Introducción a la Embriología y el Desarrollo Temprano
La embriología es la ciencia que estudia el desarrollo de un nuevo ser humano. Es una ciencia compleja que incluye la investigación y explicación de todos los cambios y procesos que se dan en la formación de un nuevo ser. En su desarrollo, el embrión pasa por una serie de etapas y de procesos decisivos a lo largo de 40 semanas.
Los avances de la biología, y en particular de la genética molecular, la genómica y la genética del desarrollo, han aportado la evidencia suficiente para desvelar aspectos que planteaban dudas hace tan sólo unas décadas. Desde la Biología Celular hay descubrimientos recientes que no dejan lugar a dudas.
La Geometría Física en la Regulación de la División Celular
Un nuevo estudio publicado en Nature Physics demostró que no son solo las señales químicas las que organizan el proceso de división celular, sino que la geometría física del embrión basta para marcar ese compás biológico. Al igual que en los seres humanos, la vida del pez cebra, un organismo ideal para estudiar los primeros pasos del desarrollo, comienza con una célula que se divide muchas veces.
Durante el inicio del desarrollo en el pez cebra, la forma del huevo recién fecundado toma un rol fundamental: define el ritmo y el orden en que las células se dividen en olas perfectamente coordinadas. Un grupo de científicos en Austria, liderado por Nikhil Mishra, Yuting Irene Li, Edouard Hannezo y Carl-Philipp Heisenberg en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), revelaron que la geometría del huevo de pez cebra regula el ritmo de las divisiones celulares iniciales.
El hallazgo muestra que la arquitectura y el volumen del huevo actúan como un reloj natural, capaz de secuenciar las primeras divisiones celulares y la activación del genoma. Este patrón físico garantiza que los tejidos y órganos comiencen a formarse de manera ordenada, aportando una nueva perspectiva a la biología del desarrollo.
El equipo de investigadores se preguntó si la forma del huevo podía controlar el orden en que las células se dividen. Para investigarlo, analizaron el blastodermo, la capa de células que recubre el huevo, examinando si su diseño influye en la orientación y el momento exacto de las divisiones celulares. El experimento demostró que modificar la forma del embrión crea cambios en las olas mitóticas y en la activación génica, sin intervención de señales químicas.
Al usar microscopía avanzada, los científicos observaron embriones vivos y vieron que las divisiones celulares no ocurren al mismo tiempo. Las células centrales, más grandes, se dividen primero y las del margen, más pequeñas, lo hacen después. Así se forma una “ola mitótica” que recorre el embrión desde el centro hacia fuera, marcando un ritmo que se repite como un reloj.
En un experimento, los científicos alteraron la forma del huevo y generaron embriones bilobulados, donde aparecieron dos olas de división, una en cada lóbulo. Esto confirmó que el patrón depende de la forma del huevo y no de señales químicas entre células. Las células del borde tardan entre 2% y 4% más en dividirse que las del centro, y ese pequeño desfase produce la ola mitótica. Los investigadores escribieron: “La relación núcleo-citoplasma determina el periodo del ciclo celular de cada célula de forma autónoma”.
Cuando llega el momento de activar el genoma propio, las células del margen, que son más pequeñas y lentas, lo hacen antes que las del centro. “Alterar la forma del embrión cambia el patrón de activación génica y provoca especificación ectópica de capas germinales”, afirmaron. La ola de divisiones termina cuando las células pierden la sincronización y cada una sigue su propio ciclo. Ese cambio marca el fin de la coordinación colectiva y el inicio de una etapa donde cada célula avanza a su propio ritmo.
“El pez cebra es un organismo ideal para estudiar los primeros pasos del desarrollo”, explicó el doctor Mishra, uno de los autores del estudio. “Sus embriones se fecundan fuera de la madre, lo que nos permite recolectarlos y estudiarlos fácilmente, muchas veces cientos a la vez. Además, son naturalmente transparentes, así que podemos ver literalmente cómo sus células se dividen, se mueven y cambian en tiempo real”, resaltó.
Fases del Desarrollo Embrionario Humano
El desarrollo embrionario comienza con una célula y se transforma a través de etapas bien definidas.
1. Periodo Preembrionario: De la Concepción a la Implantación
El periodo preembrionario abarca desde la fecundación (día 0) hasta la adquisición de una configuración tridimensional en la semana 3, cuando se forma el verdadero embrión, dejando de tener una configuración en capas o laminar. El encuentro de los gametos produce una sola célula llamada huevo o cigoto.
