UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULDAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS EAP GENETICA Y BIOTECNOLOGIA
DESARROLLO EMBRIONARIO EN ERIZO DE MAR (Tetrapygusniger )
BIOLOGIA DEL DESARROLLO
PROFESOR: ALUMNO: HORARIO:
Fernando Retuerto
Renzo Cortez Pacheco Grupo 1 (Miercoles 10-12 am)
INTRODUCCION
En los organismos con reproducción sexual el óvulo es fecundado por el espermatozoide formándose el cigoto, a partir del cual se originará el nuevo individuo. El proceso de fecundación comprende una serie de sucesos que en la mayor parte de los organismos pueden resumirse en:
Activación del espermatozoide (capacitación), que ocurre en respuesta a las secreciones del oviducto (fecundación interna) o al contacto con el medio acuoso (fecundación externa).
Reacción acrosómica que permite que el espermatozoide se abra paso a través de las distintas cubiertas que posee el óvulo hasta la membrana plasmática.
Fusión de las membranas plasmáticas del espermatozoide y del óvulo.
Bloqueo de la polispermia para evitar que un mismo óvulo sea fecundado por más de un espermatozoide
Continuación de la meiosis en caso de que el óvulo expulsado del ovario se encuentre detenido en alguna de las fases del proceso meiótico (en humanos se encuentra en metafase II, mientras que en equinodermos ya ha finalizado la meiosis).
Fusión de los pronúcleos, formándose un núcleo diploide de fecundación, o bien los cromosomas maternos y paternos se ordenan directamente sobre la placa ecuatorial en la primera división de segmentación.
Activación metabólica del huevo y comienzo del desarrollo embrionario.
La práctica realizada se centra en el análisis y monitoreo del desarrollo embrionario en una especie de erizo de mar, Tetrapygus niger desde la fecundación y formación del cigoto hasta la formación de la larva pluteus
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MATERIALES Y METODOS Materiales usados:
Erizos de mar ( Tetrapygus niger )
Agua de mar
Láminas portaobjetos y cubreobjetos
Beakers
Pipetas Pasteur
Láminas portaobjetos
Microscopio
Procedimiento 1. OBTENCION DE GAMETOS Las gónadas de los erizos se encuentran ubicados en la superficie aboral interna; y se distinguen entre sí por el color. Los huevos de esta especie, Tetrapygus niger, son de color granate mientras que el esperma es de color cremoso.
Para obtener las gónadas se colocaron los erizos en placas Petri y se les cortó la región aboral para extraer las gónadas las cuales se colocaron en placas petri una para masculina y la otra para femenina.
Luego se introducen las gónadas femeninas del erizo en un beaker con agua de mar, se agita el agua para que se liberen los gametos tornándose el agua de color rojizo.
En el caso de las gónadas del erizo de mar macho, se agregó una un poco de agua de mar para que los espermatozoides puedan estar en movimiento.
Otro método que permite obtener los gametos consiste en inyectar pequeñas cantidades de solución salina KCl en el celoma del erizo, lo que lo induce a liberar los gametos por el gonoporo.
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Ovocitos 10X
Espermatozoides 40X
Tabla 1. Gametos masculino y femenino vistos al microscopio luego de ser colectados (20/04)
2. FECUNDACION Para que el ovocito sea fecundado se coloca un poco de suspensión de espermatozoides junto con la suspensión de ovocitos para que estén en contacto en el agua de mar. La mezcla se coloca en una lámina portaobjetos y se observa al microscopio. Al ser este un proceso rápido lo que se observa al microscopio ya es el ovocito fecundado rodeado por la membrana de fecundación recién formada, la que se nota en forma de halo transparente.
Ovocito sin fecundar
Ovocito fecundado
Espermatozoides
Membrana de fertilización
Tabla 2. Comparación entre un ovocito sin fecundar y uno fecundado (se nota la membrana de fertilización en el segundo) 20/04 2:44 pm
3. SEGUIMIENTO DEL DESARROLLO EMBRIONARIO Luego de la fecundación, se llevaron a cabo conteos del número de células encontradas; diferenciándolas en los diferentes estadios de desarrollo embrionario. Los resultados se muestran a continuación.
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RESULTADOS
Estadios entre 1 a 4 células 20/04 4:38 pm
Estadio 4 células
Estadio 2 células
Tabla 3. Dos horas después de la fecundación, puede observarse células que han pasado la primera división y otras que aún no 20/04 4:38 pm
Conteo: 1 células (60), 2 células (262 ), 4 células (15) y en total 337 células
Estadios entre 2 a 8 células 20/4 5:53pm
Estadio 2 células
Estadio 4 células
Estadio 8 células
Tabla 4. Tres horas después de la fecundación, puede observarse células que han pasado la primera división y segunda división
Conteo: 14 de una célula; 70 de 2 células, 215 de 4 células, 29 de ocho células y en total 328 células
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20/04 Estadios entre 8 a 32 células. Hora: 19:45
Estadio 16 células Estadio 4 células
Tabla 5. Siete horas después de la fecundación, se pueden observar estadios de 8 a 32 células. Estadios previos a la formación de blástula
La división celular Caracteriza el paso del estado unicelular al estado pluricelular dado por mitosis sucesivas y rápidas que conducen a la formación de la blástula. Cada blastómero sufre una bipartición en células jóvenes. La segmentación es total, igual y meridional hasta la fase de 8 blastómeros, luego se vuelve desigual.
2 blastómeros El primer surco de separación aparece alrededor de una hora treinta después de la fecundación. Una constricción meridional resulta al mismo tiempo que nuevas membranas plasmáticas son elaboradas por los dos primeros blastómeros que nacen.
