Planaria

Una planaria es uno de los muchos gusanos planos de la clase tradicional Turbellaria . [2] [3] Por lo general, describe de vida libre gusanos planos de la orden Tricladida ( triclads ), [4] aunque este nombre común se utiliza también para un gran número de de vida libre platelmintos . [2] Las planarias son comunes en muchas partes del mundo y viven tanto en estanques y ríos de agua salada como de agua dulce. Algunas especies son terrestres y se encuentran debajo de troncos, en o sobre el suelo y sobre plantas en áreas húmedas.

Planaria
Dugesia subtentaculata 1.jpg
Dugesia subtentaculata , un dugesiid .
clasificación cientifica mi
Reino: Animalia
Filo: Platelmintos
Clase: Rhabditophora
Clade :Adiaphanida
Pedido: Tricladida
Lang, 1884
Subórdenes [1]
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Planario no identificado

Las triclads se caracterizan por tener un intestino triplemente ramificado y ovarios situados en la parte anterior, junto al cerebro. Hoy el orden Tricladida se divide en tres subórdenes, según sus relaciones filogenéticas: Maricola , Cavernicola y Continenticola . Anteriormente, la Tricladida se dividía según los hábitats: Maricola , que es marino; Paludicola , que habita en agua dulce; y Terricola , que es habitante de la tierra. [5]

Planaria exhibe una habilidad extraordinaria para regenerar partes del cuerpo perdidas. Por ejemplo, una planaria dividida longitudinalmente o transversalmente se regenerará en dos individuos separados. Algunas especies de planarias tienen dos puntos oculares (también conocidos como ocelos ) que pueden detectar la intensidad de la luz, mientras que otras tienen varios puntos oculares. Los puntos oculares actúan como fotorreceptores y se utilizan para alejarse de las fuentes de luz. Las planarias tienen tres capas germinales ( ectodermo , mesodermo y endodermo ) y son acelomadas (tienen un cuerpo muy sólido sin cavidad corporal ). Tienen un tracto digestivo de apertura única; en las planarias de Tricladida, consta de una rama anterior y dos ramas posteriores.

Las planarias se mueven golpeando los cilios en la dermis ventral , lo que les permite deslizarse sobre una película de moco . Algunos también pueden moverse por ondulaciones de todo el cuerpo por las contracciones de los músculos incorporados a la membrana corporal. [6]

Las tricladas desempeñan un papel importante en los ecosistemas de cursos de agua y, a menudo, son muy importantes como bioindicadores. [7]

La planaria más utilizada en los laboratorios de la escuela secundaria y de la universidad de primer año es la Girardia tigrina de color marrón . Otras especies comunes utilizadas son la negruzca Planaria maculata y Girardia dorotocephala . Sin embargo, recientemente, la especie Schmidtea mediterranea ha surgido como la especie elegida para la investigación genética y biológica molecular moderna debido a sus cromosomas diploides y la existencia de cepas tanto asexuales como sexuales. [8] Los exámenes genéticos recientes que utilizan tecnología de ARN de doble hebra han descubierto 240 genes que afectan la regeneración en S. mediterranea . Muchos de estos genes tienen ortólogos en el genoma humano. [9]

El planario tiene sistemas de órganos muy simples. El sistema digestivo consta de boca , faringe y cavidad gastrovascular. La boca está ubicada en el centro de la parte inferior del cuerpo. Las enzimas digestivas se secretan por la boca para comenzar la digestión externa. La faringe conecta la boca con la cavidad gastrovascular. Esta estructura se ramifica por todo el cuerpo permitiendo que los nutrientes de los alimentos lleguen a todas las extremidades. [3] Las planarias comen pequeños animales vivos o muertos que succionan con sus bocas musculosas. La comida pasa de la boca a través de la faringe a los intestinos, donde es digerida por las células que recubren los intestinos. Luego, sus nutrientes se difunden al resto de la planaria.