- Segmentación y Mórula: En su viaje a través de las trompas de Falopio, el cigoto pasa por un proceso de división celular conocido como segmentación. Se divide en 2 células hijas, luego en 8, y así sucesivamente. Aunque crece en número, la masa de células no crece en tamaño debido a las membranas que la rodean (membrana pelúcida y corona radiada). Este fenómeno de compactación da origen a una masa con aspecto de mora, denominada mórula, que aparece en el tercer o cuarto día con entre 16 y 32 células. La primera división ocurre 24 horas después de la fecundación, reduciendo el tiempo de las divisiones posteriores.
- Blastocisto e Implantación: La mórula y el fenómeno de compactación dan origen a una cavidad en el centro de la estructura. La estructura celular, ahora hueca, empieza a penetrar un líquido llamado blastocele, transformándose en blastocisto (día 5), que contiene dos tipos de células diferenciadas: el trofoblasto (del cual se forman los anexos embrionarios como amnios, saco vitelino, alantoides, corion y placenta) y el embrioblasto (del que deriva el embrión propiamente dicho). Para poder implantarse en la mucosa del endometrio (entre el día 5 y 6), el blastocisto debe romper las membranas que lo rodean, proceso conocido como eclosión.
- Disco Embrionario Bidermico: Una vez implantado, la capa más interna (el embrioblasto) se divide en dos capas diferenciadas: el epiblasto y el hipoblasto. En este momento, el embrión se describe como una masa de células planas, llamada disco embrionario bidérmico o bilaminar. A partir del epiblasto se originan todas las estructuras y tejidos del cuerpo. La cavidad amniótica se forma por una “excavación” de las células del epiblasto en contacto con el trofoblasto, recubriéndose rápidamente por amnioblastos que derivan del epiblasto y producen el líquido amniótico. Las células migran desde el hipoblasto hacia la cavidad del blastocelo para formar el saco vitelino primario (membrana de Heusser). Mientras, el trofoblasto también se divide en dos láminas: el sincitiotrofoblasto (tejido indiferenciado que invade la mucosa uterina) y el citotrofoblasto (tejido celular interno que sirve de anclaje del corión embrionario al endometrio materno). Al final de la segunda semana, el preembrión está totalmente implantado.
2. Periodo Embrionario: Organogénesis y Neurulación
El periodo embrionario ocurre entre la cuarta y octava semana. En este momento, el conceptus o preembrión cambia de una forma plana a una forma cilíndrica. El principal proceso biológico de esta etapa es la organogénesis. Durante este tiempo, los órganos del embrión comienzan a desarrollarse, lo que eventualmente lleva a la creación de futuros sistemas y estructuras. Las células embrionarias proliferan y comienzan a comportarse de formas específicas.
- Gastrulación: Una masa embrionaria trilaminar emerge en la tercera semana de desarrollo; este proceso se conoce como la gastrulación. Las células del epiblasto proliferan muy rápidamente, por lo que comienzan a migrar y ocupar nuevos lugares. Así pues, el epiblasto se mueve y desplaza indirectamente las células del hipoblasto, que a su vez da paso a dos nuevas capas embrionarias: el endodermo y el mesodermo. Junto al ectodermo (originado del epiblasto), estas tres capas germinales primitivas darán lugar a todos los tejidos y órganos del cuerpo.
- Neurulación: De todos los sistemas, el sistema nervioso es el primero en aparecer. Este se desarrolla a partir de una estructura conocida como tubo neural o epineura. El proceso de formación del sistema nervioso se conoce como neurulación. El tubo neural es una estructura embrionaria que se forma durante el primer mes de la gestación, cerrándose alrededor de la semana 28 después de la fecundación. A medida que el desarrollo embrionario progresa, el tubo neural se divide en cuatro secciones: el encéfalo anterior (prosencéfalo), el medio (mesencéfalo), el posterior (rombencéfalo) y la médula espinal.
La neurulación se inicia con la notocorda, una estructura localizada en el mesodermo, que envía señales a las células circundantes. Las que reciben dichas señales se transforman en la placa neural o neuroectodermo, un conjunto de células ya especializadas en funciones nerviosas.
- Neurulación Primaria: Consiste en la proliferación de células nerviosas en la placa neural. Durante este proceso, la placa neural se aplana, se alarga y se pliega sobre sí misma en torno al surco neural, que acaba teniendo forma de U a medida que las paredes se levantan, formando las crestas neurales y el tubo neural.
