededor del celoma produce capas de mús culos y partes internas del cuerpo
� Todas las otras estructuras se derivan de una de la s tres capas germinales
8-16
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Patrones de desarrollo
� Dos grandes grupos de animales triploblásticos� Protostomia (primera boca)� Deuterostomia (ano primero)
� Los grupos se identifican por un conjunto de cuatro caracteres de desarrollo� patrones de segmentación� cómo se determina el destino de cada célula� destino del blastoporo� la formación de mesodermo
8-17
Patrones de desarrollo
� Mayoría de los deuterostomios poseen especificación condicional, lo que lleva al desarrollo regulativo� Destino de cada célula depende de las
interacciones con las células vecinas� Los primeros blastómeros son capaces
de producir un embrión entero si se separan de las otras células
� Blastómeros restantes pueden compensar la falta de células
� Al igual que en los gemelos idénticos humanos cuando primeros blastómeros son separado y forman individuos separados
8-18
Patrones de desarrollo
� Variaciones de segmentación enDeuterostomia� La segmentaciónradial es
característica de los Deuterostomados(equinodermos y cordados)
� Segmentación bilateral� Características de las ascidias
(Tunicados)� Eje anterior-posterior se establece
antes de la fecundación por la distribución asimétrica de loscomponentes citoplasmáticos
� Primer surco de segmentación pasa a través del eje animal-vegetal y divide el citoplasma asimétricamentedistribuidos entre dos blastómeros
� Determina el futuro lado derecho e izquierdo de la simetría bilateral
8-19
Patrones de desarrollo
� Segmentación rotacional� Características de los mamíferos con
los huevos isolecíticos� La segmentación holoblástica es
más lenta en los mamíferos que en cualquier otro grupo de animales
� Primera división de segmentación pasa a través del eje animal y vegetal produce dos blastómeros celulares
� Durante la segunda división de la segmentación
� Uno de blastómeros divide por el eje animal-vegetal (meridionalmente)
� El otro blastómero divide entonces perpendicular al eje animal-vegetal (ecuatorial)8-20
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Patrones de desarrollo
� Segmentación discoidal� Ocurre en huevos telolecíticos
(reptiles, aves, peces la mayoría)� Gran masa de vitelo en cada huevo� La segmentación se limita a un
pequeño disco de citoplasma que está encima del vitelo
� Surcos de segmentación tempranatallan el disco en una sola capa de células llamadas blastodermo
� Segmentación adicional divide blastodermo en cinco a seis capasde células
8-21
Gastrulación en los anfibios
(anamniotas)
Huevo amnióticoo cleidoico Membranas extra-embrionarias en las aves
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Segmentación en Mammalia
Gastrulación en las tres subclases de
Mammalia
Formación del disco embriónico en los mamíferos
placentados
Membranas extraembrionarias en los mamíferos placentados
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8-29
Figure 8.26 Early development of the human embryo and its four
extraembryonic membranes.
8-30
Figure 8.27 Derivatives of the primary germ layers in mammals.
Nuevos Planes Corporales
� Zoólogos reconocen 34 filos principales de animales multicelulares vivientes� Estos son los sobrevivientes de unos 100 filos que
evolucionaron desde hace unos 600 millones de años durante la explosión del Cámbrico
� Todos los planes corporales principales evolucionaron en unos pocos millones de años por medio de procesos de selección y adaptación
� Uniformidad básica de todo organismo viviente se debe a ancestro común y arquitectura celular similar
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Organización jerárquica de estructura animal
� Vida: organizada de formas simples a complejas� Progresión evolutiva: cada grupo está dispuesto pa ra ser más complejo que el
anterior
� Cinco grados de Organización� Grado Protoplásmico de Organización
� grupos unicelulares son los organismos eucariotas m ás simples; realiza todas las funciones básicas de la vida dentro de una sola cél ula como el Paramecium
� Grado celular de la Organización� Forma organismos multicelulares como los metazoos- Volvox� Tiene mayor complejidad estructural mediante la com binación de células en
agregados más grandes.� Las células son partes especializadas de todo el org anismo, pero no pueden vivir
solas� Las células demuestran la división del trabajo y ll evar a cabo tareas especializadas
anteriormente realizados por componentes subcelulare s de organismos unicelulares.