Las planarias reciben oxígeno y liberan dióxido de carbono por difusión. El sistema excretor está formado por muchos tubos con muchas células de llama y poros excretores. Además, las células de llama eliminan los líquidos no deseados del cuerpo pasándolos a través de conductos que conducen a poros excretores, donde los desechos se liberan en la superficie dorsal de la planaria.

Los triclads tienen un extremo anterior o cabeza donde generalmente se encuentran los órganos de los sentidos, como los ojos y los quimiorreceptores . Algunas especies tienen aurículas que sobresalen de los márgenes de la cabeza. Las aurículas pueden contener receptores sensoriales químicos y mecánicos. [10]

El número de ojos en las triclads es variable según la especie. Mientras que muchas especies tienen dos ojos (por ejemplo, Dugesia o Microplana ), otras tienen muchos más distribuidos a lo largo del cuerpo (por ejemplo, la mayoría de las Geoplaninae ). En ocasiones, aquellas especies con dos ojos pueden presentar ojos accesorios o supernumerarios más pequeños. Los triclads subterráneos son a menudo ciegos o ciegos. [10]

El cuerpo de las triclads está cubierto por una epidermis ciliada que contiene rabditas . Entre la epidermis y la gastrodermis existe un tejido parenquimatoso o mesénquima . [10]

Sistema nervioso

Sistema nervioso planaria

En la cabeza - que evolucionó por cefalización [11] - de la planaria hay un ganglio debajo de las manchas oculares. Los ganglios cerebrales, una masa bilobulada de tejido nervioso, a veces se denomina cerebro planario [12] y se ha demostrado que exhiben oscilaciones electrofisiológicas espontáneas, [13] similares a la actividad electroencefalográfica ( EEG ) de otros animales. Desde el ganglio hay dos cordones nerviosos que se extienden a lo largo de la cola. Hay muchos nervios transversales conectados a los cordones nerviosos que se extienden desde el cerebro, lo que hace que el sistema nervioso parezca una escalera. Con un sistema nervioso en forma de escalera, es capaz de responder de manera coordinada. La planaria tiene un cuerpo suave, plano y en forma de cuña que puede ser negro, marrón, azul, gris o blanco. La cabeza triangular, roma, tiene dos ocelos (manchas oculares), áreas pigmentadas que son sensibles a la luz. Hay dos aurículas (proyecciones en forma de precoz) en la base de la cabeza, que son sensibles al tacto y a la presencia de ciertos químicos. La boca está ubicada en el medio de la parte inferior del cuerpo, que está cubierta de cilios (proyecciones similares a pelos). No hay sistemas circulatorios ni respiratorios; el oxígeno que entra y el dióxido de carbono que sale del cuerpo de la planaria se difunde a través de la pared del cuerpo.

Reproducción

Sistema reproductivo planario

Hay planarias sexuales y asexuales. Las planarias sexuales son hermafroditas , que poseen tanto testículos como ovarios. Así, uno de sus gametos se combinará con el gameto de otro planario. Cada planaria transporta su secreción a la otra planaria, dando y recibiendo esperma . Los huevos se desarrollan dentro del cuerpo y se eliminan en cápsulas. Semanas más tarde, los huevos eclosionan y se convierten en adultos. En la reproducción asexual, la planaria separa el extremo de su cola y cada mitad vuelve a crecer las partes perdidas por regeneración, lo que permite que los endoblastos (células madre adultas) se dividan y se diferencien, lo que da como resultado dos gusanos. Algunos investigadores afirman que los productos derivados de la bisección de las planarias son similares a los productos de la reproducción asexual de las planarias; sin embargo, continúan los debates sobre la naturaleza de la reproducción asexual en planaria y su efecto en la población. [14] Algunas especies de planarias son exclusivamente asexuales, mientras que otras pueden reproducirse tanto sexual como asexualmente. En la mayoría de los casos, la reproducción sexual involucra a dos individuos; Rara vez se ha informado de autofecundación (por ejemplo, en Cura foremanii ). [10]

La historia de vida de las planarias las convierte en un sistema modelo para investigar una serie de procesos biológicos, muchos de los cuales pueden tener implicaciones para la salud y las enfermedades humanas. Los avances en las tecnologías de genética molecular han hecho posible el estudio de la función genética en estos animales y los científicos los están estudiando en todo el mundo. Al igual que otros organismos modelo de invertebrados, por ejemplo C. elegans y D. melanogaster , la relativa simplicidad de las planarias facilita el estudio experimental.