- Neurulación Secundaria: Es el proceso que culmina la formación del tubo neural. Se asocia con la división de las células del tubo neural entre mesenquimatosas (parte central) y epiteliales (región periférica). Las células mesenquimatosas se condensan y forman el cordón medular, que a su vez se ahueca por dentro hasta dejar paso a la cavidad del tubo neural (neurocele o canal neural).
Cabe señalar que los pulmones no serán funcionales hasta el momento de nacer, lo que significa que no todos los órganos evolucionan de la misma manera. Durante este periodo, el embrión pasa por lo que se considera la etapa de mayor peligro, siendo más susceptible a los teratógenos, o agentes nocivos, que pueden causar mutaciones.
3. Periodo Fetal: Crecimiento y Especialización
El paso de nombre a feto significa que ya existen esbozos de todos los sistemas importantes. El crecimiento del feto se acelera durante este tiempo, y los tejidos y órganos se diferencian y se especializan en sus distintas funciones. En el periodo fetal, la cabeza deja de desarrollarse más rápido que el resto de estructuras. Aprender los conceptos básicos de embriología puede ayudar a los médicos a determinar el estado de una paciente embarazada y del recién nacido en desarrollo.
Fundamentos Biológicos de la Identidad Embrionaria
La existencia de un ser vivo depende en su tipología y modo de vida de la información contenida en su genoma. Desde la Biología Celular hay descubrimientos recientes que no dejan lugar a dudas sobre la singularidad del desarrollo.
El Dr. Richard Gardner, embriólogo de la Universidad de Oxford, publicó en 2001 experimentos que demostraron que desde la fecundación queda marcado el plano de desarrollo del individuo, desencadenándose sin interrupción a partir de la primera división celular. De las dos células resultantes, una se erige en la determinante del desarrollo de las estructuras embrionarias y la otra de su protección.
A las mismas conclusiones llegó la Dra. Magdalena Zernicka-Goetz, que en su laboratorio del Wellcome/Cancer Research en Cambridge, utilizó fluorocromos para seguir el desarrollo embrionario, publicando imágenes que demuestran los diferentes papeles ya asignados a las dos células hijas tras la primera segmentación del cigoto. La Dra. Zernicka-Goetz concluyó que “en la primera división celular ya existe una memoria de nuestra vida”.
Ambos experimentos demuestran muy claramente que las células embrionarias se estructuran desde la primera división celular y que, desde el primer instante, queda definido el plano general del desarrollo del ser recién concebido. Además, el Dr. Steven Krawetz y sus colaboradores de la Facultad de Medicina de Universidad del Estado de Wayne (EE.UU.) demostraron la existencia de ARN-mensajero procedente del espermatozoide en ovocitos recién fecundados.
La mejor prueba de la existencia de vida propia en el embrión de una célula es que su identidad genética es igualmente propia, determinada por la nueva combinación de los genes que recibe de sus padres. Del germen de una planta surge una planta, del cigoto de un gusano, surge un gusano, y del de un ser humano surge un ser humano. La singularidad se basa en que la información genética, que hace posible la modificación o la aparición gradual de todas las estructuras del ser en crecimiento, es propia de cada individuo, con la única excepción de los gemelos monocigóticos.
El desarrollo es dinámico, no consiste en una sucesión de formas. El programa de desarrollo morfogenético está establecido en el ADN, que se constituyó en el momento de la concepción y del que se transmiten réplicas exactas (salvo mutación espontánea) a todas las células de la vida naciente. Si pasamos de una célula (cigoto) a billones de células (adulto), es importante reconocer que el individuo único y singular es el mismo siempre y en cada momento.
Para la Biología, un embrión es una realidad viva, un ente vivo en las primeras etapas de su desarrollo, cuya información genética no cambia desde la concepción hasta la muerte. Lo que cambia es el repertorio de actividades genéticas en cada tipo de células o momento del desarrollo.
Perspectivas Filosóficas y Éticas sobre el Estatus del Embrión
En el debate sobre el valor humano del embrión en desarrollo han aparecido enfoques no biológicos. El Prof. Diego Gracia centra el debate en el concepto filosófico de constitución, planteándose cuándo el ser naciente tiene entidad constitutiva y se le debe atribuir la realidad de ser humano. Gracia no reconoce en la información genética constituida en el momento de la fecundación la sustantividad necesaria para que exista suficiencia constitucional, negando la realidad humana hasta la octava semana, en el tránsito de la fase embrionaria a la fetal.
