Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
En determinados animales poco evolucionados, la reproducción asexual, por escisión o gemación, constituye un proceso normal de propagación. Sin embargo, la mayor parte de los grupos animales presentan reproducción sexual que, al igual que en las plantas, constituye la base principal de la renovación genética y de la evolu- ción de las especies. Aunque en algunos casos se da el hermafrodi- tismo, en ellos generalmente hay dos sexos: masculino y femenino. Los órganos reproductores son las gónadas, y la formación de los gametos es precedida siempre por un proceso meiótico, por lo que estos gametos representan la única fase haploide del ciclo biológico diplonte que caracteriza a los animales. En la reproducción sexual tiene lugar primero la fusión de los dos gametos para originar un cigoto (fecundación) y, después, el desarrollo del nuevo individuo, proceso en el que se distinguen dos etapas: la primera, en la que el embrión se forma por completo, es el denominado período embrionario, que termina con el nacimiento. La segunda etapa constituye el período posembrionario y finaliza cuando el organismo alcanza la edad adulta y adquiere la capacidad reproductora. 1. ¿Qué es una célula haploide? ¿Y una diploide? 2. ¿Qué tipo de célula crees que es más evolucionada, la haploide o la diploide? Razona tu respuesta. 3. ¿Los gametos son células haploides o diploides? ¿Por qué tienen esa dotación cromosómica? 4. ¿Cuál es la función de los gametos? 356 La reproducción en los animales16 0B1BGLA.16 5/6/08 11:39 Página 356 La reproducción animal La función de reproducción en los animales presenta las mismas caracterís- ticas generales que hemos estudiado para las plantas. La principal diferencia entre sus ciclos reproductores consiste en que los animales tienen un ciclo diplonte y las plantas, un ciclo diplohaplonte. 16.1. Ciclo vital de un animal: nacimiento, crecimiento, reproducción, envejecimiento y muerte. Los dos tipos de reproducción animal, asexual y sexual, son los siguientes: 357 16. La reproducción en los animales 1 Autofecundación Los dos gametos proceden del mismo individuo Fecundación cruzada Los dos gametos proceden de dos individuos diferentes EscisiónGemación Reproducción asexual Las células reproductoras son células no especializadas Fecundación Dos gametos: uno masculino y otro femenino Partenogénesis Un solo gameto Reproducción sexual Las células reproductoras son gametos Fecundación interna Fecundación externa Los ciclos biológicos y sus venta- jas evolutivas (UNIDAD 7). Recuerda 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 357 Reproducción asexual Se entiende por reproducción asexual aquella en la que los nuevos individuos se originan a partir de células somáticas del progenitor, es decir, a través de células no reproductoras. Es propia de animales poco evolucionados. 358 El reino Animales 2 ¿Por qué los animales que presentan reproducción asexual son poco evolucio- nados? ¿Por qué crees que la reproducción asexual por escisión longitudinal es menos ventajosa que los otros dos tipos? 2 1 ctividades Gemación Consiste en la formación de una evaginación plurice- lular en el cuerpo del animal progenitor. Posterior- mente, estas yemas pueden separarse para originar un individuo adulto, como en el caso de la hidra de agua dulce (en la fotografía), o bien pueden quedar unidas al animal progenitor y dar lugar a colonias, como sucede en los corales. Escisión El organismo progenitor se divide en dos o más porciones, cada una de las cuales forma un nuevo animal. La esci- sión puede ser: � Longitudinal (A). La escisión es para- lela al eje del cuerpo (espongiarios). � Transversal (B). Se trata de una esci- sión perpendicular al eje del cuerpo (celentéreos). � Por estrobilación (C). Es una escisión transversal múltiple que se dan en algunos celentéreos, como la medusa Aurelia, cada uno de cuyos segmen- tos escindidos (éfiras) se separa y da lugar a un nuevo individuo. Este mecanismo reproductor forma parte de un ciclo biológico en el que se alternan la reproducción sexual y la asexual (reproducción alternante). � Poliembrionía (D). Tipo especial de reproducción asexual por escisión en animales. Se da en embriones formados por reproducción sexual que se fragmentan durante los pri- meros estadios del desarrollo; cada uno de estos fragmentos constituye luego un nuevo animal. Tal es el caso de los gemelos múltiples del armadillo. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 358 Reproducción sexual La reproducción sexual es aquella que ocurre mediante la fusión de dos game- tos o células sexuales generadas en el aparato reproductor. Las células germinales o gametos, en animales, se generan mediante un proceso de división denominado meiosis (véase la UNIDAD 7), a través del cual se produce la reducción a la mitad del número cromosómico (células haploi- des, n) y la diferenciación de las células encargadas de la reproducción. Este tipo de células pueden proceder, generalmente, de dos progenitores distintos (fecundación cruzada) o bien de uno solo (autofecundación). Las células somáticas durante su desarrollo, pierden la capacidad de reali- zar este tipo de división y por tanto de diferenciarse en células germinales; estas se encargarán de formar el resto del cuerpo del organismo (figura 16.2). 