TOTIPOTENCIALIDAD: HISTÒRIA, CARACTERÍSTIQUES I IMPORTÀNCIA - BIOLOGIA - 2025

La totipotencialitat o totipotència és l'habilitat, capacitat i potencial que posseeix cadascuna de les cèl·lules embrionàries per produir el total de cèl·lules d'un individu. El terme deriva de la paraula llatina totipotentia, que significa habilitat per a totes les coses i / o capacitat de convertir-se o donar lloc a un organisme complet.

Les cèl·lules totipotents millor definides o estudiades són el zigot i les espores. Alguns autors empren el terme cèl·lules mares i cèl·lules totipotents com a sinònim, però no obstant això no existeix consens en aquest aspecte.

Cèl·lules totipotencials. Presa i editada de: Jucomo.

Les cèl·lules mares, segons alguns autors, són grups de cèl·lules no diferenciades que poden convertir-se en diferents grups o tipus de cèl·lules especialitzades. Elles poden ser unipotents, multipotents i també totipotents. Només aquestes últimes són capaços de donar origen a un individu complet.

història

El pare de la totipotencialitat és el biòleg i filòsof alemany Hans Driesch. Aquest científic va revolucionar la comprensió de l'embriologia gràcies als seus experiments amb eriçons de mar.

En 1891 Driesch va realitzar experiments amb embrions bicelulares (de dues cèl·lules) de l'eriçó de mar Echinus microtuberculatus (actualment conegut com Psammechinus microtuberculatus) desafiant les hipòtesis acceptades de l'època sobre el desenvolupament embrionari.

Els seus resultats van evidenciar que les cèl·lules d'un embrió d'hora (zigot) quan són separades, bé sigui de forma mecànica o natural, podrien continuar desenvolupant-se fins a formar larves normals, concloent que aquestes cèl·lules són totipotents en les seves primeres etapes de desenvolupament.

Això contrastava amb els resultats de Wilhelm Roux (pioner de l'embriologia experimental), qui havia treballat amb ous de granotes de dues cèl·lules. Roux va trobar que a l'matar una de les dues cèl·lules es desenvolupaven embrions amb malformacions, concloent que les cèl·lules embrionàries tenen destins.

Més tard en 1910, el químic, zoòleg i fisiòleg nord-americà Jesse Francis McClendon comprovaria que els resultats de Driesch podrien replicar-se en granotes, pollastres, altres eriçons i fins a mamífers.

Característiques

La totipotencialitat es caracteritza pel potencial d'algunes cèl·lules de donar lloc a un individu complet. Aquestes són capaços de convertir-se en qualsevol tipus de cèl·lula de el cos i també en altres de el teixit extraembrionario.

Les cèl·lules totipotents es formen en organismes tant de reproducció sexual com asexual, són zigots o espores. Poden ser un zigot en la llavor d'una fanerògama (planta), en un ou de qualsevol animal, o en un úter d'un mamífer (com els éssers humans, elefants o ratolins).

Aquest potencial en la majoria dels casos té un període d'existència curt durant el desenvolupament. En el cos humà tenen un temps limitat, aproximadament uns 4 dies després de la fecundació. En altres organismes com plantes, esponges marines, cucs anèl·lids, estrelles de mar i ratolins presenten diferent durada.

Totipotencialidad en diferents grups d'organismes

En plantes i fongs que es reprodueixen per espores, es parla que aquestes cèl·lules que no necessiten fecundació són de l'tipus totipotents, ja que el zigot d'aquests organismes té la capacitat de produir tots els tipus de cèl·lules requerits per desenvolupar un individu complet.

Nombrosos estudis de desenvolupament, creixement i cultiu de teixits en plantes han demostrat repetides vegades que moltes cèl·lules vegetals són totipotents. Exemple d'això són els cultius de petits teixits o talls de tiges que a l'ésser col·locats en mitjans de creixement són capaços de donar origen o regenerar a un individu completament nou.

invertebrats

Com ja ha estat esmentat abans, el primer estudi que va demostrar l'existència de les cèl·lules embrionàries totipotents va ser realitzat amb eriçons de mar (equinoderms). A partir de llavors molts estudis han estat portats a terme per replicar l'experiment de Driesch i en tots el resultat és el mateix (l'existència de la totipotencialitat).