4-8 blastómeros El segundo surco de separación es también meridiano y perpendicular al primero, separando cuatro células de dimensiones idénticas. El tercer surco de separación es ecuatorial y perpendicular a los dos precedentes. Se forman ocho células similares.
16 blastómeros A partir de la fase 16 blastómeros, las divisiones celulares se convierten en desiguales. En el hemisferio animal, los planes de separación son meridianos y generan ocho células similares. En el hemisferio vegetativo, los planes de separación son latitudinales y claramente compensados hacia el polo vegetativo. Dos clases de células hijas son resultantes: los macrómeros próximos a Ecuador y los micromèros del polo
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Blástula 21/04 10:15 am Blastocele Blastocele
Blástula 21/04 12:40 pm Blastocele
Tabla 6. Blástula, se puede observar el blastocele al interior del embrión.
Blastulación En los embriones con relativamente poco vitelo (huevo oligolecito) -como en el erizo de mar- la segmentación es uniforme, abarca el embrión entero y forma células de tamaño similar. El embrión luego pasa por una etapa de mórula. Luego se crea una cavidad llena de fluido en el centro del embrión, conocida como blastocele. Cuando el blastocele está completamente formado, el embrión se llama blástula y sus células son las blastómeras. La blástula del erizo de mar tiene, aproximadamente, el mismo tamaño que la célula huevo a partir de la cual se desarrolló.
Grafica 1. Comparación entre formación del blastocele en erizo de mar, rana y ave.
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Prisma 22/04 9:40 am Blastoporo
Blastoporo
Prisma 22/04 1:45 pm Ectodermo
Blastoporo
Ectodermo
Blastoporo
Células del mesodermo
Tabla 7. Prisma, se empiezan a formar las capas embrionarias. Se puede notar el blastoporo.
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Gastrulación En el erizo de mar, la gastrulación propiamente dicha comienza con la formación del blastoporo, una abertura en la blástula. Luego, la capa entera de células más próxima al blastoporo se invagina, moviéndose a través del blastocele hacia el polo opuesto y formando el arquenterón que finalmente desarrollará el tubo digestivo. El blastoporo se transformará en el ano. La formación del ano en el blastoporo -o cerca de él- es la característica que define a los deuteróstomos, que incluyen a los equinodermos y a los cordados.
Grafica 2. Proceso de gastrulación, formación del blastoporo y las capas germinales.
Larva pluteus temprana 23/04 1:30 pm
Tabla 8. Larva pluteus
La larva plutéus es nadadora y planctónica. Avanza dirigiendo su cara oral hacia el frente. El pluteus se alimenta con diatomeas planctónicas para luego a través de metamorfosis producir un joven erizo de mar.
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DISCUSION DE RESULTADOS Luego de estimular la fecundación del erizo de mar se observó al microscopio los cambios instantáneos que sufría el cigoto recién fecundado; el cambio principal fue la formación de la membrana de fecundación la cual se vio en forma de halo y que implica el desarrollo de un mecanismo de prevención de la polispermia (Giudice 197 3), también se observó la presencia de varios espermatozoides adheridos a la superficie del cigoto recién fecundado los que no pueden ingresar debido a la formación de esta. Estos procesos incluyen la activación de los gránulos corticales, lo cual constituye un bloqueo mecánico contra la polispermia que llega a activarse cerca de un minuto después de la primera fusión exitosa entre el espermatozoide y el gameto femenino. Conforme las horas fueron avanzando y se realizaban los monitoreos a intervalos de tiempo, se observaron las células realizando clivajes. Cada vez que ocurre una división en la célula, los blastómeros resultantes son de menor tamaño por lo cual Balinsky (1978) afirma que los blastómeros no aumentan de tamaño antes de que empiece la siguiente división, por lo que después de cada división celular, los blastómeros resultantes tienen la mitad del tamaño o riginal En las primeras horas se ven células de 2, 4 y 8 blastómeros dentro de las primeras 3 horas de producida la fecundación. Se hicieron dos conteos del número de células presentes en estadios tempranos y se observó que conforme el tiempo transcurría la proporción de embriones en distintos estadio variaba; disminuyendo los de estadios iniciales (1 y 2 blastómeros) y aumentando los de estadios siguientes (4 y 8 blastómeros), productos del clivaje de los anteriores. Las fases de blástula y gástrula se observaron a las 20 horas y 44 horas después de la fertilización, cuando la gástrula tiene una forma de cono alargado luego del cual aparecen las espículas y se transforma en larva pluteus. (Ruppert y Barnes 1996). En esta especie de erizo no es fácil la observación de estructuras en los diferentes estadios debido a la pigmentación característica presentada, estudios en otras especies como Lytechinus variegatus (Gómez M., 2005) permiten observar claramente el número de células en estadios
tempranos así como la gastrulación y formación del arquenterón debido a que el embrión es más transparente.
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BIBLIOGRAFIA
1. Ivan Fuentes, Claudio Barros, Larval development and metamorphosis of cultured Tetrapygus niger (Echinodermata Echinoidea): an uncommon form of echinoplutei 2. Scott F. Gilbert, Biología del desarrollo 3. Frank J. Dye, Dictionary of Developmental Biology and Embryology 4. M. F. Barker, Echinoderms 2000: Proceedings of the 10th International Conference, Dunedin 5. Giudice, G. 1973. Developmental biology of the sea urchin embryo. Academic Press, New York. London 469 p 6. Olga Gómez M., Alfredo Gómez G. (2005) Desarrollo embrionario y larval de Lytechinus variegatus (Echinoidea: Toxopneustidae) en condiciones de l aboratorio en la Isla de Margarita-Venezuela. Rev. Biol. Trop 53 : 313-318
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