Biología del desarrollo
La biología del desarrollo es el estudio del proceso por el cual los animales y las plantas crecen y se desarrollan. La biología del desarrollo también abarca la biología de la regeneración , la reproducción asexual , la metamorfosis y el crecimiento y diferenciación de células madre en el organismo adulto.
Los principales procesos involucrados en el desarrollo embrionario de los animales son: el patrón de tejido (a través de la especificación regional y la diferenciación celular con patrón ); crecimiento de tejido ; y morfogénesis de tejidos .
El desarrollo de las plantas implica procesos similares al de los animales. Sin embargo, las células vegetales son en su mayoría inmóviles, por lo que la morfogénesis se logra mediante un crecimiento diferencial, sin movimientos celulares. Además, las señales inductivas y los genes involucrados son diferentes de los que controlan el desarrollo animal.
La diferenciación celular es el proceso mediante el cual surgen diferentes tipos de células funcionales en el desarrollo. Por ejemplo, las neuronas, las fibras musculares y los hepatocitos (células del hígado) son tipos bien conocidos de células diferenciadas. Las células diferenciadas suelen producir grandes cantidades de unas pocas proteínas que son necesarias para su función específica y esto les da el aspecto característico que les permite reconocerlas al microscopio óptico. Los genes que codifican estas proteínas son muy activos. Por lo general, su estructura de cromatina es muy abierta, lo que permite el acceso de las enzimas de transcripción y los factores de transcripción específicos se unen a secuencias reguladoras en el ADN para activar la expresión génica. [1] [2] Por ejemplo, NeuroDes un factor de transcripción clave para la diferenciación neuronal, miogenina para la diferenciación muscular y HNF4 para la diferenciación de hepatocitos. La diferenciación celular suele ser la etapa final del desarrollo, precedida por varios estados de compromiso que no están visiblemente diferenciados. Un solo tejido, formado a partir de un solo tipo de célula progenitora o célula madre, a menudo consta de varios tipos de células diferenciadas. El control de su formación implica un proceso de inhibición lateral, [3] basado en las propiedades de la vía de señalización de Notch . [4] Por ejemplo, en la placa neural del embrión este sistema opera para generar una población de células precursoras neuronales en las que NeuroD está altamente expresado.
La regeneración indica la capacidad de regenerar una parte faltante. [5] Esto es muy frecuente entre las plantas, que muestran un crecimiento continuo, y también entre los animales coloniales como los hidroides y las ascidias. Pero el mayor interés de los biólogos del desarrollo se ha mostrado en la regeneración de partes en animales de vida libre. En particular, cuatro modelos han sido objeto de mucha investigación. Dos de estos tienen la capacidad de regenerar cuerpos completos: Hydra , que puede regenerar cualquier parte del pólipo a partir de un pequeño fragmento, [6] y los gusanos planarias , que normalmente pueden regenerar tanto la cabeza como la cola. [7] Ambos ejemplos tienen un recambio celular continuo alimentado por células madrey, al menos en planaria, se ha demostrado que al menos algunas de las células madre son pluripotentes . [8] Los otros dos modelos muestran solo la regeneración distal de los apéndices. Estos son los apéndices de los insectos, generalmente las patas de los insectos hemimetábolos como el grillo, [9] y las extremidades de los anfibios urodelos . [10]Ahora se dispone de considerable información sobre la regeneración de las extremidades de los anfibios y se sabe que cada tipo de célula se regenera a sí mismo, excepto los tejidos conectivos donde existe una considerable interconversión entre el cartílago, la dermis y los tendones. En cuanto al patrón de estructuras, esto está controlado por una reactivación de señales activas en el embrión. Todavía hay debate sobre la vieja cuestión de si la regeneración es una propiedad "prístina" o "adaptativa". [11] Si el primero es el caso, con un mejor conocimiento, podríamos esperar poder mejorar la capacidad regenerativa en humanos. En este último caso, se presume que cada instancia de regeneración ha surgido por selección natural en circunstancias particulares de la especie, por lo que no se esperarían reglas generales.
