Reproducción, Desarrollo y Sistemas de Control en Animales: Una Perspectiva Biológica
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Reproducción en Animales
Reproducción Asexual
La reproducción asexual en los animales es una forma rápida y efectiva de generar nuevos individuos. En ella, de un solo individuo se separa una unidad reproductora.
- Gemación: La yema se desprende y se establece como individuo independiente; en otros casos, permanece adherida al organismo materno y se convierte en un nuevo miembro, más o menos independiente, de una colonia.
- Escisión o fragmentación: Consiste en la rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos. No se debe confundir con la regeneración, que no se considera un mecanismo de reproducción.
Reproducción Sexual
El objeto de la reproducción sexual en animales es formar descendientes con características diferentes a las de los progenitores. Esto se consigue mediante los siguientes procesos:
- Formación de gametos
- Formación del cigoto
- Desarrollo del cigoto
Partenogénesis
En la partenogénesis, las hembras producen huevos que se desarrollan sin que los óvulos hayan sido fecundados. Sucede en algunas especies de insectos, crustáceos, peces, reptiles e, incluso, aves. Según la frecuencia, la partenogénesis puede ser:
- Partenogénesis obligatoria: Los óvulos se desarrollan normalmente por partenogénesis. Ejemplo: pulgones.
- Partenogénesis accidental: Si solo hay hembras, se reproducen así. Ejemplo: tiburón martillo cuando hay ausencia de machos.
- Partenogénesis facultativa: Pueden salir todo machos o todo hembras. Ejemplo: abejas.
Gametogénesis y Fecundación
Formación de los Gametos
La gametogénesis, o formación de los gametos, tiene lugar en los órganos reproductores o gónadas de los individuos adultos. En los ovarios (gónadas femeninas) se produce la ovogénesis y se forman óvulos. En los testículos (gónadas masculinas) se produce la espermatogénesis y se forman espermatozoides.
Estructura del óvulo: corona radiata, corpúsculo polar, vesícula germinativa, zona pelúcida, vitelo, núcleo, gránulos corticales.
Estructura del espermatozoide: flagelo, mitocondrias, centriolo, núcleo, acrosoma.
Fecundación
La fecundación es el proceso de fusión de un óvulo y un espermatozoide para formar una célula diploide conocida como cigoto.
- Fecundación externa: Frecuente en animales acuáticos. Los óvulos sin fecundar son expulsados por la hembra y, posteriormente, el macho libera los espermatozoides que fecundarán a dichos óvulos en el medio acuoso exterior.
- Fecundación interna: Característica de los animales terrestres. Es necesario el apareamiento entre macho y hembra.
Sistemas Reproductores
Los sistemas reproductores tienen por misión la formación de las células reproductoras o gametos. Se dividen en:
- Órganos sexuales primarios o gónadas: Se forman los gametos y se producen las hormonas sexuales. Las gónadas masculinas se denominan testículos y, las femeninas, ovarios.
- Órganos sexuales accesorios: Ayudan a las gónadas en los procesos de formación y liberación de los gametos y, en muchos casos, también sirven para dar acogida y protección al embrión.
Sistema Reproductor en Invertebrados y Vertebrados
El sistema reproductor de los invertebrados es complejo y dispone de estructuras con función similar a las que aparecen en los vertebrados.
En todos los grupos de vertebrados, excepto en la mayoría de los mamíferos, los conductos genital y excretor y el intestino desembocan en una cámara común, llamada cloaca.
Sistema reproductor femenino: El ovario produce tanto los óvulos como las hormonas sexuales. La trompa de Falopio transporta los óvulos. El útero alberga la fecundación y en él se produce el desarrollo del embrión.
Sistema reproductor masculino: Los testículos y el epidídimo forman y almacenan el esperma. En los testículos también se forman las hormonas sexuales. La vesícula seminal y la próstata producen fluidos adicionales. El conducto deferente y la uretra transportan el semen.
Tipos de Individuos según sus Gónadas
- Unisexuales o dioicos: Los sexos están separados, hay dos tipos de individuos según posean gónadas masculinas o femeninas. El dimorfismo sexual es la diferencia morfológica entre los individuos de uno y otro sexo.
- Hermafroditas o monoicos: Los individuos son portadores de ambas categorías de gónadas y producen los dos tipos de gametos. Los gametos se forman en órganos sexuales llamados ovotestis.
