Características Clave del Desarrollo Embrionario
El desarrollo embrionario, que abarca desde la formación de los pronúcleos hasta el nacimiento, se caracteriza por su continuidad, coordinación y un proceso gradual. La coordinación, por ejemplo, implica una unidad en la que las partes se desarrollan de forma sincronizada, siempre en función de la integridad del nuevo ser.
La Fecundación: Primer Paso Crucial
El proceso de fecundación, que marca el inicio del desarrollo embrionario, involucra la fusión del óvulo y el espermatozoide. Este evento requiere una intrincada coordinación química, cambios moleculares y movimientos específicos tanto en las células germinales como en los tejidos reproductivos maternos.
Etapas de la Fecundación
- Encuentro Químico y Cambios Metabólicos: Primero, se da el encuentro químico entre ambos gametos, donde ambos organismos sufren cambios moleculares y metabólicos. Esto incluye el patrón de movilidad en el caso del espermatozoide o las contracciones en el caso del útero y las trompas de Falopio.
- Reconocimiento de Células Germinales: A continuación, ocurre el reconocimiento de las células germinales, donde las glicoproteínas en la zona pelúcida del óvulo reconocen proteínas específicas del acrosoma del espermatozoide.
- Reacción Acrosómica: Seguido, tiene lugar la reacción acrosómica, en la que el espermatozoide libera enzimas que degradan la zona pelúcida para permitir su entrada al óvulo.
- Fusión de Membranas y Activación del Cigoto: Posteriormente, se da la fusión de membranas, que genera un gradiente de calcio responsable de activar al cigoto, prevenir la poliespermia y reactivar la meiosis del óvulo.
- Singamia y Formación del Cigoto: Finalmente, en la etapa de singamia, los pronúcleos masculino y femenino se fusionan, formando el cigoto, la primera célula totipotente con material genético combinado, marcando el inicio del desarrollo de un nuevo organismo.
El Cigoto: Unidad de Desarrollo y Polarización
El cigoto es propio de la especie humana, debido a su dotación cromosómica y especificidad de secuencia, y es original en el organismo (impronta genética). Se comporta como una unidad de desarrollo desde la formación del pronúcleo masculino y la liberación del segundo corpúsculo polar. Además, se trata de una célula orientada y destinada a una evolución bien definida y dirigida por su genoma específico humano.
Polaridad y Continuidad en el Cigoto
Cabe destacar que el punto de entrada del espermatozoide, conocido como el cono de fertilización, determina una asimetría que influye en la polarización. Esta polaridad se relaciona con la posición de los cuerpos polares (subproductos de la meiosis) que se localizan en el polo animal del cigoto, mientras que el polo opuesto se denomina polo vegetal. En este punto se forman los ejes de los distintos polos. Este es el primer evento de continuidad, ya que estos polos van a permanecer invariables a lo largo del desarrollo embrionario, mientras otros componentes varían a lo largo de este.
Esta entrada, además del leve achatamiento del óvulo, aporta el pronúcleo masculino y establece el sitio donde se acumulan microtúbulos de actina, formando una estructura dinámica necesaria para el movimiento de los pronúcleos. Los microtúbulos guían la migración del pronúcleo masculino hacia el centro del cigoto, donde se encontrará con el pronúcleo femenino. Lo más importante de esta etapa es la formación resultante del eje formado desde el punto por el que entra el espermatozoide hasta el punto en el que se libera el segundo corpúsculo polar del pronúcleo femenino.
Coordinación Pronuclear
Tras esto, el núcleo formado se divide por mitosis, desde este punto desde el que sale el corpúsculo polar (ejemplo de coordinación). Este proceso de coordinación pronuclear es fundamental para la mezcla del material genético paterno y materno durante la primera división mitótica.
Organización Espacial del Cigoto y Divisiones Celulares
Ejes del Cigoto y Orientación de la División
En términos de organización espacial, el cigoto presenta dos ejes principales: el eje corto y el eje largo. La orientación de la primera división coincide con el eje corto. De este modo, la polarización inicial del cigoto dicta la orientación de las primeras divisiones celulares y, por ende, la disposición de los blastómeros durante la segmentación y, en un futuro, su contribución al embrión o al trofectodermo. Este eje es importante ya que, si es forzado a establecerse en otro sitio, la división siempre se va a producir por el eje más corto. Esto evidencia que este proceso se trata de un proceso físico, y que el eje desde el cual se va a formar el nuevo ser es predecible.