Las planarias tienen varios tipos de células, tejidos y órganos simples que son homólogos a nuestras propias células , tejidos y órganos . Sin embargo, la regeneración ha atraído la mayor atención. Thomas Hunt Morgan fue responsable de algunos de los primeros estudios sistemáticos (que aún sustentan la investigación moderna) antes del advenimiento de la biología molecular como disciplina.

Las planarias también son un organismo modelo emergente para la investigación del envejecimiento . Estos animales tienen una capacidad regenerativa aparentemente ilimitada, y los animales asexuales parecen mantener sus niveles de telomerasa a lo largo de su vida, lo que los convierte en "efectivamente inmortales". [15]

Planarian se puede cortar en pedazos y cada pieza se puede regenerar en un organismo completo. Las células en la ubicación del sitio de la herida proliferan para formar un blastema que se diferenciará en nuevos tejidos y regenerará las partes faltantes de la pieza de la planaria cortada. Es esta característica la que les dio la famosa designación de ser "inmortales bajo el filo de un cuchillo". [16] Piezas muy pequeñas de la planaria, estimadas en tan solo 1/279 del organismo del que se extrae, pueden regenerarse de nuevo en un organismo completo en el transcurso de unas pocas semanas. [17] Pueden crecer nuevos tejidos debido a las células madre pluripotentes que tienen la capacidad de crear todos los tipos de células. [18] Estas células madre adultas se denominan endoblastos y comprenden el 20% o más de las células del animal adulto. [19] Son las únicas células que proliferan en el gusano y se diferencian en una progenie que reemplaza a las células más viejas. Además, el tejido existente se remodela para restaurar la simetría y la proporción de la nueva planaria que se forma a partir de un trozo de un organismo cortado. [19] [20]

El organismo en sí no tiene que cortarse completamente en pedazos separados para que se observe el fenómeno de la regeneración. De hecho, si la cabeza de una planaria se corta por la mitad por el centro y cada lado se retiene en el organismo, es posible que la planaria regenere dos cabezas y continúe viviendo. [21] Los investigadores, incluidos los de la Universidad de Tufts en los Estados Unidos, buscaron determinar cómo la microgravedad y los campos microgeomagnéticos afectarían el crecimiento y la regeneración de los gusanos planos de las planarias , Dugesia japonica . Descubrieron que uno de los fragmentos amputados enviados al espacio se regeneraba en un gusano de dos cabezas. Sin embargo, la mayoría de estos gusanos amputados (95%) no lo hicieron. Un gusano amputado se regeneró en una criatura de doble cabeza después de pasar cinco semanas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), aunque la regeneración de gusanos amputados como heteromorfosis de dos cabezas no es un fenómeno raro exclusivo de un entorno de microgravedad. [22] Por el contrario, la regeneración de planaria de dos cabezas puede inducirse exponiendo fragmentos amputados a campos eléctricos. Tal exposición con polaridad opuesta puede inducir una planaria con 2 colas. La regeneración de planaria de dos cabezas puede inducirse mediante el tratamiento de fragmentos amputados con agentes farmacológicos que alteran los niveles de actividad de calcio, AMP cíclico y proteína quinasa C en las células, [23] así como mediante bloques de expresión genética (ARN de interferencia) al Wnt canónico / Vía de señalización de β-catenina. [24]

En 1955, Robert Thompson y James V. McConnell acondicionaron gusanos planos planarios combinando una luz brillante con una descarga eléctrica. Después de repetir esto varias veces, eliminaron la descarga eléctrica y solo los expusieron a la luz brillante. Los gusanos planos reaccionarían a la luz brillante como si se hubieran sorprendido. Thompson y McConnell descubrieron que si cortaban el gusano en dos y permitían que ambos gusanos se regeneraran, cada mitad desarrollaría la reacción de choque de luz. En 1963, McConnell repitió el experimento, pero en lugar de cortar los gusanos planos entrenados en dos, los trituró en trozos pequeños y los alimentó a otros gusanos planos. Informó que los gusanos planos aprendieron a asociar la luz brillante con un impacto mucho más rápido que los gusanos planos que no habían sido alimentados con gusanos entrenados.