16.2. Esquema de células somáticas y germinales. El ciclo biológico de los metazoos es siempre diplonte, ya que la única fase haploide la constituye la formación de los gametos. La complejidad del aparato reproductor vendrá marcada por el grado evo- lutivo de la especie, así, en especies más sencillas estará compuesto únicamente por una serie de órganos donde se forman los gametos, gónadas; y unos con- ductos que transportarán estos gametos al exterior, los gonoductos. En animales de mayor complejidad aparecerá además un órgano copulador característico de animales terrestres, aunque puede aparecer en algunas especies acuáticas y que sirve para unir los gonoductos de los individuos que se aparean, permitiendo la aproximación de los gametos y facilitado la fecundación. Con independencia del grado evolutivo de los animales, las gónadas son de dos tipos: masculinas (testículos), donde se producen los gametos masculi- nos o espermatozoides, y femeninas (ovarios), donde se forman los gametos femeninos u óvulos (figura 16.3). 359 16. La reproducción en los animales 3 cabeza cuello cola acrosoma núcleo corona radiada zona pelúcida membrana vitelina membrana plasmática vitelo núcleo El espermatozoide (�) es una célula pequeña y móvil, formada por la cabeza, en cu- yo interior se encuentra el nú- cleo; el cuello, que contiene gran cantidad de mitocon- drias necesarias para producir la energía que este gameto precisa para desplazarse has- ta el óvulo; y la cola o flagelo, responsable de la movilidad celular. El óvulo (�) es una célula grande e inmóvil, en cuyo citoplasma se encuentra el núcleo, así como una gran cantidad de sustan- cias de reserva que cons- tituyen el vitelo. Alrededor de la membrana plasmá- tica se localizan otras cu- biertas que son variables según los grupos de ani- males. En los mamíferos se denomina zona pelúcida. 16.3. Espermatozoide y óvulo en mamíferos. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 359 En los seres unisexuados, cada individuo tiene un solo tipo de gónadas. Los seres hermafroditas, en cambio, tienen los dos tipos de gónadas o una mixta, llamada ovotestis, por lo que pueden producir los dos tipos de gametos. Normalmente, en los animales hermafroditas se da la fecundación cruzada, es decir, en el momento del apareamiento uno de ellos actúa como macho, y el otro, como hembra, e intercambian los gametos. No obstante, en ciertas espe- cies de hermafroditas se realiza la autofecundación. El hermafroditismo es propio de algunos invertebrados, y suele ser una adaptación de los animales que viven fijos a un sustrato o son de vida parásita, evitando, así, la necesidad de que otro individuo esté presente. En la reproducción sexual de los animalesse distinguen dos procesos fun- damentales: el primero es la formación de los gametos o gametogénesis, y el segundo, la fusión de estos para dar lugar a un cigoto o fecundación. Gametogénesis La gametogénesis es el proceso de formación de los gametos mediante el que, a partir de células indiferenciadas diploides, se originan los gametos haploides por procesos meióticos. Puede ser espermatogénesis u oogénesis. La espermatogénesis es la formación de gametos masculinos o espermato- zoides a partir de células germinales, 2n, de las paredes de los tubos seminíferos de los testículos; y la oogénesis es la formación de gametos femeninos u óvulos. Ambas tienen varias fases comunes que podemos ver en el siguiente esquema. 360 El reino Animales El caracol común (Helix aspersa) tiene reproducción sexual con fecundación cruzada. ¿Por qué es hermafrodita? ¿En qué organismo será mayor la variabilidad genética, en un hermafrodita con autofecundación o en uno con fecundación cruzada? 4 3 ctividades Multiplicación Las células germinales, originan por mitosis otras células germinales (es- permatogonias). Crecimiento Aumentan de tamaño las espermato- gonias, transformándose en esper- matocitos de primer orden (2n). Maduración Se produce la meiosis. Cada esperma- tocito de primer orden (2n) sufre la primera división meiótica, originando dos espermatocitos de segundo or- den (n); en la segunda división meió- tica, se forman cuatro espermátidas (n). Espermiogénesis Las espermátidas experimentan una transformación profunda, dando lu- gar a cuatro espermatozoides. Multiplicación Las células germinales originan por mi- tosis otras células germinales (oogo- nias). Crecimiento Las oogonias acumulan sustancias de reserva y aumentan de tamaño, trans- formándose en oocitos de primer orden (2n). Maduración Cada oocito de primer orden (2n) su- fre la primera división meiótica, dan- do lugar a un oocito de segundo or- den (n) grande y con sustancias de reserva, y a un corpúsculo polar (n) pequeño. Ambos experimentan la se- gunda división meiótica, en la que se forman un óvulo (n) en el que se con- centran todas las reservas nutritivas, y tres corpúsculos polares, que degene- ran y mueren. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:53 Página 360 Fecundación La fecundación es la fusión de los gametos masculino y femenino para formar el cigoto y dar origen a un nuevo ser. En todos los metazoos, este proceso presenta unas características generales idénticas y ha de efectuarse en medio acuoso. Según el nivel evolutivo de los animales y el medio en el que tenga lugar, la fecundación puede ser externa o interna (figuras 16.4 y 16.6). � Fecundación externa. El macho y la hembra expulsan, al mismo tiempo y en el mismo lugar, grandes cantidades de gametos al medio exterior, donde algunos de ellos se fecundan. Es propia de organismos poco evolucionados y se da en la mayoría de los animales acuáticos, excepto en el pulpo, en algunos peces, como los tiburones, y en los mamíferos acuáticos. También la presentan algunos anfibios e insectos que se reproducen en el medio acuático. 