EMBRIOLOGIA

            Embriologia é a parte da biologia que estuda a formação do zigoto e seu desenvolvimento até se transformar num organismo completo.

                Podemos dividir esse estudo nos seguintes tópicos:

ØTipos de ovos

Ø Segmentação ou clivagem

Ø Gastrulação

Ø Neurulação

Ø Organogênese

Ø Anexos embrionários

TIPOS DE OVOS

            Os ovos são classificados em função da quantidade e distribuição de vitelo. O vitelo é o material nutritivo que será usado pelo embrião durante o seu desenvolvimento. Assim, os ovos podem ser do tipo: oligolécito, heterolécito, centrolécito ou telolécito.

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Oligolécito ou isolécito: possui pouco vitelo, distribuído homogeneamente no citoplasma. Ocorre em poríferos, cnidários, equinodermos, cefalocordados e mamíferos.

Heterolécito: apresenta maior quantidade de vitelo, distribuído de maneira heterogênea no citoplasma. Devido a esse fato formam-se dois pólos no ovo; o pólo animal, com o núcleo e pouca quantidade de vitelo, e o pólo vegetativo, com muito vitelo. Ocorre em vermes, moluscos e anfíbios.

Centrolécito: apresenta o vitelo concentrado na porção central do ovo, ao redor do núcleo. É característico dos artrópodes.

Telolécito ou megalécito: possui grande quantidade de vitelo, que ocupa quase todo o ovo. O núcleo e o citoplasma ficam restritos a uma área pequena (pólo animal), formando o disco germinativo e, a maior parte do citoplasma sendo ocupada pelo vitelo. Ocorre em alguns peixes, répteis e aves.

SEGMENTAÇÃO OU CLIVAGEM

                É o processo de divisão celular que ocorre no ovo, em que divisões mitóticas produzem células denominadas de blastômeros, até a formação da blástula. O tipo de segmentação é determinado pela quantidade e distribuição do vitelo.

Segmentação holoblástica ou total

                Ocorre em ovos oligolécitos ou heterolécitos, podendo ser dividida em igual ou desigual.

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Holoblástica igual: essa segmentação produz blastômeros iguais, isto é, do mesmo tamanho. Ocorre em ovos oligolécitos, podendo ser observada em equinodermos e mamíferos. 

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Holoblástica desigual: nesse tipo de segmentação se formam blastômeros desiguais, isto é, de tamanhos diferentes, denominados de micrômeros e macrômeros. Ocorre em todos os ovos heterolécitos e alguns oligolécitos. Pode ser observada em anfíbios e moluscos. 

Segmentação meroblástica ou parcial

                Ocorre em ovos telolécitos e centrolécitos, atingindo apenas uma parte do ovo. É dividida em discoidal e superficial.

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Meroblástica discoidal: Ocorre nos ovos telolécitos, em que a segmentação só atinge o disco germinativo. É típica das aves.

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 Meroblástica superficial: é característica dos ovos centrolécitos. Nessa segmentação, o núcleo sofre várias divisões e os núcleos resultantes migram para a periferia da célula-ovo, formando uma camada multinucleada. Entre os núcleos surgem membranas divisórias, originando a blastoderme, que envolve o vitelo. Pode ser observada em insetos.

GASTRULAÇÃO

                É o processo de divisão celular que termina com a formação de uma estrutura denominada gástrula, que apresenta os folhetos germinativos, camadas celulares que darão origem às diversas estruturas do organismo.

                Normalmente estudamos o processo na embriogênese de anfioxo.

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                No início corre um achatamento do pólo vegetativo da blástula, que gradualmente se invagina em direção ao pólo animal. Com isso, a blastocele começa a desaparecer juntamente com o surgimento de uma nova cavidade, o arquêntero (intestino primitivo), que se comunica com o exterior através do blastóporo. Dessa maneira, a gástrula se acha constituída por duas camadas de células, a externa, denominada ectoderme, e a interna, endoderme.

 

NEURULAÇÃO

                É a fase de formação do tubo neural, estrutura que será responsável pela gênese do sistema nervoso. Como na gastrulação, estudamos o processo na embriogênese do anfioxo.

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              A ectoderme do embrião situado na face dorsal, forma a placa neural, um agrupamento de células que se invaginam, formando a goteira neural e depois o tubo neural, enquanto a ectoderme se refaz. O tubo neural dará origem ao sistema nervoso central dos cordados. Juntamente com a formação do tubo neural ocorre o surgimento da mesoderme (terceiro folheto germinativo) e da notocorda, que dará origem à coluna vertebral dos cordados.

