El huevo y la gallina
Que fue primero, la gallina o el huevo? ¿A quien le importa? Lo que me interesa es cómo el huevo se convirtió en gallina. En todas las criaturas que se reproducen sexualmente, el óvulo es una sola célula que, cuando se fertiliza, se convierte en un organismo funcional completo. ¿Como sucedió esto? Básicamente, a través de la diferenciación celular , el desarrollo del propósito distintivo de una célula. Esta célula es una célula del cerebro, esta es una célula de la pluma, esta es una célula del pico, y así sucesivamente, hasta que tengamos un pollo completo. Puede notar que la célula cerebral del pollo no tiene mucha actividad. Los pollos son tontos, eso es lo que quiero decir. De todos modos, cómo este huevo se convierte en una gallina, o cómo cualquier huevo fertilizado se convierte en un organismo complejo, es bastante fascinante. Entonces, ¿por dónde deberíamos empezar? Supongo que con lo que viene primero.
Inicio de la expresión genética
Primero, tenemos dos células diferentes, un espermatozoide y un óvulo no fertilizado. Cuando se fusionan y la información genética dentro de cada uno se combina, juntos se convierten en un cigoto , una sola célula fertilizada. Así es como comienza este pollo, como una célula que contiene toda la información genética de ambos padres necesaria para convertirse en un organismo funcional. Desde este punto, la célula cigoto se dividirá a través de la división o división celular y creará copias de sí misma.
Cada célula creada a partir del cigoto, llamada blastómero , contiene toda la información genética de este pollo. Cada célula en la que se conviertan los blastómeros también tendrá toda esta información. De hecho, cada célula de su cuerpo que no se utiliza para la reproducción contiene toda su secuencia genética. Pero, incluso en la etapa de cambio de cigoto a blastómeros, estas células comienzan a verse diferentes, a pesar de tener la misma información genética en su interior.
Determinantes citoplásmicos
La razón por la que todos estos blastómeros parecen un poco diferentes es porque dentro de cada uno, se están comenzando a activar diferentes genes en el ADN. ¿Por qué pasó esto? Porque el óvulo estaba lleno de moléculas en el citoplasma que impactan la expresión génica llamados determinantes citoplasmáticos . Algunos determinantes citoplásmicos son proteínas, otros son ARNm o una variedad de diversas sustancias que se distribuyen aleatoriamente por el huevo. Entonces, este huevo está cubierto de determinantes citoplasmáticos aleatorios, luego se fertiliza y se convierte en un cigoto, y el cigoto se divide en blastómeros.
Ahora, cuando esto sucede, la información genética dentro de los blastómeros es la misma, pero los determinantes citoplasmáticos en el citoplasma de la célula son diferentes. Esto significa que cada núcleo está expuesto a diferentes moléculas y, a medida que esas moléculas interactúan con el material genético dentro del núcleo, comienzan a activar diferentes genes. Entonces, desde las primeras divisiones del cigoto en nuevas células, estas células se enfocan en ciertos genes sobre otros.
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Señales inductivas
Ahora, en este punto, las células están comenzando a activar diferentes genes y averiguar en qué tipo de células se convertirán eventualmente, pero ese proceso no está escrito en piedra… todavía. Eventualmente lo será, pero por ahora, cada célula todavía tiene el potencial de cambiar qué genes se están expresando. Los determinantes citoplásmicos dentro de la célula ayudan a esto, pero las células también producen sustancias químicas que secretan y envían a otras células.
Algunas de estas sustancias químicas se denominan moléculas de señalización , moléculas que instruyen a otra célula a cambiar su expresión genética. A medida que el embrión comienza a desarrollarse, así es como se asegura de que las células de la piel aparezcan junto a las células de la piel y no en el medio de un órgano. Cuando la diferenciación celular ocurre porque se ha recibido una molécula señal, comienza a expresar diferentes genes, un proceso llamado inducción . Entonces, las células embrionarias podrían potencialmente convertirse en cualquier cosa, pero gracias a los determinantes citoplásmicos y la inducción de señales, este cigoto se convierte en todas las diferentes células necesarias para hacer un adorable pollito.
Resumen de la lección
En todas las criaturas que se reproducen sexualmente, el esperma y el óvulo se combinan para crear una sola célula que contiene la secuencia genética completa llamada cigoto . Este cigoto luego se divide en blastómeros , pero en esta etapa cada célula ya está comenzando por un camino diferente. Esto se debe a que el citoplasma del huevo está lleno de determinantes citoplasmáticos , moléculas que impactan la expresión genética. Dado que estos se distribuyen de manera desigual en todo el cigoto, cada blastómero tiene una colección diferente de determinantes citoplasmáticos, que impactan los genes en la célula de manera diferente.
La célula comienza a desarrollar una función, pero en este punto todavía se puede cambiar mediante la inducción de señales , cuando las moléculas de señal de otra célula cambian los genes que se expresan. La etapa de desarrollo durante la cual las células pueden cambiar la dirección de su desarrollo no es muy larga, pero a través de determinantes citoplasmáticos y señales inductivas comenzamos a crear todas las diversas células necesarias para formar un organismo. Y así es como la gallina salió de un huevo.
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