16.5. Fecundación externa del salmón. � Fecundación interna. Ha de existir un contacto directo entre dos indivi- duos de distinto sexo. Tiene lugar en el interior del aparato reproductor de la hembra, cuyos tejidos están acondicionados para ello. Los machos segregan un líquido en el que se desplazan los espermatozoides, que necesitan un medio fluido para poder sobrevivir y llegar hasta el óvulo. En los animales más evolucionados, la transferencia de los espermatozoi- des se realiza mediante un órgano copulador, mientras que los que care- cen de él se aparean poniendo en contacto sus orificios reproductores. Este tipo de fecundación supone un gran paso evolutivo, pues el encuen- tro de los gametos no depende tanto del azar y se necesita una menor cantidad de ellos para asegurar la fecundación. Presentan fecundación interna algunos peces, un gran número de artrópodos y los vertebrados terrestres. 361 16. La reproducción en los animales 16.4. Fecundación externa. 16.6. Fecundación interna. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 361 El mecanismo es idéntico tanto en la fecundación externa como en la interna. Consta de las siguientes etapas (figura 16.7): 362 El reino Animales 1. Se produce la aproximación de los esper- matozoides, gracias a la movilidad que les proporciona el flagelo, al óvulo. A continua- ción y por acción de una serie de proteínas es- pecíficas de cada uno de los gametos, tiene lu- gar la identificación entre estos. De esta forma, se impide que animales de especies di- ferentes pueden fecundarse y dar lugar a la aparición de especies intermedias. 3. Penetración. Solamente entra al interior del óvulo la cabeza del espermatozoide. Se forma entonces, por parte del óvulo, una membrana de fecundación para impedir el pa- so a los demás espermatozoides. 5. Las membranas de los pronúcleos se fusionan y se forma el cigoto diploide (2n). 2. Reacción acrosómica. Al entrar en con- tacto óvulo y espermatozoide, este libera una serie de enzimas hidrolíticas que se encuentran en el acromosa, cuya función es romper las cubiertas que rodean al óvulo. 4. Acercamiento del núcleo del esper- matozoide (pronúcleo masculino) al centro del óvulo donde se encuentra el núcleo del óvulo (pronúcleo femenino). 6. Casi simultáneamente, se origina el huso acromático y se inicia la primera división celular en la vida del nuevo ser y con ello, su desarrollo. 16.7. Mecanismo de fecundación. ¿Se podría dar la fecundación externa en vertebrados terrestres?. Razona tu respuesta. Explica de forma razonada si la fecundación en las salamandras y en los escor- piones es interna o externa. 6 5 ctividades 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 362 Formas especiales de reproducción sexual Algunas formas de reproducción sexual no se realizan por el procedimiento descrito en las páginas anteriores. Destacan entre ellas las siguientes. � Partenogénesis. El desarrollo del nuevo ser se produce a partir de un solo gameto, normalmente el femenino, que es una célula sexual no fecundada. Se distinguen varios tipos de partenogénesis: � Partenogénesis facultativa. El óvulo puede desarrollarse con fecunda- ción o sin ella. Es típica de insectos como las abejas. La abeja reina, que es fecundada en el vuelo nupcial por los machos, guarda los espermato- zoides en un receptáculo del abdomen que comunica con su aparato genital por un esfínter. Si este se no se abre, los espermatozoides no se liberan Por tanto, no se produce fecundación, y de los huevos óvulos nacen, por partenogénesis, machos haploides llamadas zánganos. Si por lo contrario, los espermatozoides se liberan, fecundan los óvulos, y de los huevos nacen hembras diploides, que serán obreras o reinas según su alimentación. � Partenogénesis obligada cíclica. Se alternan generaciones partenogené- ticas con generaciones que se originan por fecundación. Es propia, por ejemplo, de ciertas especies de rotíferos (figura 16.8) en las que las hem- bras pueden ser productores de óvulos diploides o de óvulos haploides. Las primeras nunca son fecundadas, y de sus óvulos (2n) solo nacen hembras, que pueden ser productoras de óvulos diploides o haploides. Si estas últimas no son fecundadas, los huevos son pequeños y originan machos; si, por el contrario, son fecundadas, los huevos son grandes y capaces de soportar el frío y la desecación, y dan lugar a hembras pro- ductoras de óvulos diploides. � Partenogénesis obligada completa. Todas las generaciones son parte- nogenéticas, como ocurre en algunos crustáceos inferiores. Actualmente se duda de que no exista fecundación en algún momento del ciclo vital. 16.9. El dragón de Komodo, Varanus komodoensis, también realiza la partenogénesis. 363 16. La reproducción en los animales ¿Los gametos producidos por los machos de las abejas se forman por mitosis o por meiosis? Razona tu respuesta. 7 ctividades 16.8. Rotífero, Philodina sp, entre filamentos de alga. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página363 � Neotenia. Proceso característico de algunos animales que alcanzan la madurez sexual antes de concluir su desarrollo corporal; así, los individuos pueden reproducirse aunque aún presenten características larvarias. Un ejemplo típico es el ajolote, un tipo de salamandra que llega a la madurez sexual en estado larvario. � Clonación. Consiste en insertar el núcleo de una célula somática (2n) en un óvulo al que se le ha extraído el material genético. Este óvulo, implanta- do en el útero de una hembra, origina un nuevo ser idéntico al donante de la célula somática. Se pueden obtener así tantas copias (clones) de ese ani- mal como se deseen. Esta forma de reproducción no se da en la naturaleza de forma espontánea. Reproducción alternante La reproducción alternante es un proceso en el que se alternan generaciones de reproducción sexual y asexual (estrobilación o gemación). También se conoce como metagénesis. Alternando los dos tipos de reproducción se consiguen dos objetivos: por un lado, la existencia de una mayor variabilidad genética gracias a la reproduc- ción sexual y, por otro, aumentar rápidamente el número de individuos mediante la asexual. La reproducción alternante es propia de algunos celentéreos como ciertas medusas (figura 16.10). 