El genetista Carlos Alonso Bedate niega la condición de ser humano al embrión antes de la octava semana, no solo por carecer de sustantividad y suficiencia constitucional, sino además por “la dependencia del genoma del embrión del genoma de la madre, sin cuya dependencia devendrían molas hidatiformes”. Sin embargo, existen puntos de discrepancia. El uso del término "genoma" en este contexto puede ser inapropiado, ya que el acento debe ponerse en la información genética del individuo naciente, que es la misma desde la constitución del cigoto. Una mola hidatiforme se produce como consecuencia de una fecundación aberrante, donde los ovocitos fecundados son incapaces de desarrollarse y no llegan a ser embriones viables.
Aunque la anidación es una etapa crucial, no supone ningún cambio en la esencia o en la existencia del embrión. Lo que ocurre es que se acentúa la relación y dependencia entre el embrión y el ambiente materno. La hipótesis de la animación retardada, en su versión moderna, hace hincapié en la importancia de la anidación como fundamental para la aparición de la vida humana. No obstante, si bien es cierto que el útero materno es necesario para que el embrión llegue a adulto, también lo es que el embrión, en cualquiera de las etapas de su desarrollo, muestra su capacidad de modificación continua y no deja de pertenecer a la misma especie humana que el adulto que lo acoge.
Por otra parte, hay quien sostiene que la condición humana de la vida naciente depende de la individualidad del embrión. Es decir, que no se ha de conceder la condición de vida humana a algo que no tiene garantizada la formación de un único individuo, como en la gemelación monocigótica o la formación de quimeras por fusión de embriones. El filósofo y teólogo Norman Ford planteaba el problema de la gemelación como dificultad fundamental para que exista un ser humano individual. Sin embargo, en esta concepción se olvida de nuevo el significado de la identidad genética, elemento constitutivo determinante de la configuración de cada individuo.
El Dr. Ward Kischer, profesor americano de Anatomía y Embriología Humana, señala que el término preembrión es la “gran mentira de la embriología humana”. La gemelación es un suceso accidental que demuestra que la individualidad genética no implica indivisibilidad hasta la anidación. Como señala el filósofo francés Henry Bergson: “Para tener derecho a hablar de individualidad, no es necesario que el organismo no pueda escindirse en fragmentos viables. Basta con que ese organismo haya presentado cierta sistematización de partes antes de la fragmentación y que esa misma sistematización tienda a reproducirse en los fragmentos, una vez aislados”.
El Psiquismo Prenatal en el Contexto Psicoanalítico
Desde el momento de la concepción, este nuevo ser tiene psiquismo, y la vida intrauterina no es el “paraíso” como sostiene Rascovsky. Aportan una mirada novedosa sobre cómo la forma y el tamaño influyen en el desarrollo temprano de los vertebrados, aludiendo a la existencia de objetos internos prenatales heredados y a las primeras relaciones con las protofantasías heredadas.
Según autores como Ana Quiroga y A. Fontana, es esa permeabilidad la que permite el desarrollo del yo fetal, un "yo donde se desenvuelve la herencia" con su angustia concomitante. El psiquismo prenatal se configura en la vida intrauterina a imagen del Ello. El desarrollo del yo se produce a expensas de su primitivo ambiente que es el Ello.
La relación con el ambiente materno a través del cordón umbilical es crucial. La interrupción del cordón umbilical al nacer provoca la disociación del yo. La dependencia de esos suministros en el mundo externo genera un gran monto de ansiedad. El psiquismo se desarrolla en el curso de la vida, y es esencialmente un órgano perceptor.
Este proceso puede verse influenciado por las experiencias emocionales de la madre, desde donde se desencadena el desarrollo de la libido y se configuran las enfermedades. Las capacidades genéticas y sus posibles desarrollos también son relevantes. El funcionamiento hepático, por ejemplo, se asocia al psiquismo prenatal, y la digestión de los estímulos para que puedan ser asimilados también se relaciona con la función hepática-biliar, conformando un primer Superyó “portador de los ideales”.
El proceso de desarrollo celular puede ser tan apasionante como intrigante. Conectar la ubicación física y el historial de desarrollo de las neuronas jóvenes con sus roles emergentes en el sistema nervioso ofrece una nueva visión sobre la forma en que los cerebros se organizan. Con el tiempo, las imágenes del microscopio revelaron células en movimiento que iban encontrando sus lugares, luego asumieron roles específicos y se unieron en circuitos. El circuito motor en la médula espinal del pez cebra es el primero en desarrollarse y ha sido ampliamente estudiado. A medida que el circuito tomó forma, las neuronas motoras fueron las primeras células en comenzar a enviar mensajes, lo cual fue una sorpresa.
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