La fertilización es el proceso en el que los gametos (un óvulo y un espermatozoide) se fusionan para formar un cigoto (Figura 13.8). Para asegurarse de que la descendencia tenga solo un conjunto diploide completo de cromosomas, solo un espermatozoide debe fusionarse con un óvulo. En los mamíferos, una capa llamada zona pelúcida protege el huevo. En la punta de la cabeza de un espermatozoide hay una estructura como un lisosoma llamada acrosoma, que contiene enzimas. Cuando un espermatozoide se une a la zona pelúcida, tienen lugar una serie de eventos, llamados reacciones acrosómicas. Estas reacciones, que involucran enzimas del acrosoma, permiten que la membrana plasmática del esperma se fusione con la membrana plasmática del óvulo y permiten que el núcleo del espermatozoide se transfiera al óvulo. Las membranas nucleares del óvulo y el esperma se descomponen y los dos núcleos haploides se fusionan para formar un núcleo o genoma diploide.
Para garantizar que no más de un espermatozoide fertiliza el óvulo, una vez que las reacciones acrosómicas tienen lugar en un lugar de la membrana del óvulo, el óvulo libera proteínas en otros lugares para evitar que otros espermatozoides se fusionen con el óvulo.
Comienza el desarrollo de organismos multicelulares de este cigoto unicelular, que sufre una división celular rápida, llamada escisión (Figura 13.9 a), para formar una bola hueca de células llamada blástula (Figura 13.9 b).
En los mamíferos, la blástula forma el blastocisto en la siguiente etapa de desarrollo. Aquí, las células de la blástula se organizan en dos capas: la masa celular interna y una capa externa llamada trofoblasto. La masa celular interna pasará a formar el embrión. El trofoblasto secreta enzimas que permiten la implantación del blastocisto en el endometrio del útero. El trofoblasto contribuirá a la placenta y nutrirá al embrión.
Concepto en acción
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El las células de la blástula luego se reorganizan espacialmente para formar tres capas de células. Este proceso se llama gastrulación. Durante la gastrulación, la blástula se pliega sobre sí misma y las células migran para formar las tres capas de células (Figura 13.10) en una estructura, la gástrula, con un espacio hueco que se convertirá en el tracto digestivo. Cada una de las capas de células se llama capa germinal y se diferenciará en diferentes sistemas de órganos.
Las tres capas germinales son el endodermo, el ectodermo y mesodermo. Las células de cada capa germinal se diferencian en tejidos y órganos embrionarios. El ectodermo da lugar al sistema nervioso y la epidermis, entre otros tejidos. El mesodermo da lugar a las células musculares y al tejido conectivo del cuerpo. El endodermo da lugar al intestino y a muchos órganos internos.
Organogénesis
La gastrulación conduce a la formación de las tres capas germinales que dan lugar durante el desarrollo posterior a los diferentes órganos del animal. cuerpo. Este proceso se llama organogénesis.
Los órganos se desarrollan a partir de las capas germinales mediante el proceso de diferenciación. Durante la diferenciación, las células madre embrionarias expresan conjuntos específicos de genes que determinarán su tipo de célula final. Por ejemplo, algunas células del ectodermo expresarán los genes específicos de las células de la piel. Como resultado, estas células adoptarán la forma y características de las células epidérmicas.El proceso de diferenciación está regulado por señales químicas específicas de la ubicación del entorno embrionario de la célula que pone en juego una cascada de eventos que regulan la expresión génica.