16.10. Ciclo reproductor de la medusa Aurelia. 364 El reino Animales 4 pólipo (2n) estróbilo joven estróbilo reproducción asexual por estrobilación reproducción asexual por gemación éfira (yema) medusa (2n) gónada óvulo (n) espermatozoide (n) de otro individuo reproducción sexual fecundación cigoto (2n) larva plánula ciliada la plánula se fija 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 364 El desarrollo El desarrollo es la transformación del cigoto en un organismo adulto. Se lleva a cabo en dos períodos sucesivos: embrionario y posembrionario. 5.1. Período embrionario Tras la formación del cigoto o huevo, se inicia el período embrionario, que concluye con la eclosión del huevo, en los animales ovíparos, y con el parto, en los vivíparos. Consta de tres etapas: segmentación, gastrulación y organogénesis. Segmentación Se denomina segmentación el conjunto de divisiones celulares en virtud de las cuales a partir de una única célula se origina un cuerpo multicelular o blástula. En esta etapa, el huevo o cigoto se divide por mitosis sucesivas hasta consti- tuir una masa compacta de células indiferenciadas, los blastómeros, que, por su parecido con una mora, se conoce como mórula (figura 16.11). Se produce, a continuación, una reorganización celular, y los blastómeros se colocan delimitando una cavidad central, llamada blastocele. La estructura así formada se denomina blástula y con ella concluye la etapa de la segmenta- ción celular. Según la cantidad y distribución de vitelo (sustancia nutritiva) que representa el cigoto o huevo, la segmentación se puede realizar de diferen- tes formas. 365 16. La reproducción en los animales 5 Los mamíferos tienen un desarrollo embrionario largo, y los embriones requieren una gran cantidad de nutrientes; los huevos, sin embargo, son de tipo isolecito. ¿Cómo se explica esto? 8 ctividades Tipos de huevos Isolecitos u oligolecitos El vitelo es escaso y aparece uniformemente distribuido. Se dan en especies con desa- rrollo embrionario corto y que necesitan pocos nu- trientes, como es el caso de celentéreos y equinodermos. Heterolecitos El vitelo es abundante y se si- túa en el polo vegetativo del citoplasma. El núcleo y los orgánulos se localizan en la zona opuesta, el polo germi- nativo. Son propios de anéli- dos, moluscos y anfibios. Telolecitos El vitelo ocupa casi todo el cigoto (en las aves, hasta el 90 %), quedando el núcleo y los orgánulos citoplasmáti- cos relegados a un pequeño casquete. Son típicos de pe- ces, reptiles y aves. Centrolecitos El vitelo se sitúa en el centro rodeando el núcleo, y el cito- plasma, con sus orgánulos, se distribuye por la periferia. Son característicos de los insectos. 16.11. Segmentación. En cada paso, el número de células se multiplica por 2. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 365 Tipos de segmentación Las células se dividen más rápidamente cuanto menor sea la cantidad de vitelo que contengan los cigotos o huevos. Así dependiendo del tipo de huevo la segmentación puede ser total o parcial (figura 16.12). � Segmentación total. El citoplasma se divide completamente. Encontramos dos tipos: � Total e igual. Se produce si todas las células que se forman, los blastó- meros, tienen el mismo tamaño. Es propia de celentéreos y equinoder- mos, que presentan huevos oligolecitos. � Total y desigual. Al contrario que la anterior, los blastómeros son de diferente tamaño. Es característica de los huevos heterolecitos, que con- tienen mayor cantidad de vitelo en el polo vegetativo, por lo que las divisiones son más lentas que en el polo germinal. Se originan, por tanto, blastómeros grandes (macrómeros) y blastómeros pequeños (micró- meros). � Segmentación parcial. La segmentación solo afecta al polo germinativo, quedando el polo vegetativo sin segmentar debido a la gran cantidad de vitelo que contiene. Podemos encontrar dos tipos: � Parcial y discoidal. Se produce en huevos telolecitos, ya que únicamente afecta al disco germinativo. El polo vegetativo constituye el saco vitelino, de donde se va nutriendo el embrión, por lo que a medida que avanza el proceso embrionario se consume y, por tanto, se va reduciendo de tamaño. Es típica de reptiles y aves. � Parcial y superficial. Se produce en huevos centrolecitos, ya que el vitelo está en el centro y no se divide; el núcleo central se divide varias veces y emigra hacia la superficie, donde comienza la división del citoplasma, de manera que los blastómeros se sitúan en la periferia rodeando la masa de vitelo no dividida. Es típica de insectos. 16.12. Primeras fases del desarrollo embrionario y tipos de segmentación según la cantidad de vitelo. 366 El reino Animales El huevo o cigoto tiene el mis- mo tamaño que la mórula; sin embargo, se trata de una única célula, mientras que la mórula constituye una acumulación de células. Explica el proceso por el que el cigoto se transforma en mórula. 