Biología del Desarrollo Desarrollo: proceso lento de cambios por el cual se origina un organismo multicelular a partir de una sola celula (huevo, ovulo fecundado) o cigoto. Introducción Biol 3019 - JA Cardé, PhD Universidad de Puerto Rico - Aguadilla Enero - Mayo 2014

Objetivos Al terminar la conferencia los estudiantes estarán capacitados para: Resumir el trasfondo histórico de la disciplina. Reconocer investigadores de la disciplina Comparar las dos principales escuelas: Preformación vs Epigénesis Identificar los principales sistemas modelos y las técnicas utilizadas

Trasfondo Histórico Embriología Descriptiva - AC - 4ta dedada siglo 19 - mejor microscopía - mejores observaciones - von Baer: primer ovocito de mamífero en perros Embriología Experimental - final siglo 19, principio del 20 - manipulación de embriones - observación de interacción celular - Roux, Spemman Genética del Desarrollo - mediados del siglo 20 - evidencia de que ciertos genes juegan roles importantes en dirigir el desarrollo Genética Molecular del Desarrollo - finales del siglo 20 - localizar los genes, analizar como trabajan y que tipo de producto genético afecta el desarrollo y como

Trasfondo Histórico Direccion de movimientos celulares y Fate Maps celulas no se mantienen estaticas o quietas cambian tanto de lugar como de formas. En el embrion solo hay epitelios y mesenquima observar los distintos arreglos que ocurren entre estos dos tipos de celulas Ambos lados de la cara de un perro: Direccion Comparacion entre patas de un German Shep y un Daschund Celulas cambian de forma o de tipo; epitelio a mesenquima (epiteliales migran para formar musculo) Migracion de germinales a gonadas o de primordio cardaco a vertebras cervicales y luego hacia la izquierda Cambios en tamaños : esperma pierde todo y ovulo no

Trasfondo Histórico Fate Maps: Data recoplada marcando grupos de celulas embrionarias y estudiando en que se convierten Marca estructuras en la larva o adulto en el lugar del embrion donde comienza Tintes moleculares Imagenes de computadora Fate maps de vertebrados en gastrula temprana Vista posterior inferior Similaridades en todos aunq en adultos son bien distintos Ej notocordio

Trasfondo Histórico Fate Maps: Ciona savigni Tunicado Notocordio verde Endodermo azul Musculos rojos Tubo neural amarillo Epidermis purpura Styela partita (pag 20) Tintes vitales (1.13) Fluorocromos (1.14)

Trasfondo Histórico Marcaje Genético: Embriones quimeras Embriones creados de células con distintas constituciones genéticas Spemman/Mangold : transplante de tejido embrionario entre especies de salamandras Organizador de Spemman Embrión Faisán y Pollo (1941-1970) Dificultad en mamíferos para esto? Para marcar celulas permanentes En el mismo embrion celulas geneticamente distintas Podian contestar que estructura salia del donante y que estructuras salian del receptor Se confirmo la migracion de celulas, con los melanocitos de la cresta neural hasta la epidermis Organizador de Spemman Hoy se sabe son factores de crecimiento Transplante de celulas de faisan a embrion de pollo mientras esta en el huevo Las celulas de faisan se integran al embrion de pollo Tienen heterocromatina alrededor del nucleolo mas oscuras q lsa de pollo PLT por lo q se podian seguir Tambien hay un antigeno que se puede seguir por anticuerpos en el pollo

Trasfondo Histórico Quimeras transgénicas (2012) Transplantar células de organismos modificados genéticamente Se traza la ruta de las células que expresa la modificación Virus con GFP infecta embrión, se sigue el tejido fluorescente Demostraron el rol de celulas de la cresta neural en el desarrollo del SN del GI En mamiferos el desarrollo es interno no se pueden hacer quimeras de dos especies Infectan padres, el pollito sale infectado y verde Transplantan su tubo neural o otro q no esta infectado ni verde Y buscan donde van a parar las celulas verdes… Migran al estomago y lo pintan completo

Trasfondo Histórico August Weissman - teoría del germoplasma Las células de un organismo se dividen en somáticas y germinales No intercambian información (Barrera) Variación solo se genera en las germinales Somáticas pierden o reducen su germoplasma con cada división celular (Dolly?) 1880s

Trasfondo Histórico Roux – distribución desigual de factores citoplásmicos en cada división (anfibios, padre embrio experimental) Driesch – cada célula retiene la capacidad de dirigir el desarrollo (equinodermos) Roux; Ejemplo de mal diseño experimental !!!!

Trasfondo Histórico Briggs y King: transplante de núcleos de blástula, la célula retiene cada vez menos capacidad Ejemplo de mala interpretación. Gurdon: transplantes de epitelio aun retienen capacidad

Trasfondo Histórico Cloning* Figure 23. Wilmut's animal cloning experiment. Wilmut combined a nucleus from a mammary cell and an egg cell (with its nucleus removed) to successfully clone a sheep.

Embriología Evolutiva Analogía – estructuras que son similares pero debido a su uso o función y no a su origen común desde el punto de vista embrionario Alas: mariposa vs ave: función común, origen embrionario no Homología – estructuras u órganos cuya similaridad subyacente proviene de que derivan de la misma estructura ancestral común Brazo vs ala de ave, murciélago, foca; origen embrionario común Homologia se refiere al nivel de organizacion lo q se compara Ave y murcielago son homologos como apendice anterior no como alas Comparte estructuras del apendice anterior, porq su ancestro comun tenia esos mismos huesos Sus lineas de descendencias son distintas y lejanas uno de mamieros otro de repitles… Alas de bat y bird son distintas estructuralmente bien distintas

Embriología Medica Embriólogos miran los embriones para entender la evolución o la formación de órganos Médicos ven los embriones como la posibilidad de alguna anormalidad anatómica (2-5%) Algunas son genéticas (genes o cromosomas) algunas son ambientales Defectos dan información de lo que es normal por falta de experimentos Malformaciones genéticas: anormalidades por mutaciones, aneuploidas, translocaciones etc Ej: Fgf4: gen cuya proteína se une a receptor de cartílago para q no se dividan mas - Daschund – sistema modelo - Enanismo – mutación en el receptor lo activa constitutivamente PLT…. Anormalidades como ausencia de extremidad, estructuras incompletas Corazon sin valvulas, dedos de mas o de menos etc

Teratología Alteraciones: anormalidades causadas por factores exógenos: virus, radiación, químicos Teratógenos: agentes causantes Talidomide: somnífero post guerra (1957-60); focomelia: huesos largos de extremidades ausentes o reducidos Metales, alcohol, ácido retinoico DES Una sola pastilla

Desórdenes del Desarrollo Oido 34-38 dias Dedos 38-42 dias Brazos 38-46 Piernas 40-45 Teratogenos actuan a tiempos especificos de formacion de ciertos organos Igual pasa cuando la comunicacion celular se interrumpe o elimina El mensajero y el receptor son ambos importantes