8-33
Organización jerárquica de estructura animal
� Organización de tejidos célulares� Las células se agrupan en patrones definidos o capa s para
realizar una función común como una unidad coordina da denomina tejido.
� La mayoría de las células todavía pueden estar disp ersos por todo el cuerpo.
� Los animales se llaman metazoos como esponjas y medusas que representan a este grupo.
� Debido a la estructura única de las esponjas, algun os científicos todavía clasifican en el nivel celular más que a nivel celular de los tejidos.
8-34
Organización jerárquica de estructura animal
� Nivel de Organización Tejido-Órgano� tejidos agregados montan ahora en unidades funciona les
más grandes llamados órganos� Órganos pueden estar compuestos de más de un tipo d e
tejido y se han especializado funciones� El corazón está rodeado por los tejidos conectivos
� Representado por gusanos planos
� Nivel de Organización Órgano-Sistema� Varios órganos trabajan juntos para realizar una fu nción
común para la supervivencia del animal� Considerado el más alto nivel de organización y aso ciado
con la mayoría de animales phylum complejo como nemertinos, cangrejos, y los cordados
8-35
Plan corporal de animales
� Planes corporales de los animales son diferentes en:� Grado de organización� la simetría del cuerpo� Número de capas embrionarias� Número de cavidades corporales
� La simetría es el equilibrio de las proporciones y la correspondencia de tamaño y forma de las partes en lados opuestos de un plano medio
� Tipos de animal Simetría� Esférica: en forma de bola� Radial: tubo- o un florero� Bilateral: lados derecho e izquierdo
8-36
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Plan corporal de animales
� Simetría esférica� Cualquier plano que pasa por el centro y divide el cuerpo en dos mitades
de espejo� El más adecuado para flotar y rodando� Se encuentra en formas unicelulares, pero rara en a nimales grandes
� Simetría radial� Cuerpo dividido en mitades similares en más de dos planos que pasan a
través del eje longitudinal� Encontrado en las esponjas, medusas, erizos de mar, y grupos
relacionados� Extremo del cuerpo tubular forma la boca (superfici e oral), mientras que el
extremo opuesto forma disco basal (superficie abora l)
8-37
Plan corporal de animales
� Simetría biradial� forma variante simetría radial� Sólo dos planos que pasan por
el eje longitudinal que produce mitades de espejo
� Por lo general, sésiles, flotando libremente, o de nado débil como ctenóforos
� Sin extremo anterior o posterior� Puede interactuar con el medio
ambiente en todas las direcciones
8-38
Plan corporal de animales
� Simetria bilateral� Organismo dividido a lo largo de un plano
sagital en dos porciones de espejo que forman mitades derecha e izquierda
� Mucho más adecuados para el movimiento direccional (hacia delante) lo cual es ventajoso para un animal en movimiento con la cabeza en porción anterior
� Asociado con cefalización que es la diferenciación de una región de la cabeza y la concentración de los tejidos nerviosos y órganos de los sentidos en la zona frontal
� También tiene la boca en región anterior para permitir la alimentación y la detección de presas más eficiente
8-39
Cavidades corporales y capas germinales
� Cavidad corporal� espacio interno representado por la
cavidad intestinal y cavidad de celoma llena de líquido que amortig ūa y protege los órganos internos
� Depende de formación de bolsas mesodérmicas durante la gastrulación
� Tipos de cavidades corporales� Acelomado: ninguna cavidad corporal� Pseudocelomado: cavidad corporal
parcial� Celomado: cavidad corporal
verdadera
8-40
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Cavidades corporales y capas germinales
� Esponjas: no has gástrula; no tiene organización de tejido
� Otros filos animales:� Desarrollo de blástula a gástrula� Invaginación de células de la superficie forman
la arquenterón o intestino primitivo� Apertura de arquenterón es el blastoporo y se
convierte en la boca o el ano� Embrión tiene ahora dos cavidades- y
blastocele y tubo digestivo� Interior del tubo digestivo está forrado por
endodermo� La capa externa de las células es ectodermo� Zona media llena de mesodermo
8-41
Figure 9.3 Mesoderm resides in different parts of the gastrula.