9 ctividades 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 366 Gastrulación La gastrulación es el conjunto de procesos que originan una estructura llamada gástrula, la cual constituye el primer paso de la diferenciación celular. A partir de la blástula se producen diversos movimientos y plegamientos celulares que dan lugar a las hojas embrionarias, también llamadas capas embrionarias, cada una de las cuales conducirá a la formación de una serie de tejidos y órganos concretos. En un principio se forman dos capas: una interior, denominada endoder- mo, y otra exterior o ectodermo. La cavidad del blastocele se va reduciendo y desaparece cuando se juntan las dos capas. Aparece una nueva cavidad en el interior del endodermo, denominada arquénteron, origen del futuro tubo digestivo, que comunica con el exterior por un orificio llamado blastoporo. Según el camino que tome el desarrollo del blastoporo podemos hablar, de animales protóstomos, cuando este origina la boca, como en los anélidos, los moluscos y los artrópodos; y animales deuteróstomos, cuando este origina el ano, como en los equinodermos y los vertebrados, en los que la boca surge más tarde, al producirse una nueva abertura del arquénteron con el exterior. Según el tipo de huevo, la gastrulación puede realizarse de varias formas: � Por embolia. La invaginación de una gran parte del polo vegetativo se traduce en la formación de dos capas (figura 16.13): una interna (endo- dermo) y otra externa (ectodermo). 16.13. Formación de la gástrula de un animal diblástico por embolia. � Por epibolia. Los micrómeros del polo germinativo crecen más deprisa que los macrómeros y, por ello, se extienden progresivamente por encima de estos, recubriéndolos (figura 16.14). 16.14. Formación de la gástrula de un animal diblástico por epibolia. 367 16. La reproducción en los animalesblástula gástrula arquénteron ectodermo blastoporo mesodermo endodermo 0B1BGLA.16 5/6/08 12:42 Página 367 � Por inmigración. Algunas células se desprenden de la capa periférica de la blástula y emigran al blastocele, donde se multiplican y forman el endoder- mo, quedando fuera el ectodermo. � Por delaminación. Semejante a la anterior, se produce en las blástulas, compuestas por una única capa de células. Cuando estas células sufren una mitosis, la capa interna se desprende de la exterior (ectodermo) e invade el blastocele, donde se desarrolla (endodermo). En los animales más primitivos, espongiarios y celentéreos, el desarrollo embrionario concluye aquí. Dado que únicamente tienen dos hojas embrio- narias, el ectodermo y el endodermo, se denominan animales diblásticos; en ellos, el arquénteron forma la cavidad gastrovascular y el cuerpo se origina a partir de estas dos capas. El resto de los animales continúa su desarrollo embrionario formando una tercera hoja embrionaria, el mesodermo, entre el ectodermo y el endodermo. Estos animales se denominan triblásticos. En algunos casos, la hoja mesodérmica evoluciona hasta transformarse en un tejido compacto, como sucede en los platelmintos, que reciben el nombre de animales acelomados, es decir, sin celoma. En el resto de los animales, llamados celomados, el mesodermo se ahueca formando en su interior una cavidad, denominada celoma, que constituirá las cavidades internas del organismo donde se alojarán la mayoría de los órganos (figura 16.14). El celoma divide el mesodermo en dos subcapas: una se une al ectodermo (somatopleura), otra, al endodermo (esplacnopleura). Organogénesis A partir de las tres hojas blastodérmicas de la gástrula, se producen cambios estructurales y funcionales en las células (proceso conocido como diferencia- ción celular) que se traducen en la formación y desarrollo de los distintos órganos del cuerpo. El resultado final de todo el proceso de crecimiento y diferenciación es el embrión completamente formado. 368 El reino Animales Organogénesis en cordados A partir del ectodermo, se originan la epidermis, las formaciones tegumenta- rias (pelo, plumas, uñas, glándulas sebá- ceas y sudoríparas), el sistema nervioso y las células de los receptores sensoriales. A partir del mesodermo, se forman la dermis, los músculos, los huesos y los aparatos circulatorio, excretor y repro- ductor. A partir del endodermo, se originan el tubo digestivo y las glándulas anejas (páncreas, hígado), así como el revesti- miento interior de los pulmones. ectodermo mesodermo endodermo 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 368 A pesar de las notables diferencias que presentamos todos los animales se puede observar que durante los primeros estadios del desarrollo embrionario y hasta que no ocurre una definitiva formación, cerca del momento del alum- bramiento, los distintos tipos de embriones de animales son muy semejantes (figura 16.15). 16.15. Fases del desarrollo embrionario de distintos animales vertebrados. 5.2. Período posembrionario El período posembrionario comienza con el nacimiento del nuevo ser y finaliza al llegar este a la fase adulta. Se distinguen dos tipos de desarrollo: indirecto y directo. � Desarrollo indirecto. Se produce cuando los huevos tienen poca cantidad de vitelo, por lo que el desarrollo embrionario termina en un estado precoz. Así, el aspecto corporal e, incluso, el hábitat y forma de alimentación del animal que sale del huevo (larva) son muy diferentes de los del individuo adulto. 369 16. La reproducción en los animales ser humano conejo pollo tortuga salamandra pez Indica de qué hoja embrionaria derivan las siguientes estructuras: a) El esternocleidomastoideo. c) Los ovarios. e) La columna vertebral. b) El hígado. d) El pelo. f) El tiroides. 