Desarrollo Embrionario
El desarrollo embrionario es el proceso por el cual se forma un nuevo individuo a partir de la célula huevo. El organismo en desarrollo se denomina embrión.
Tipos de Desarrollo Embrionario
- Ovípara: Los óvulos o los huevos ya fecundados son expulsados al medio externo. Se presenta en todos los animales con fecundación externa y en algunos con fecundación interna, como las tortugas o las aves.
- Ovovivípara: Los huevos fecundados se desarrollan dentro del aparato reproductor materno, donde reciben protección y se alimentan del vitelo del propio huevo. Especies de fecundación interna, como ciertos peces y reptiles, son ovovivíparos.
- Vivípara: Los huevos fecundados se desarrollan en el aparato reproductor materno. Todos son de fecundación interna.
Procesos Básicos del Desarrollo Embrionario
- Multiplicación celular y muerte celular programada (apoptosis)
- Movimientos celulares
- Diferenciación celular
- Interacciones intercelulares
Fases del Desarrollo Embrionario
Segmentación
La primera fase del desarrollo embrionario se denomina segmentación o clivaje, y se inicia con una serie de rápidas divisiones celulares por mitosis, entre las que no se produce crecimiento celular.
- Célula huevo: Comienza una serie de rápidas divisiones celulares.
- Blastómeros: Son las células que se producen por división de la célula huevo.
- Mórula: La segmentación da origen a esta masa esférica, formada por células cada vez más pequeñas.
- Blástula: Los blastómeros forman una capa en la superficie del embrión y dejan una cavidad en el interior, el blastocele.
En el caso de los mamíferos placentarios, se forma una blástula especializada denominada blastocito, que lleva dos grupos diferenciados de células: de uno de esos grupos de células se formará el embrión; las células del otro grupo darán lugar a las complejas estructuras embrionarias que se disponen entre el embrión y el útero materno. El trofoblasto intervendrá en la formación de la placenta.
Gastrulación
: la multiplicacion celular se hace mucho más lenta y deja paso a un nuevo proceso: el movimiento celular.Una serie de movimientos bien organizados reordenan las células embrionarias en una estructura denominada gástrula. En esta etapa se forman las capas de tejido embrionario, o capas germinativas, de las que resultaran los tejidos y losorganos del adulto. Pueden ser:• DIBLÁSTICOS: Animales cuya gástrula posee dos capas embrionarias. La capa externa de la gástrula se denomina ectodermo y, la capa más interna, endodermo.• El arquenterón o intestino primitivo, que comunica con el exterior por un único orificio o poro de la blástula, el blastoporo.• TRIBLÁSTICOS: cuya gastrula posee tres capas embrionarias: ectodermo, endodermo y mesodermo. Existen dos modelos básicos de desarrollo:- Protóstomos: la boca de forma a partir del blastoporo- Deuteróstomos: el blastoporo se convierte en el ano y la boca se abre posteriormente en un lugar diferente. En el interior del mesodermo se forma una cavidad llena de fluidos llamada celoma.
La organogénesis: formación de tejidos y órganosa partir de las capas embrionarias.Las membranas extraembrionarias: amnios, corion, saco vitelino, alantoides. Aquellas que cumplen funciones muy particulares. Forman la placenta (órgano responsable de la nutrición del embrión) y el cordon umbilical (une el embrión a la placenta)
EL DESARROLLO POSEMBRIONARIO: comienza con el parto en los animales vivíparos o con la eclosión del huevo en los ovíparos. El nuevo individuo inicia un período de crecimiento que prosigue hasta alcanzar el estado adulto y la madurez reproductora.• DIRECTO: (poco vitelo + alimento de la madre)Proceso de crecimiento por el que se alcanza el tamaño del adulto y la madurez sexual.• INDIRECTO: (no tienen suficiente vitelo para nacer formados completamente; nacen fuera y luego metamorfosis)El embrión no puede completar el desarrollo en el interior del huevo y de este sale un organismo juvenil o larva, que tiene vida libre y no se puede reproducir. La transformación es mediante una serie de cambios que constituyen la metamorfosis.