                O espaço situado na mesoderme origina o celoma, que é a cavidade geral do corpo.

ORGANOGÊNESE

                Organogênese é o processo, através do qual, os três folhetos germinativos (ectoderme, mesoderme e endoderme) originarão todas as estruturas do corpo dos animais.

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ANEXOS EMBRIONÁRIOS

                São estruturas derivadas dos folhetos germinativos, mas que não fazem parte do corpo do embrião; servem para a nutrição, respiração, proteção e excreção. Essas estruturas ocorrem em peixes, répteis e mamíferos.

                Os anexos embrionários compreendem a vesícula vitelínica ou saco vitelínico, o âmnio, o alantóide e o córion. Nos mamíferos ocorre a placenta, com exceção dos monotremados.

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Vesícula vitelínica: é derivada do sistema digestório, contém grande quantidade de vitelo e possui paredes ricamente vascularizadas. Nos peixes é o único anexo embrionário (com raras exceções), é muito desenvolvida em répteis e aves e vestigial em mamíferos (com exceção dos monotremados). Os anfíbios não apresentam vesícula vitelínica, o vitelo se encontra no interior de macrômeros.

Âmnio: é a membrana que envolve completamente o embrião, formando uma espécie de bolsa, que está repleta de líquido amniótico, servindo para evitar a desidratação. Nos mamíferos também serve de proteção contra os choques do organismo materno.

Alantóide: é uma derivação da porção posterior do intestino do embrião. Uma das funções do alantóide é realizar trocas gasosas juntamente com o córion, além disso, também participa da eliminação do material excretado pelo embrião.

Córion: é uma membrana que envolve o embrião e tos demais anexos embrionários, sendo ricamente vascularizado, participa também dos processos respiratórios.

Placenta: ocorre nos mamíferos placentários, alguns peixes e répteis vivíparos. Através da placenta o embrião recebe nutrientes e oxigênio, e passa para a mãe os excretas nitrogenados e gás carbônico.

                A placenta é formada por duas partes: a fetal e a materna. A parte fetal forma uma série de expansões denominadas vesículas coriônicas, que penetram na parede uterina. A parte materna é formada pelo endométrio e mucosa uterina, que será expulsa junto com o feto, por ocasião do parto.

                A placenta é uma estrutura ricamente vascularizada, com vasos sanguineos maternos no endométrio e fetais nas vilosidades coriônicas. Entre o embrião e a placenta existe o cordão umbilical, no interior do qual circulam duas artérias e uma veia. As artérias conduzem sangue venoso do feto para a placenta, enquanto a veia transporta sangue arterial em sentido contrário.

Bibliografia

 

BAILEY, F. R., COPENHAVER, W. M. at all. Bailey’s Text Book of Histology.Baltimore:The Williams & Wilkins Co.1978. 612p.

CÉSAR, S. J., SÉZAR, S. Biologia 1. 8 ed. São Paulo: Editora Saraiva. 2005.399 p.

LINHARES, S., GEWANDSZNAJDER, F. Biologia. 1 ed. São Paulo: Editora Ática. 2008.552p.

Como surgem os animais: alteração nas estruturas repetidas e variantes homeóticas

Como surgem os animais: alteração nas estruturas repetidas e variantes homeóticas

Por: Marcus V. Cabral

Antes de estudarmos a fundo os genes responsáveis pelo desenvolvimento de um animal, precisamos compreender como se dá seu desenvolvimento morfológico para que, desta forma, possamos procurar em seu material genético os genes responsáveis por expressar aquelas determinadas variações morfológicas. Podemos começar, então, observando a morfologia externa de um animal.

Uma formiga possui segmentos em seu corpo que podem ser descritos como partes semelhantes que se repetem ao longo de seu corpo. Seus segmentos seguem um mesmo padrão morfológico, porém se diferenciam em algumas partes dependendo de sua função, por exemplo, em um segmento temos a expressão de antenas e em outro a de apêndices locomotores (as chamadas pernas). Essas estruturas repetidas e de arquitetura modular (partes semelhantes) são muito encontradas entre os Metazoa, desde os primeiros registros fósseis dos organismos com simetria Bilateral. Um exemplo é a modularidade dos membros dos vertebrados com quatro patas, uma condição originada no ancestral comum dos tetrápodes.