10 ctividades 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 369 Por ello, hasta llegar a la fase adulta, ha de sufrir un proceso de transforma- ciones profundas que se denomina metamorfosis y puede ser de dos tipos: sencilla o complicada. � Metamorfosis sencilla. Tiene lugar cuando las larvas se convierten en individuos adultos de manera progresiva. Así, el renacuajo (larva) pierde la cola, desarrolla las patas y se transforma en rana (adulto). Este tipo es propio de anélidos, moluscos, equinodermos y anfibios. � Metamorfosis complicada. Es un proceso mucho más complejo que el anterior. Tras desarrollarse totalmente, la larva, de vida libre, pasa por un estado de inmovilidad, llamado pupa o ninfa, durante el que no se alimenta y experimenta profundos cambios que originarán el animal adulto. Es típica de muchos insectos que pasan de larva a pupa y de pupa a imago o insecto adulto, como, por ejemplo, las moscas o las mariposas (figura 16.16). 16.16. Metamorfosis complicada de unauna mariposa. � Desarrollo directo. El nuevo ser es semejante al adulto, por lo que se trata de un proceso de simple crecimiento en el que también se adquiere la madurez reproductora. Puede producirse cuando el huevo contiene mucho vitelo, como sucede en los reptiles y las aves, o cuando el embrión se forma en el interior de la madre y se alimenta de ella a través de la placenta (mamíferos). El desarrollo indirecto parece ser más primitivo que el directo, ya que en este se sustituye el período larvario por una etapa embrionaria más larga. 370 El reino Animales ¿Cómo se denomina la larva de las mariposas? Indica las características que diferencian a esta larva del animal adulto. 11 ctividades 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 370 Anexos embrionarios de un ovíparo Anexos embrionarios de un vivíparo 5.3. Anexos embrionarios Los anexos embrionarios son un conjunto de membranas que colaboran en la protección y nutrición del embrión. En los animales ovíparos terrestres, como los reptiles y las aves, los huevos se depositan en el medio exterior por lo que han de presentar anexos algo dife- rentes a los de los mamíferos vivíparos cuyo cigoto se desarrolla en el interior del aparato reproductor femenino. En las siguientes figuras podemos ver los anexos embrionarios de ambos. 371 16. La reproducción en los animales Corion. Delgada membrana que se extiende por debajo de la cáscara. Su función es evitar la excesiva eva- poración de agua a través de esta. Alantoides. Se forma por evagina- ción del intestino y acumula en su cavidad los productos de desecho del embrión. Está irrigado por nu- merosos vasos sanguíneos que permiten el intercambio de gases en el embrión. Saco vitelino. Es una estructura que contiene en su interior el vitelo que nutre al embrión, por lo que va disminuyendo de tamaño a medida que este va creciendo. Cáscara. Cubierta rígida y porosa. Permite el intercambio de gases con el exterior y sirve de protección al embrión. Corion. Membrana perteneciente al embrión que desarrolla las vellosi- dades coriales, que penetran en las paredes del útero permitiendo un íntimo contacto con esta y conformando la placenta, en la que los va- sos sanguíneos del embrión y de la madre se yuxtaponen; esto permite que el intercambio de nutrientes y de gases entre la sangre de los dos se realice sin que esta se mezcle. Amnios. Membrana que contiene en su interior el líquido amnió- tico, en el que se halla inmerso el embrión. Los animales cuyos em- briones están protegidos por el amnios se denominan amniotas (reptiles, aves, mamíferos), mien- tras que en peces y anfibios, que son anamniotas, el huevo está desnudo o presenta unas cubier- tas gelatinosas y blandas. Placenta. Estructura mixta formada por tejidos de la madre (pared uterina) y del embrión (corion). Está muy desarrollada en mamíferos placentarios y constituye un órgano rudimentario en mamíferos mar- supiales (como el canguro), en los que el animal nace en un estado de desarrollo muy atrasado que se completa en el exte- rior en una bolsa del cuerpo de la madre llamada marsupio. 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 371 La clonación La clonación es una técnica de reproducción no natural que permite obtener individuos con unacarga genética igual a la del progenitor. Aunque es una técnica de reproducción, puede emplearse para otros fines entre los que se encuentra la posibilidad de clonar ciertos tipos de células. Para esto se generarán células madre embrionarias, células no especializadas con capacidad de reproducirse y diferenciarse generando cualquier otro tipo de célula. Estas células madre podrían implantarse, por ejemplo, en un paciente afectado por una enfermedad en la que se hubiera destruido algún tejido, de forma que se originaría de nuevo, al menos en parte. Son líneas celulares cada una de las series de células con un mismo origen, en función de la fase de desarrollo del embrión en la que han sido aisladas o de los tejidos de los que se han extraído. Existen diversas técnicas para obtener células madre embrionarias: � Transferencia nuclear. Se obtiene una célula de un tejido del paciente y se le extrae el núcleo. A continuación se obtiene un óvulo (de vaca, por ejem- plo), al que se le extrae también el núcleo. Se transfiere después el núcleo de la célula del paciente al interior del óvulo sin núcleo, con lo cual se obtiene un óvulo con un número diploide de cromosomas, pese a no haber sido fecundado por un espermatozoide. Cuando el óvulo comienza a divi- dirse, se obtienen las células madre embrionarias, que poseen el mismo ADN del paciente y que van a formar otros tipos de células (musculares, sanguíneas, nerviosas…). Estas células se podrían trasplantar entonces sin que se produjera rechazo inmunológico en el receptor. � A partir de embriones obtenidos por fecundación in vitro. En las técnicas de reproducción in vitro