• METAMORFOSIS INCOMPLETA:La forma juvenil es como una versión en miniatura del adulto y se denomina ninfa. La ninfa cambia gradualmente de forma hasta transformarse en el adulto y permanece activa y alimentándose durante todo el proceso. Los cambios coinciden con cada desprendimiento (muda)• METAMORFOSIS COMPLETA:La forma juvenil es una larva muy diferente del adulto. Si la larva tiene forma de gusano, se denomina oruga. La larva experimenta una serie de mudas hasta alcanzar su máximo desarrollo. Llegado a ese punto, deja de alimentarse y moverse y segrega una funda protectora, transformándose en una pupa o crisálida.
La etología o ciencia del comportamiento animal: es la ciencia que estudia las pautas de comportamiento de los animales en relación con el ambiente o con el conjunto de estímulos o situaciones que le afectan directamente.
LA FUNCIÓN DE RELACIÓN EN LOS ANIMALES: Las fases del proceso1. Recepción de estímulos o señales a través de receptores2. Coordinación, que implica integrar la información y elaborar la respuesta3. Respuesta a través de los efectores, que pueden ser músculos o glándulas.
Tipos de estímulos y receptores: Los estímulos son las señales a las que son sensibles los animales.• Estímulos externos: detectadas por órganos sensoriales que se denominan exterorreceptores.
• Estímulos internos: se trata de señales internas originadas en el propio cuerpo.1. Estimulos de variables físico quimicas: interorreceptores, 2. Estimulos que informan sobre la posición relativa de las partes del cuerpo. Propiorreceptores.
Los sistemas de coordinación: La coordinación implica interpretar la señal recibida por un receptor e integrarla en un sistema de toma de decisiones que emitirá una orden a un efector. dos mecanismos de coordinación: S. de Transmisión química u hormonal- m. interno-lenta-más duradera-menos específica- ac lentas y continuadasS. de transmisiónnerviosa-nervios-rápida-menos duradera- más específica- acc inmediatas y respuestas rapidas
Tipos de respuesta animal:Solo existen dos clases de órganos efectores, entonces:•Secrección de una sustancia líquida: órgano efector, célula exocrina si vierte su secreción al exterior océlula endocrina si vierte al medio interno.• Movimiento muscular: órgano efector, músculo. La respuesta es de contracción o relajación. Elmovimiento puede implicar el desplazamiento del animal.
LOS SISTEMAS DE CONTROL HORMONAL: Los primeros sistemas hormonales fueron las células neurosecretoras, células del sistema nervioso que, además, segregaban mensajes químicos. Constituyendo un verdadero sistema neuroendocrino.
Sistemas hormonales en invertebrados: Muchos invertebrados presentan sistemas hormonales de tipo neurosecretor, neurohormonas secretadas por células nerviosas. Uno de los más estudiados ha sido el control de la muda o ecdisis en los insectos.
Sistemas hormonales en vertebrados: En los vertebrados, el sistema hormonal es muy complejo y su funcionamiento está relacionado con el sistema nervioso, con el cual constituye un sistema neuroendocrino. Presenta una serie de células neurosecretoras y glándulas endocrinas que segregan hormonas reguladoras de otras glándulas. Glándulas del sistema endocrino: • Tiroides y paratiroides: tiroxina.• Glándulas suprarrenales: cortisol • Testículos: testosterona• Complejo hipotálamo- hipófisis: prolactina.• Páncreas. • Ovarios: estrógenos
LOS SISTEMAS DE CONTROL NERVIOSO
El sistema nervioso en invertebrados: redes o plexos nerviosos: red difusa nerviosa (medusa, cnidarios), sist nerv anular: collar periesofagico formado por un anillo nerviosos (equinodermos) sistnerv cordal: ganglios cerebrales (platelmintos) sist nerv ganglionar: ganglios cerebrales (anélidos, artrópodos, moluscos) Cefalización compleja: cefalización (moluscos)
El sistema nervioso en vertebrados: el sistema nervioso deriva de un cordón nervioso dorsal en forma de tubo hueco. Con el desarrollo, la parte anterior se ensancha en una masa ganglionar o encéfalo, y mas tarde se origina la médula espinal, todo protegido por el sistema óseo.• Sistema nervioso central (SNC): encéfalo y medula espinal• Sistema nervioso periférico (SNP): neuronas y nervios
SNC: Elencéfalo está formado por el cerebro, el cerebelo y el bulbo raquídeo.Todo el sistema nervioso está protegido por dos envolturas de diferente naturaleza:• Envolturas óseas: cráneo en el caso de encéfalo y las vértebras en el caso de la médula• Envolturas membranosas: meninges y tienen tres capas: duramadre, aracnoides y piamadre.