Un altre cas en equinoderms, però aquesta vegada amb estrelles de mar i ofiures, és la capacitat que tenen algunes espècies d'aquests, per regenerar un organisme complet a partir d'una secció o part d'un braç (sense porcions de el disc central). Aquesta capacitat de regeneració es deu al fet que presenten cèl·lules mare totipotents adultes.

Estrella de mar Linckia guildingi, organisme regenerat a partir d'un braç d'un altre organismes. Presa i editada de: Emőke Dénes.

Estudis de teixits en porífers (esponges) revelen que aquests primitius organismes tenen un gran nombre de cèl·lules totipotents. Això els permet produir o obtenir qualsevol tipus de cèl·lula que necessitin i en ocasions també poder regenerar a un organisme complet a partir d'una petita porció corporal.

vertebrats

En vertebrats els estudis de totipotencialitat són descrits en el desenvolupament embrionari; és a dir, que les cèl·lules embrionàries dels vertebrats com peixos, rèptils, aus i mamífers tenen un comportament totipotent similar el dels eriçons de Driesch.

Independentment de l'tipus de reproducció (fecundació creuada, autofecundació i també partenogènesi) les cèl·lules presents entre el zigot i la mòrula (primeres segmentacions de l'zigot) tenen la capacitat de produir tots els tipus de cèl·lules i d'organitzar-los en un bauplan coherent (un organisme complet).

Tipus de cèl·lules segons la seva capacitat totipotent

Bona part de la comunitat científica classifica les cèl·lules totipotents segons el seu origen i potencialitat. Segons el seu origen es classifiquen en embrionàries, fetals i adultes, mentre que segons la seva potencialitat es classifiquen en els següents grups.

totipotents

Aquelles que donen origen a un individu complet.

pluripotents

Poden formar cèl·lules que donaran origen a qualsevol llinatge embrionari, mes no donen lloc a un organisme complet.

multipotents

Aquelles que només poden donar origen a cèl·lules del seu mateix llinatge o capa embrionària.

unipotents

Cèl·lules especialitzades que tenen la capacitat de diferenciar-se en un únic tipus de cèl·lules.

importància

Els estudis amb cèl·lules totipotents (en el sentit ampli de la classificació segons el seu potencial) permeten veure-les com a possible cura per a moltes malalties, regeneració de teixits, teràpies cel·lulars i fins i tot potencials fonts per a la clonació de plantes, animals i de el propi ésser humà, la qual que ha estat objecte de molt debat ètic.

Estudis de malalties congènites i de càncer són abordats per científics experts en cèl·lules totipotents, a causa de el desenvolupament i multiplicació cel·lular present en alguns d'aquests patiments.

Les anàlisis i estudis de les primeres divisions cigóticas (de les cèl·lules totipotents) han brindat molts coneixements sobre l'activació i inactivació de gens i també sobre la implicació de proteïnes que fan aquest procés possible.

Altres avenços científics relacionats amb estudis de les primeres divisions embrionàries o cigóticas, són les malformacions i / o defectes de naixement causats per divisions i diferenciació cel·lular primerenca anormal.

referències

1. Cèl·lules mare. Totipotencialidad. Recuperat de biologia.edu.ar.
2. ML Condic (2014). Totipotency: What It Is and What It Is Not. Stem Cells and Development.
3. Cell potency. Recuperat de en.wikipedia.org.
4. I. Cortés Rivera. RI Hernández, P. Sant Martí de l'Angel, I. Zarza Meza, R. Corb
5. González (2016). Potencial regeneratiu de l'estrella de mar Linckia guildinguii. Hidrobiológica.
6. M. Kearl (2012). The Potency of the First Two Cleavage Cells in Echinoderm Development. Experimental Production of Partial and Double Formations »(1891-1892), by Hans Driesch. Embryo Project Encyclopedia. Recuperat de embryo.asu.edu.
7. Tipus de Cèl·lules Mare. Societat llatinoamericana de cèl·lules mares. Recuperat de solcema.com.
8. JFMcClendon (1910). The Development of Isolated Blastomeres of the Frog 's Egg. » American Journal of Anatomy.