Enterocelia
Esquizocelia
9-43
Figura 9.5 Secuenciasdiferentes de desarrollo enanimales diploblásticosversus triploblásticos.
Diseño de tubo digestivo y segmentación corporal
� Tipos de diseño de intestino� Algunos diploblásticos y triploblásticos forman
cavidad intestinal ciega o incompleta� Misma abertura para la entrada de alimentos y salid a de
desechos
� La mayoría de los grupos de animales comunes forman un intestino completo
� Permite el flujo unidireccional de la comida de la boca al ano� Tubo dentro de otro tubo: diseño es muy adaptable a los
diferentes tipos de alimentos
8-44
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Diseño de tubo digestivo y segmentación corporal
� Metamerismo (segmentación corporal)� repetición de serie de segmentos del cuerpo similar es a lo
largo de eje longitudinal del cuerpo� Cada segmento es un metámero o somite que contiene
estructuras internas y externas de varios sistemas de órganos vitales
� Los segmentos pueden ser vistos durante el desarrol lo temprano y también aparecen características ectodérmicas y la pared corporal como superficiales en adultos
� Permite una mayor movilidad del cuerpo y la complej idad de la estructura y función
� Se encuentra en anélidos, artrópodos y cordados
8-45 9-46Figure 9.6 Phyla with segmentation.
Tamaño corporal y complejidad
� La evolución de los grandes tamaños corporales� Más niveles complejos de organización
permiten metazoos y promover grandes tamaños corporales
� Los problemas de grandes tamaños corporales:
� Como cuerpo aumenta de tamaño, hay menos área de superficie en comparación con el volumen, porque la zona de superficie aumenta con el cuadrado de la longitud del cuerpo y volumen aumenta como el cubo de la longitud del cuerpo.
� Por lo tanto, los animales grandes tienen área de superficie inadecuada para proporcionar la respiración y de nutrientes a las células de flujo de profundidad en el cuerpo.
8-47
Tamaño corporal y complejidad
� Soluciones al problema de superficie a volúmen.� El plegado e invaginación de superficies del cuerpo para
maximizar el área superficial con el tamaño mínimo� El aplanamiento de las formas del cuerpo para permi tir que
todas las células en espacios internos no queden mu y lejos de la superficie
� La mayoría de los organismos grandes utilizan el de sarrollo de mecanismos de transporte interno para mover nutrientes, residuos y gases entre las células y el medio ambiente externo.
� Esto tiene como resultados sistemas de órganos más complejos y más especializados
8-48
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Figura 9.15 Costo neto de “correr” para mamíferos de variostamaños.
Tamaño corporal y complejidad
� Ventajas de ser grande� Amortigüadores contra las fluctuaciones ambientales� Proporciona protección contra los depredadores y promue ve
tácticas ofensivas� A pesar de que los animales grandes necesitan más energía y
oxígeno, el costo de mantener la temperatura del cuerp o es menorpor gramo de peso corporal que en los animales pequeños
� Los costos de energía de mover un gramo de peso corpor al sobreuna distancia dada es menor para los animales más grandes q ue para los animales pequeños
� Por lo tanto, las oportunidades ecológicas son diferen tes para losanimales más grandes en comparación con los más pequeños y son el resultado de una amplia diversificación adaptati va.
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