ORGANOGÈNESI ANIMAL I VEGETAL I LES SEVES CARACTERÍSTIQUES - BIOLOGIA - 2025

La organogènesi, en biologia de el desenvolupament, és una etapa de canvis on les tres capes que constitueixen a l'embrió es transformen en la sèrie d'òrgans que trobem en els individus completament desenvolupats.

Situant-nos temporalment en el desenvolupament de l'embrió, el procés de organogènesi s'inicia a la fi de la gastrulació i continua fins al naixement de l'organisme. Cada capa germinal de l'embrió es diferència en òrgans i sistemes específics.

Font: Anatomist90

En mamífers, l'ectoderma dóna lloc a les estructures de l'epiteli externes ja òrgans nerviosos. El mesoderma a la notocorda, cavitats, òrgans de el sistema circulatori, muscular, part de l'esquelet i sistema urogenital. Finalment el endoderm produeix l'epiteli de l'tracte respiratori, la faringe, el fetge, el pàncrees, el revestiment de la bufeta i múscul llis.

Com podem inferir, és un procés finament regulat on les cèl·lules inicials pateixen una diferenciació específica on s'expressen gens específics. Aquest procés ve acompanyat de cascades de senyalització cel·lular, on els estímuls que modulen la identitat cel·lular consisteixen en molècules tant externes com internes.

En les plantes, el procés de organogènesi passa fins a la mort de l'organisme. Generalment els vegetals produeixen òrgans al llarg de la seva vida - com fulles, tiges i flors. El fenomen està orquestrat per les hormones vegetals, la concentració d'aquestes i la relació entre elles.

Què és la organogènesi?

Un dels esdeveniments més extraordinaris de la biologia dels organismes és la ràpida transformació d'una petita cèl·lula fecundada en un individu que està format de múltiples i complexes estructures.

Aquesta cèl·lula comença a dividir-se i arriba un punt en què podem distingir les capes germinals. La formació dels òrgans ocorren durant un procés anomenat organogènesi i té lloc després de les segmentació i la gastrulació (altres etapes de desenvolupament embrionari).

Cada teixit primari que s'ha format durant la gastrulació es diferencia en estructures específiques durant l'organogènesi. En els vertebrats aquest procés és molt homogeni.

La organogènesi és útil per determinar l'edat dels embrions, valent-se de la identificació de l'etapa d'el desenvolupament de cada estructura.

Organogènesi en animals

capes embrionàries

Durant el desenvolupament dels organismes es generen les capes embrionàries o germinals (no confondre amb cèl·lules germinals, aquestes són els òvuls i els espermatozoides), estructures que donaran origen als òrgans. Un grup d'animals multicel·lulars posseeixen dues capes germinals - endoderma i ectoderma - i se'ls anomena diploblásticos.

A aquest grup pertanyen les anemones de mar i altres animals. Un altre grup presenta tres capes, les esmentades anteriorment, i una tercera que se situen entre elles: el mesoderma. A aquest grup se li coneix com triploblástico. Cal notar que no hi ha un terme biològic per referir-nos als animals amb una sola capa germinal.

Una vegada que han estat establertes les tres capes en l'embrió, comença el procés de organogènesi. Alguns òrgans i estructures molt puntuals es deriven d'una capa en específic, encara que no és estrany que alguna es formi partint de dues capes germinals. De fet, no hi ha sistemes d'òrgans que provinguin d'una sola capa germinal.

És important ressaltar que no és la capa la que per si mateixa decideix el destí de l'estructura i el procés de diferenciació. En contrast, el factor determinant és la posició de cadascuna de les cèl·lules respecte a les altres.

Com ocorre la formació dels òrgans?

Com esmentem, els òrgans es deriven de regions específiques de les capes embrionàries que componen els seus embrions. La formació pot ocórrer per formació de plecs, divisions i condensacions.

Les capes pots començar a formar plecs que posteriorment donen lloc a estructures que recorden a un tub - més endavant veurem que aquest procés dóna origen a el tub neural en els vertebrats. La capa germinal també pot dividir-se i donar lloc a vesícules o prolongacions.

A continuació describiéremos el pla bàsic de formació d'òrgans partint de les tres capes germinals. Aquests patrons han estat descrits per organismes models en vertebrats. Altres animals poden presentar variacions substancials de el procés.

ectodermo

La majoria dels teixits epitelials i nerviosos provenen de l'ectoderm i són els primers òrgans en aparèixer.

La notocorda és una de les cinc característiques diagnòstiques dels cordats - i d'allí prové el nom de el grup. A sota d'aquesta apareix un engrossiment de l'ectoderm que donarà origen a la placa neural. Les vores de la placa pateixen una elevació, després es dobleguen i creen un tub allargat i d'interior buit, denominat tub dorsal neural buit, o simplement tub neural.

De el tub neural es generen la majoria dels òrgans i estructures que componen el sistema nerviós. La regió anterior s'eixampla, formant el cervell i els nervis cranials. A mesura que avança el desenvolupament, es forma la medul·la espinal i els nervis motors espinals.