Qualquer estrutura originária de uma mesma série repetida que sofreu diversas modificações e diferenciações é conhecida como homologia serial. Como exemplo, em alguns achados fósseis são encontradas estruturas repetidas, como os dentes, que, ao longo da evolução, modificaram-se, sendo selecionado um padrão da maquinaria dentária específica para cada hábito alimentar (como a presença de caninos em animais carnívoros). Temos que tomar cuidado para não confundirmos homologia serial com homologia no sentido de estrutura que surge no ancestral comum e se modifica a partir dele, estando presente nos seus descendentes. O termo homologia ainda não tem um consenso em sua definição, porém sabe-se que ela é a base da biologia comparada. Uma definição breve sobre homologia seria que ela se refere à comparação entre dois caracteres presentes em dois táxons distintos que foram originados de um mesmo ancestral. Esse tipo de comparação facilita o entendimento da evolução e é base da análise filogenética.

A observação das homologias seriais ao longo da evolução é muito importante para entendermos como se expressa a morfologia. Sabemos que a modularidade, simetria e polaridade são características básicas para a formação de um animal, portanto, uma vez conhecida as suas características morfológicas básicas, podemos procurar onde elas se originam e qual sua base de formação (que deve ser igual para todos, o DNA).

Podemos começar entendendo alguns experimentos que foram feitos por biólogos que tentavam descobrir algumas regras de formação dos animais através de cortes e mesclas de partes diferentes do embrião em diferentes fases de formação.

Um desses experimentos, em especial, foi o de Hans Spemann ver Carroll, páginas 45 e 46). Ele usou um fio de cabelo de bebê para separar as metades do embrião na fase de gástrula (quando aparece o primeiro orifício do embrião, o blastóporo) de uma salamandra. Essas metades geraram girinos de salamandras normais. Em um segundo experimento, ele cortou novamente o embrião em duas partes, mas desta vez enlaçando-o perpendicularmente, o que gerou um girino e uma massa amorfa de células. 

 

Spemann chegou a conclusão de que o lábio dorsal do blastóporo era muito importante para o desenvolvimento embrionário. Com essa conclusão ele realizou um terceiro experimento no qual retirou o lábio dorsal do blastóporo de um embrião e colocou em outro blastóporo de outro, o que gerou um girino de salamandra com duas cabeças.

Bateson, um colecionador dessas anomalias, organizou, catalogou e descreveu inúmeros animais mutantes no tratado “Material for the study of variation”, de 1894. Ele classificou essas anormalidades em dois tipos básicos:

1º Número de partes repetidas alterado;

2º Uma parte do corpo assumira a parte de outra (originando as chamadas variantes homeóticas).

Essas mutações da segunda classificação são muito curiosas por se tratarem de alterações em genes isolados. Isso não significa, porém, que um organismo que sofreu tal mutação necessariamente originará uma nova espécie, uma vez que a seleção natural poderá impedir a transmissão de seus caracteres pelo fato dos organismos modificados serem, geralmente, inaptos à vida. Porém, isso não significa que esse tipo de mutações não possa gerar novas morfologias em um único salto evolutivo.

Com o estudo em drosófilas, descobriu-se que um pequeno número de genes homeóticos gera diferentes formas quando mutado. Isso indica que alguns poucos genes chamados de genes mestres “gerenciam” a diferenciação dessas partes do copo que são homólogas seriais, ou seja, originário de uma mesma série repetitiva que se diferenciou.

Uma vez entendido o funcionamento do surgimento de novas estruturas, temos que nos aprofundar no funcionamento desses genes mestres. Para isso, é preciso uma maior compreensão do DNA e do funcionamento dos genes, partindo da compreensão de suas estruturas nos diferentes animais.

Bibliografia:

CARROLL, S.B. 2006. Infinitas Formas de Grande Beleza: Como a evolução forjou a grande quantidade de criaturas que habitam nosso planeta. 1ª. ed. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editor, 09 – 55 p.

SANTOS, C.M.D. 2008. Os dinossauros de Hennig: sobre a importância do monofiletismo para a sistemática biológica. Scientiae Studia, 6: 179-200.

Santos, C.M.D., & Calor, A.R. (2008). Using the logical basis of phylogenetic as the framework for teaching biology Papeis Avulsos de Zoologia, 48 (18), 199-211

Referências figuras:

 

Richard C. Brusca, Gary J. Brusca, Invertebrates, 100

http://www.nature.com/nrm/journal/v7/n4/fig_tab/nrm1855_F1.html