se fecunda un número determinado de óvulos, parte de los cuales se implantan en la madre, y el resto se congelan para rea- lizar un nuevo implante en caso de que el primero no resulte eficaz. Las células madre se pueden obtener de esos embriones congelados, pero como el material genético procede de dos personas diferentes, el ADN de las célu- las madre así conseguido no coincidiría exactamente con el del paciente, y este podría rechazar las células trasplantadas. � A partir de tejidos fetales humanos. En un parto normal se producen una serie de tejidos fetales de desecho (cordón umbilical, placenta…) de los que se podrían obtener células madre, aunque, como en el caso anterior, el trasplante también podría ser rechazado por el paciente. Enfermedades como la cirrosis, la diabetes, el Parkinson y algunas afeccio- nes coronarias podrían curarse gracias a esta técnica. En la actualidad existe un gran debate presente tanto en la sociedad como en el marco de las instituciones públicas sobre los aspectos éticos de la clona- ción. Para algunos, los posibles beneficios obtenidos al aplicar estas técnicas en la curación de enfermedades compensan los riesgos reales de otras aplica- ciones y los posibles problemas morales que conlleva la manipulación de embriones. Sin embargo, otros la desaconsejan, ya que la clonación terapéutica tiene muchas implicaciones éticas. En cuanto a la clonación reproductiva, el rechazo es casi unánime, pues la producción de copias idénticas de individuos completos traería consigo drásti- cos cambios en la sociedad humana. 372 El reino Animales 6 La clonación no debe confundirse con la manipulación genética, técnica en la que se modifica el ADN de las células para lograr un resultado determinado. En la clo- nación, la carga genética del indi- viduo que se va a clonar perma- nece intacta. Recuerda Se puede decir que la oveja Dolly tiene tres madres, pero no tiene padre. ¿A qué crees que se debe? Debate con tus compañeros de clase sobre la clonación. De- fiende los pros y los contras del desarrollo y aplicación de las téc- nicas de producción de células madre. 13 12 ctividades 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 372 373 16. La reproducción en los animales Ideas claras 16 Existen dos tipos de reproducción: asexual y sexual.Reproducción animal Se alterna la reproducción sexual y la asexual. También se llama metagénesis.Reproducción alternante Los nuevos individuos se originan a partir de células somáticas del progenitor. Gemación. Se produce por evaginación pluricelular del cuerpo del progenitor. Escisión. El progenitor se divide en dos o más porciones que forman un nuevo ser. Puede ser: longitudinal, transversal, por estrobilación y por poliembrionía. Reproducción asexual Es la fusión de dos gametos o células sexuales. Si los gametos masculinos y femeninos proceden del mismo progenitor, se produce una autofecundación. Si proceden de distintos progenitores, se da una fecundación cruzada. Las gónadas (testículos y ovarios) son los órganos donde se forman los gametos (espermatozoides y óvulos). Estos serán transportados al exterior mediante los gonoductos. En animales superiores existe un órgano copulador. Gametogénesis. Es el proceso de formación de los gametos a través de células diploides. Puede ser espermatogénesis y oogénesis. Fecundación. Es la fusión de los gametos masculino y femenino para dar lugar al nuevo ser. Puede ser interna o externa. En ambas se dan varias fases: aproximación de los gametos, reacción acrosómica, penetración de la cabeza del espermatozoide, acercamiento y fusión de los núcleos de los gametos. Formas especiales: partenogénesis, neotenia y clonación. Reproducción sexual Transformación del cigoto en un organismo adulto.Función Segmentación. Por varias mitosis sucesivas, a partir del cigoto se origina una masa de células, blastómeros, que originan una estructura, la mórula. Esta sigue dividiéndose y origina la blástula, que tiene una cavidad central, el blastocele. Según el tipo de huevos (isolecitos, heterolecitos, telolecitos y centrolecitos) puede ser total (igual o desigual) y parcial (discoidal o superficial). Gastrulación. Proceso en el que se forma la gástrula por embolia, epibolia, inmigración o delaminación. Se generan las hojas embrionarias ectodermo y endodermo (animales diblásticos) y mesodermo (animales triblásticos). En los primeros se produce el arquénteron. Según evolucione el mesodermo se producirá el celoma. Organogénesis. A partir de las hojas embrionarias se generan todos los órganos. Período embrionario Desarrollo indirecto. Se producen una serie de transformaciones, que se conocen como metamorfosis. Esta puede ser sencilla o complicada. Desarrollo directo. El nuevo ser es semejante al adulto. Período posembrionario Son el conjunto de membranas que colaboran en la protección y nutrición del embrión. Son comunes en ovíparos y mamíferos: corion, amnios, alantoides y saco vitelino. Es exclusiva de ovíparos la cáscara y de mamíferos la placenta. Anexos embrionarios Desarrollo Técnica de reproducción no natural que permite obtener individuos con una carga genética igual a la del progenitor.Clonación 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 373 Actividades 16 1. Explica las ventajas e inconvenientes de la reproducción asexual. 2. Explica qué tipos de reproducción asexual existen en los animales e indica en qué grupos se dan. 3. Observa la figura que ilustra la poliembrionía del arma- dillo al principio de esta unidad. Los cuatro individuos formados ¿serán genéticamente iguales? Justifica tu respuesta. 