Regulación y Heterogeneidad Funcional
La regulación del proceso se basa en la heterogeneidad funcional y diferencias de expresión génica. Surge debido al gradiente de iones calcio, que enriquece el polo animal con metabolitos mientras que el polo vegetal permanece empobrecido. Por otro lado, las diferencias en la expresión génica, combinadas con esta heterogeneidad metabólica, provocan divisiones celulares asincrónicas. El blastómero con mayor acumulación de calcio y metabolitos, que generalmente se divide primero, contribuye más significativamente a la formación de la masa celular interna (MCI), marcando diferencias funcionales tempranas entre los blastómeros. Este patrón de división celular temprana es crucial para el desarrollo adecuado del embrión.
Patrones de División Celular y Establecimiento de Ejes
Tipos de División Celular
- División Meridional-Ecuatorial: La división “normal” sería la división meridional-ecuatorial, paralela y perpendicular respectivamente al eje de división. En esta división, el primero da lugar al… mientras que el segundo da lugar al embrioblasto y parte del trofoblasto.
- División Ecuatorial-Meridional: Otra opción es la división ecuatorial-meridional, en la que el primero en formarse es el cuadro ecuatorial, seguido del meridional. El primero en dividirse puede dar lugar al embrioblasto o al trofoblasto, entre los que se compensan las funciones del linaje. Este hecho evidencia la coordinación.
- Divisiones No Predecibles (Meridional-Meridional o Ecuatorial-Ecuatorial): La última opción es que la división sea meridional-meridional o ecuatorial-ecuatorial, en las que las dos se dividen por el mismo plano. Esta, al contrario que las otras, no es predecible, encontrando células de ambas por cualquier lado, sin un orden claro.
Flexibilidad y Determinación en el Desarrollo
El polo animal y vegetal coinciden con el eje meridional, que se convertirá en el eje antero-posterior, mientras que el eje ecuatorial coincide con el eje embrionario que se convertirá en el eje dorso-ventral. Por tanto, la arquitectura básica del organismo viene dada por la entrada del espermatozoide en el óvulo, siendo la distribución del embrión determinada por los ejes de simetría, que permanecen invariantes a lo largo del desarrollo.
El desarrollo embrionario conjuga un alto grado de flexibilidad y de irreversibilidad. Se ha visto cómo las divisiones celulares iniciales afectan el destino de las células y el desarrollo del embrión, además de la necesidad de una distribución balanceada de células animales y vegetales es crucial para el desarrollo normal, mientras que un predominio de un tipo celular puede llevar a la inviabilidad del embrión.
Etapas Tempranas del Desarrollo Embrionario
De Cigoto a Blastocisto: Compactación y Diferenciación
A medida que el cigoto se divide, los blastómeros resultantes mantienen inicialmente una morfología similar, pero en la etapa de 8 células ocurre un proceso conocido como compactación, lo que permite la formación de una estructura más cohesionada y polarizada. De todas formas, esta división da lugar a células que se compensan unas a otras, lo cual denota coordinación.
Después de la primera división celular se da un rápido aumento del número de células gracias a sucesivas rondas de mitosis. Esto es producido debido a una cascada de señalización que se transmite de blastómero en blastómero que funcionan de manera coordinada y se comportan como una unidad que se relaciona con el ambiente extracelular y extraembrionario del nuevo organismo. Esto muestra la característica de coordinación propia del proceso.
Compactación y Formación de la Mórula
Más tarde, durante la fase de mórula (3er-4º día), surge la heterogeneidad morfológica y se forman dos líneas celulares: las células polares (en la periferia) que darán lugar al trofoblasto, y las células apolares (en el interior) que formarán el embrioblasto. En la mórula avanzada (5º-6º día), se da un recíproco contacto entre los blastómeros mientras prosigue la organización y diferenciación celular.
