Bases citogenéticas y el papel de los morfógenos
El «plan corporal» global del futuro ser comienza a formarse mucho antes de la organogénesis activa. En parte, ya está programado en el óvulo materno y luego pasa al cigoto. La propiedad más importante del óvulo y del cigoto es la polaridad, la desigualdad cualitativa de las diferentes regiones del citoplasma, que establece el patrón primario.
El proceso mismo de formación de las partes del cuerpo no ocurre de manera caótica, sino de forma estrictamente gradual bajo la acción reguladora de factores específicos: los morfógenos. Su función se divide en varias etapas clave:
- Orientación celular. Durante el crecimiento activo de las zonas de desarrollo, los morfógenos primarios determinan la orientación espacial correcta del material celular.
- Activación del genoma. En diversas áreas de la zona embrionaria en crecimiento (por ejemplo, en varias células mesenquimatosas), entran en acción otros morfógenos. Su tarea principal es activar genes reguladores específicos que marcarán el vector de desarrollo posterior para un grupo celular concreto.
- Diferenciación selectiva. Como resultado de la activación génica, las células adquieren una especialización estrecha. A partir de ellas comienzan a formarse tejidos individuales, órganos y partes complejas del cuerpo.
Sistema jerárquico de genes
Los mecanismos moleculares y genéticos de la ontogenia se basan en los procesos de activación y represión del material genético. Este sistema no es homogéneo; los genes que regulan el desarrollo y la formación de los ejes corporales están organizados en una jerarquía estricta que se activa de forma secuencial:
- Genes de «efecto materno». Crecen Se encuentran en la cúspide de la pirámide y son responsables de la información posicional, estableciendo la polaridad primaria y los ejes principales del embrión.
- Genes maestros (Master genes). Este grupo toma el relevo, determinando globalmente el destino biológico de grandes regiones del cuerpo en desarrollo.
- Sistema de genes reguladores. Se activa en cascada bajo la influencia de los genes maestros. Son precisamente los responsables del marcado detallado de las extremidades y de la formación de estructuras específicas.
- Genes estructurales. Se encuentran en la base de la jerarquía. Son los últimos en activarse y codifican directamente las moléculas proteicas necesarias para la construcción física de los tejidos especializados.
Actividad diferencial de los genes en la organogénesis
La esencia de toda la morfogénesis se reduce a la actividad diferencial (selectiva) de los genes. Gracias a las investigaciones a gran escala del programa del Genoma Humano, se ha determinado con precisión el número aproximado de genes específicos implicados en la formación y el funcionamiento de diversos órganos y líneas celulares diferenciadas.
La mayor complejidad genética la requiere el sistema nervioso y los órganos de los sentidos. Así, para la formación del cerebro se necesitan 3195 genes, y para el ojo, 547. Se caracterizan por valores extremadamente altos el sistema cardiovascular y la sangre: los glóbulos blancos (leucocitos) requieren la actividad de 2164 genes, el corazón, de 1195, y las células endoteliales, de 1031. Al mismo tiempo, la diferenciación del eritrocito depende de tan solo 8 genes, y la de la plaqueta, de 22.
En el sistema digestivo, el hígado lidera con 2091 genes. Le siguen el páncreas y el bazo (1094 cada uno), el intestino grueso (879), la vesícula biliar (788), el intestino delgado (297) y el omento mayor (163). El esófago y las glándulas salivales se forman con la participación de 76 y 17 genes, respectivamente.
El desarrollo de los órganos del sistema reproductor también requiere una regulación compleja: útero (1859), placenta (1290), próstata (1283), testículo (1232), glándula mamaria (696), ovario (504) y testículo exocrino (370).
Para construir el aparato locomotor y los tegumentos se activan: en el tejido óseo, 904 genes; en la membrana sinovial, 813; en el músculo esquelético, 735; en la piel, 620, y en el músculo liso, 127.
Los sistemas endocrino e inmunitario activan: las glándulas suprarrenales (658 genes), la glándula tiroides (584), el timo (261) y las glándulas paratiroides (46). El embrión en su conjunto, en determinadas etapas, utiliza 1989 genes específicos. La formación de los pulmones está controlada por 1887 genes, los riñones por 712, el tejido adiposo por 581 y las células linfáticas por 374.
Para recordar la jerarquía de los genes, ayuda el acrónimo «Mamá Prepara Varios Sopas»: Materno → Maestros (Master genes) → Reguladores → Estructurales.
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué consiste la universalidad de los mecanismos de la ontogenia?
La universalidad radica en que los procesos moleculares y genéticos básicos del desarrollo (basados en la activación y represión de genes) son prácticamente idénticos en organismos de muy diversos niveles filogenéticos.
¿Qué actúa como señal desencadenante para el desarrollo del embrión?
La iniciación de los procesos de morfogénesis depende de la información posicional que está integrada en el óvulo del organismo materno.
¿Para qué sirven los morfógenos?
Los morfógenos son factores que provocan la orientación espacial correcta de las células durante el crecimiento y activan genes reguladores específicos en las células mesenquimatosas para iniciar la diferenciación tisular.
Qué más repasar sobre el tema
- Características de la formación de la polaridad en la etapa de cigoto
- Mecanismos de activación en cascada de los genes reguladores
- Comparación de la actividad génica en las células sanguíneas (leucocitos frente a eritrocitos)
- Influencia de los genes maestros en la formación de los ejes de las extremidades
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