Les estructures corresponents a el sistema nerviós perifèric es deriven de les cèl·lules de la cresta neural. No obstant això, la cresta no només dóna origen als òrgans nerviosos, també participa en la formació de cèl·lules de pigment, el cartílag i l'os que formen el crani, els ganglis de sistema nerviós autònom, algunes glàndules endocrines, entre d'altres.

endoderma

Òrgans derivats

En la majoria dels vertebrats, el canal d'alimentació es forma a partir d'un intestí primitiu, on la regió final de l'tub s'obre a l'exterior i s'alinea amb el ectoderma, mentre que la resta de l'tub s'alinea amb el endoderm. De la regió anterior de l'intestí sorgeixen els pulmons, el fetge i el pàncrees.

tracte respiratori

Un dels derivats de l'tracte digestiu comprèn el diverticle faringi, que apareixen a l'inici de el desenvolupament embrionari de tots els vertebrats. En els peixos, els arcs branquials donen origen a les brànquies ia altres estructures de suport que persisteixen en els adults i permeten l'extracció d'oxigen en els cossos d'aigua.

En l'esdevenir evolutiu, quan els ancestres dels amfibis comencen a desenvolupar una vida fora de l'aigua, les brànquies ja no són necessàries ni útils com a òrgans respiratoris aeris i són reemplaçades funcionalment pels pulmons.

Llavors, ¿per què els embrions de vertebrats terrestres posseeixen arcs branquials? Tot i que no estan relacionades amb les funcions respiratòries dels animals, són necessaris per a la generació d'altres estructures, com la mandíbula, les estructures de l'oïda interna, amígdales, les glàndules paratiroides i l'estafa.

mesodermo

El mesoderma és la tercera capa germinal i la capa addicional que apareix en els animals triploblásticos. Està relacionada amb la formació de l'múscul esquelètic i altres teixits musculars, el sistema circulatori, i els òrgans implicats en l'excreció i en la reproducció.

La majoria de les estructures musculars deriven de l'mesoderma. Aquesta capa germinal dóna origen a un dels primers òrgans funcionals de l'embrió: el cor, que comença a bategar en una etapa primerenca de desenvolupament.

Per exemple, un dels models més usats per a l'estudi de el desenvolupament embrionari és el pollastre. En aquest model experimental, el cor comença a bategar a el segon dia d'incubació - tot el procés dura tres setmanes.

El mesoderma també contribueix al desenvolupament de la pell. Podem pensar que l'epidermis és una espècie de "quimera" de el desenvolupament, ja que en la seva formació es veu implicada més d'una capa germinal. La capa externa prové de l'ectoderma i l'anomenem epidermis, mentre que la dermis es forma a partir de l'mesoderma.

Migració de cèl·lules durant l'organogènesi

Un fenomen destacat en la biologia de l'organogènesi és la migració cel·lular que experimenten algunes cèl·lules per arribar al seu destí final. És a dir, les cèl·lules s'originen en un lloc de l'embrió i són capaços de moure llargues distàncies.

Entre les cèl·lules que són capaços de migrar tenim a les cèl·lules precursores de la sang, a les cèl·lules de sistema limfàtic, cèl·lules de l'pigment i als gàmetes. De fet, la major part de les cèl·lules que estan relacionades amb l'origen ossi de l'crani migren ventralment des de la regió dorsal del cap.

Organogènesi en plantes

A l'igual que en els animals, l'organogènesi en les plantes consisteix en el procés de formació dels òrgans que componen als vegetals. Hi ha una diferència clau en els dos llinatges: mentre que l'organogènesi en animals ocorre en les etapes embrionàries i finalitza quan l'individu neix, a les plantes l'organogènesi s'atura només quan la planta mor.

Les plantes presenten creixement durant totes les etapes de la seva vida, gràcies a regions situades en regions puntuals de l'vegetal anomenada meristemes. Aquestes zones de creixement continu estan produint regularment branques, fulles, flors i altres estructures laterals.

Paper de les fitohormones

Al laboratori s'ha aconseguit la formació d'una estructura anomenada call. Es indueix aplicant un còctel de fitohormones (principalment auxines i citoquinines). El call és una estructura que no està diferenciada i és totipotencial - és a dir, pot produir qualsevol tipus d'òrgan, com les conegudes cèl·lules mares en els animals.

Tot i que les hormones són un element clau, no és la concentració total de l'hormona del que dirigeix ​​el procés de organogènesi sinó la relació entre les citoquinines i les auxines.

referències

1. Gilbert, SF (2005). Biologia de el desenvolupament. Ed. Mèdica Panamericana.
2. Gilbert, SF, & Epel, D. (2009). Ecological developmental biology: INTEGRATING Epigenetics, medicine, and evolution.
3. Hall, BK (2012). Evolutionary developmental biology. Springer Science & Business Mitjana.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, & Larson, A. (2007). Integrated principles of zoology. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Developmental biology of Flowering plants. Springer Science & Business Mitjana.
6. Rodríguez, FC (2005). Bases de la producció animal. Universitat de Sevilla.