El Blastocisto y sus Componentes
Por otra parte, entre el 4º y 5º día de fecundación, en la etapa de blastocisto, los blastómeros siguen diferenciándose y compactándose, observándose una cavidad llena de líquido (blastocele) que separa las dos poblaciones celulares: la masa celular interna (MCI), ubicada en un extremo del blastocisto, y el trofoblasto, que rodea la cavidad y se diferencia en trofoblasto mural y trofoblasto polar.
Implantación y Gastrulación
Membranas Embrionarias y Capas Germinales
Entre el 6º y 15º día, el cigoto eclosiona de la zona pelúcida y se implanta en el útero. Durante esta etapa, se forman las membranas embrionarias: el corion (que asegura la supervivencia) y el amnio (que delimita el área de crecimiento). La gastrulación, al inicio de la 3ª semana, forma el disco embrionario a partir del embrioblasto, y al final de la 3ª semana se distinguen las tres capas germinales: ectodermo, mesodermo y endodermo. Esta fase culmina con la implantación del blastocisto en la pared uterina, aunque en casos de embarazo ectópico, el blastocisto se implanta fuera del útero, como en las trompas de Falopio.
Interacción Materno-Embrionaria y la Implantación
Diálogo Molecular Preimplantatorio
Además, finalmente hay que destacar que las investigaciones revelan que desde el periodo preimplantatorio la madre y el embrión establecen un auténtico diálogo molecular destinado a favorecer el desarrollo del cigoto.
Factores Clave en la Interacción
En la parte del desarrollo previa a la implantación cabe destacar dos hechos fundamentales:
- Sincronía Materno-Embrionaria: Sincronía entre la síntesis de factores por parte de la madre y las necesidades del estadio del desarrollo embrionario. Los factores maternos se sintetizan en un lugar y momento específico coincidiendo con el grado de desarrollo del cigoto que expresa los receptores adecuados para responder a la señal.
- Independencia Relativa en Fecundación In Vitro: Los procesos de fecundación in vitro han mostrado la independencia del embrión de los factores maternos para llegar al estadio de blastocisto. Se ha demostrado que los factores de crecimiento materno favorecen el desarrollo in vitro del embrión, pero no son imprescindibles para el desarrollo.
La Ventana de Implantación y Mecanismos de Reconocimiento
La ventana para la implantación celular es muy corta (entre el día 7 y el 11 tras la ovulación). Esto requiere de sincronía y precisión en la coordinación entre el desarrollo embrionario y del endometrio del útero materno. Esto es mediado gracias a señales bioquímicas que son capaces de reconocerse mutuamente.
Receptividad Uterina y Actividad del Blastocisto
Para que se produzca la implantación tiene que haber un mutuo reconocimiento que implica la receptividad del útero marcada por altos niveles de estrógenos y progesterona y un blastocisto metabólicamente activo. Con embriones transferidos se ha observado que son capaces de retrasar el periodo de receptividad del útero. Los estrógenos son los que posibilitan que el blastocisto sea metabólicamente activo.
Tolerancia Inmunológica Materna
Activación de mecanismos de tolerancia inmunológica: Las células del embrión no expresan proteínas del sistema principal de histocompatibilidad para no ser reconocidas como células extrañas (salvo HLA-G, molécula implicada en la inhibición de la respuesta inmune del endometrio materno). Por otro lado, se secretan una serie de sustancias que inhiben los linfocitos T maternos.
Conclusión: La Continuidad del Ser Humano desde el Inicio
Por todo lo expuesto anteriormente, cada embrión mantiene, desde un punto de vista biológico, su propia UNIDAD, UNICIDAD e IDENTIDAD individual, permaneciendo sin interrupción el mismo e idéntico individuo a lo largo de todo el proceso. Con la fusión de los dos gametos humanos, un nuevo ser humano comienza su propia existencia o ciclo vital, en el que realizará autónomamente todas las potencialidades de que está intrínsecamente dotado en continuo diálogo con su entorno. Desde el momento de la fusión de los gametos, el embrión ya no es un potencial ser humano, sino que es un ser humano real. Trazar una línea de separación en este proceso, negando la continuidad de cuanto sucede entre el punto “cero” y el día 15, parece arbitrario.