Este experimento pretendía demostrar que la memoria podía transferirse químicamente. El experimento se repitió con ratones, peces y ratas, pero siempre falló en producir los mismos resultados. La explicación percibida fue que en lugar de transferir la memoria a los otros animales, fueron las hormonas en los animales terrestres ingeridos las que cambiaron el comportamiento. [25] McConnell creía que esto era evidencia de una base química para la memoria, que identificó como ARN de memoria . Los resultados de McConnell ahora se atribuyen al sesgo del observador . [26] [27] Ningún experimento ciego ha reproducido jamás los resultados de las planarias que se arrugan cuando se exponen a la luz. Las explicaciones posteriores de este comportamiento de aplastamiento asociado con el canibalismo de gusanos planarios entrenados fueron que los gusanos planos no entrenados solo seguían las huellas dejadas en la cristalería sucia en lugar de absorber el recuerdo de su forraje.

En 2012, Tal Shomrat y Michael Levin demostraron que las planarias exhiben evidencia de recuperación de la memoria a largo plazo después de regenerar una nueva cabeza. [28]

Filogenia

Supertárbol filogenético según Sluys et al., 2009: [1]

Tricladida
 

Maricola

 
 
 

Cavernicola

 
Continenticola
Planarioidea
 

Planariidae

 
 
 

Kenkiidae

 
 

Dendrocoelidae

 
 
 
Geoplanoidea
 

Dugesiidae

 
 

Geoplanidae

 
 
 
 
 

Taxonomía

Sabussowia ronaldi , una Maricola .
Polycelis felina , una planárida .
Platydemus manokwari , un geoplanid .

Linnaean se ubica después de Sluys et al. , 2009: [1]

  • Orden Tricladida
    • Suborden Maricola
      • Superfamilia Cercyroidea
        • Familia Centrovarioplanidae
        • Familia Cercyridae
        • Familia Meixnerididae
      • Superfamilia Bdellouroidea
        • Familia Uteriporidae
        • Familia Bdellouridae
      • Superfamilia Procerodoidea
        • Familia Procerodidae
    • Suborden Cavernicola [29]
      • Familia Dimarcusidae
    • Suborden Continenticola
      • Superfamilia Planarioidea
        • Familia Planariidae
        • Familia Dendrocoelidae
        • Familia Kenkiidae
      • Superfamilia Geoplanoidea
        • Familia Dugesiidae
        • Familia Geoplanidae

  • ARN de memoria
  • Compendio del corredor de gusanos

  1. ^ a b c Sluys, R .; Kawakatsu, M .; Riutort, M .; Baguñà, J. (2009). "Una nueva clasificación superior de gusanos planos planarios (Platyhelminthes, Tricladida)". Revista de Historia Natural . 43 (29-30): 1763-1777. doi : 10.1080 / 00222930902741669 . S2CID  85174457 .
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  • Más información sobre las planarias de agua dulce y su biología
  • Más información sobre el cribado genético para identificar genes de regeneración
  • Vídeos de YouTube: segmento de gusano comiendo Planaria , Planarian
  • Schmidtea mediterranea , hechos, anatomía, imagen en GeoChemBio.com
  • Seminario de Alejandro Sánchez-Alvarado: Regeneración en planarias
  • Enlace a un artículo que analiza algunos trabajos sobre la inmortalidad planaria
  • Una herramienta de visualización fácil de usar y una base de datos de experimentos de regeneración planaria.
  • Aboobaker, Aziz (27 de febrero de 2008). "Gusanos inmortales" . Tubo de ensayo . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .
  • Tricladida en la Enciclopedia de la vida (EOL)
  • Planarios terrestres en el sitio web de criaturas destacadas de UF / IFAS