SNP: sist parasimpático: Tienen un comportamiento de excitación- inhibición antagónico al del sistema simpático.Prepara el organismo para las situaciones de reposo, disminuyendo la intensidad funcional de los órganos del cuerpo. sist simpático: Funciones relacionadas con la reaccíón ante situaciones de alerta o miedo. (Dilata pupila, menos saliva, mas latido cardíaco, relaja la vejiga, contrae el recto)
LA ESTRUCTURA CELULAR DEL SISTEMA NERVIOSO
La neurona: Presentan estructuras muy variadas, pero su estructura básica consiste en un cuerpo celular o soma y una serie de prolongaciones o neuritas, de las que existen dos tipos: endrinas y axones. En el SNC, las neuronas se disponen de tal manera que los cuerpos neuronales se agrupan formando la sustancia gris, mientras que las fibras nerviosas también se agrupan y forman la sustancia blanca. Partes dibujo (soma, dendritas, núcleo, axón, ramas terminales, celulas de Schwann). Las células gliales o neuroglía: realizan funciones de soporte,defensa, reparación, nutrición del tejido nervioso y control del medio
La sinapsis: el paso del impulso nervioso de una neurona a la siguiente tiene un carácter químico y se conoce como sinapsis nerviosa. La sinapsis también se produce entre neuronas motoras y órganos efectores (músculos o glándulas) que responden contrayéndose o secretando sustancias.
6. LA INTEGRACIÓN Y EL CONTROL DE LA COORDINACIÓN
• Regulación voluntaria o consciente: la información se procesa en la corteza cerebral, donde reside la capacidadconsciente. Incluye los actos voluntarios.
• Regulación involuntaria o automática: corre a cargo del sistema hormonal o el sistema nervioso autónomo. Incluye losactos reflejo.
Actos voluntarios: Son los conscientes, aquellos que tienen una regulación voluntaria. En ellos intervienen la medula espinal y en encéfalo, fundamentalmente la corteza cerebral.
Actos involuntarios o reflejos : Son los que no dependen de la voluntad y se realizan sin la intervención del cerebro. Si involucran al sistema nervioso somático, se denominan actos reflejos.• Reflejos incondicionados: nacemos con ellos• Reflejos condicionados: tras un proceso de aprendizaje
LA RESPUESTA MOTORA
El aparato locomotor• El esqueleto: funciones de sostén, protección y movimiento. Está formado principalmente por huesos yarticulaciones. Es el elemento pasivo de todo movimiento y sirve de inserción para los músculos.• Los músculos: unidos al esqueleto por medio de tendones.
• HIDROSTÁTICO: Formado por un líquido mantenido bajo presión dentro de cavidades corporales cerradas.
• EXOESQUELETO: Es una cubierta dura depositada en la superficie del animal. Formada por Quintana, carbonato cálcico, Los moluscos tienen una concha calcárea segregada por el manto que segrega sustancias calcáreas. Los artrópodos forman una cutícula de quintina.
• ENDOESQUELETO (nosotros): Es interno y está formado por piezas duras ocultas en el interior de los tejidos blandos. Ejemplo: esponjas.
El sistema muscular: Los músculos esqueléticos están formados por haces de miofibrillas dispuestas longitudinalmente. Cada miofibrilla. Está formada por dos tipos de miofilamentos de naturaleza proteica: los delgados, de actina, y los gruesos de miosina. Sarcómeros: unidades básicas de la contracción muscular.La sinapsisneuromuscular: La unión entre una neurona y una fibra muscular. La estructura en la que tiene lugar de denomina placa motora. Cuando una neurona motora es estimulada, libera un neurotransmisor, la acetilcolina.
LA LOCOMOCIÓN ANIMAL: El desplazamiento activo para obtener alimento, huir del peligro o buscar pareja se llama locomoción.
Locomoción en el medio acuático: natación Cefalópodos.Crustáceos, Peces, Cetáceos/ Locomoción sobre el suelo • Carrera• Salto• Reptación /Locomoción en el aire: El problema de los animales voladores es vencer la gravedad. Poseen alas y su movimiento provoca una fuerza ascensional q neutraliza la acción de la gravedad.