4. Si se considera que la reproducción asexual es poco evolucionada, ¿qué ventajas presenta la poliembrionía para que se de en animales evolucionados como son los armadillos (mamífero desdentado)? Armadillo. 5. ¿Se puede dar la poliembrionía en humanos? 6. Explica las ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual. 7. ¿Qué es el hermafroditismo? ¿Cuándo se presentará este tipo de reproducción? 8. ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene la autofecunda- ción cruzada en el hermafroditismo? 9. Las tenias o solitarias, parásitos del aparato digestivo humano, viven solas por su tamaño. Explica de forma ra- zonada por qué son hermafroditas con fecundación. Tenia. 10. ¿Por qué en la mayoría de los animales que presentan reproducción sexual hay dimorfismo sexual? 11. Haz un estudio comparativoentre un óvulo y un esper- matozoide de la misma especie. 12. Considerando que se ha producido sobrecruzamiento y recombinación, dibuja cómo estará una pareja de cromosomas homólogos en: a) Un oocito de primer orden. b) Un oocito de segundo orden. c) Un óvulo. d) Un corpúsculo polar. 13. Señala qué células son haploides y cuáles son diploides: 14. En una especie cuyo número de cromosomas es 2n � 28, señala cuántos cromosomas o cromátidas tienen: a) Una espermatogonia. b) Un espermatocito de segundo orden. c) Una espermátida. d) Un espermatozoide. 15. En la siguiente gráfica se representa la cantidad de ADN en las diferentes fases de una espermatogénesis. Seña- la en qué números situarías cada una de las células que se forman y dónde tienen lugar las divisiones celulares. Células Diploides Haploides Cigoto Corpúsculo polar Espermátida Espermatocito II Espermatogonia Espermatozoide Oocito I Oogonia Óvulo 2 ca n ti d ad r el at iv a d e A D N p o r lo te c ro m o só m ic o 4 7 1 3 5 6 8 9 10 tiempo 374 El reino Animales 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 374 16. ¿Qué razón hay para que al final de la oogénesis se forme un solo óvulo y al final de la espermatogénesis se for- men cuatro espermatozoides? 17. Si los óvulos tuvieran movimiento, su encuentro con el es- permatozoide en la fecundación, sería más rápido (y por tanto se ahorraría energía). ¿Crees que hay alguna razón para que los óvulos no se muevan? Razona tu respuesta. 18. Dónde se tendrán que fabricar más cantidad de game- tos, ¿en una especie con fecundación interna o en una con fecundación externa? Razona tu respuesta. 19. ¿Qué es la partenogénesis? ¿Podría darse este proceso a partir de espermatozoides? Justifica tu respuesta. 20. ¿Qué tipos de reproducción se muestran en el siguiente esquema de un ciclo biológico? 21. ¿Dónde está el vitelo en un huevo de gallina? Por la can- tidad y distribución del vitelo, ¿a qué tipo de células huevo pertenece? Evaluación 16 1. ¿Qué es la reproducción asexual? Explica por qué se caracteriza. 2. Define poliembrionía. ¿Porqué se la considera reproduc- ción asexual si se da en animales que fabrican gametos y los usan en la fecundación? 3. ¿Qué es la reproducción sexual? ¿Por qué se caracteriza? 4. ¿Por qué en la reproducción sexual es necesaria la meiosis? 5. ¿Qué entiendes por gametogénesis? ¿Dónde se produce? 6. ¿Qué son los gametos?¿Cuáles son sus funciones? 7. ¿Qué es un ser hermafrodita? 8. Explica las analogías y diferencias entre espermatogé- nesis y oogénesis. 9. ¿Qué fecundación es más eficaz, la interna o la externa? Razona tu respuesta. 10. ¿Qué entiendes por reproducción alternante? ¿Por qué se da este tipo de reproducción? 11. ¿Qué entiendes por desarrollo embrionario? Indica sus etapas y explica brevemente cada una de ellas. 12. ¿Qué es el vitelo? Clasifica las células huevo en función de la cantidad de distribución de vitelo. Indica algún ejemplo de cada tipo. 13. Dibuja las sucesivas etapas que van desde una célula huevo isolecito hasta una gástrula diblástica y pon nombre a las estructuras. ¿Qué tipo de división da lugar a estas células? ¿Por qué las células que salen son cada vez más pequeñas? 14. ¿Qué es el celoma? ¿Todos los animales son celomados? Razona tu respuesta. 15. ¿Qué entiendes por organogénesis? Indica de dónde proceden: a) El sistema nervioso. c) El hígado. b) Los músculos. d) El pelo. 16. ¿Qué es el desarrollo posembrionario? ¿Qué diferencia hay entre metamorfosis sencilla y complicada? 375 16. La reproducción en los animales 22. ¿Tiene alguna relación la cantidad de vitelo de un huevo y la duración del desarrollo embrionario? ¿Por qué? 23. Dibuja los pasos de blástula a gástrula por embolia. Señala el ectodermo, el endodermo, el arquénteron y el blastoporo. 24. Explica de forma detallada cómo las células que forman la gástrula se convierten en células del embrión. 25. Explica qué son animales diblásticos y triblásticos. 26. ¿Qué es el celoma? ¿Cómo se forma? 27. ¿Existen animales diblásticos celomados? Justifica tu respuesta. 28. ¿Tiene alguna relación la cantidad de vitelo de una cé- lula huevo con el desarrollo posembrionario? Razona tu respuesta. 29. ¿Por qué en los seres humanos existe un desarrollo di- recto si la célula huevo es de tipo oligolecito? Razona tu respuesta. 30. ¿Por qué la orugas de las mariposas comen tanto que pueden convertirse en una plaga? 31. Explica la diferencia que existe entre animales ovíparos, vivíparos y ovovivíparos. 32. Imagina que el núcleo de una célula de la piel se intro- duce en un óvulo al que previamente se le ha quitado su núcleo. Además, se consigue que haga numerosas mitosis. ¿Saldrá un individuo idéntico al donante del núcleo? Razona tu respuesta. Larvas (2n) Obreras (2n) Cigoto (2n) Óvulo (n) Óvulo (n) Zánganos machos (n) Espermatozoides Reina (2n) 0B1BGLA.16 5/6/08 11:40 Página 375
Compartir