Biología Compendio VII: Estructura y Fisiología Animal (página 2)

El esqueleto en los humanos está formado por 206 huesos. Los principales están organizados de la siguiente manera. 1: En el cráneo (frontral, parietales, occipital, temporales, etmoides, esfenoides). 2: en la cara (vómer, cornetes, nasales, unguis o lacrimales, pómulos o malares, maxilares superior e inferior, huesecillos del oído, palatinos). 3: columna vertebral (incluye región cervical que tiene siete vértebras, región dorsal, doce, región lumbar, cinco, región sacra, cinco vértebras soldadas y coxis). 4: caja torácica (esternón, costillas). 5: cintura escapular (clavícula, omóplatos). 6: extremidades superiores (húmero, radio, cúbito, carpianos, metacarpianos, falanges, falanginas, falangetas). 7: cintura pélvica (ileón, isquión, pubis. 8: extremidades inferiores (fémur, rótula, tibia, peroné, metatarsianos, falanges).

29.3 Composición del esqueleto de los vertebrados

El cartílago se encuentra en los extremos de los huesos y forma cojincillos en las articulaciones de las rodillas, así como los discos intervertebrales. También confiere soporte a la nariz, orejas y vías respiratorias.

• Durante el desarrollo embriológico, el cartílago es el precursor del hueso. Células vivas llamadas condrocitos forman el cartílago, rodeándose a sí mismas de una matriz de colágeno fibroso.

• Los osteoblastos forman los huesos, secretando una matriz de colágeno que se endurece con fosfato de calcio. Un hueso típico consiste en una capa exterior de hueso duro y compacto, a la que se sujetan los músculos, y hueso esponjoso interior, que alberga la médula ósea.

• El remodelado de los huesos es continuo. Los osteoclastos hacen túneles en el hueso utilizando ácidos y enzimas. Capilares nutritivos invaden los túneles y los osteoblastos (ahora llamados osteocitos) llenan el espacio con capas concéntricas de hueso nuevo, dejando un pequeño canal central para los capilares. Este proceso produce osteones (sistemas haversianos).

29.4 Movimiento corporal

Los músculos esqueléticos forman pares antagónicos que mueven el esqueleto. En los vertebrados, el movimiento es en torno a las articulaciones, donde los huesos se unen entre sí mediante ligamentos. Los músculos se sujetan a los huesos a ambos lados de la articulación mediante tendones.

• La contracción de un músculo flexiona la articulación y estira un músculo antagónico.

• En las articulaciones en bisagra, los orígenes de los músculos se sujetan al hueso inmóvil; sus inserciones se sujetan al hueso móvil.

• La contracción del músculo flexor dobla la articulación; la contracción de su extensor antagónico la endereza.

La respuesta inmunitaria

30.1 Defensa del cuerpo contra las invasiones

El cuerpo humano tiene tres líneas de defensa contra microbios invasores: (1) barreras defensivas, como la piel y las membranas mucosas; (2) defensas internas no específicas, que incluyen fagocitosis, acción de células asesinas naturales, inflamación y fiebre; y (3) respuesta inmunitaria específica, inmunidad celular e inmunidad humoral.

• La piel bloquea físicamente el ingreso de microbios y está cubierta de secreciones de las glándulas sudoríparas y sebáceas que inhiben el crecimiento de bacterias y hongos.

• Las membranas mucosas de los tractos respiratorio y digestivo secretan sustancias antibióticas, anticuerpos y moco que atrapa los microbios. Si éstos logran entrar al cuerpo, glóbulos blancos (leucocitos) se desplazarán hacia el sitio de ingreso y englobarán las células invasoras.

• Las células asesinas naturales secretan proteínas que matan a células infectadas o cancerosas.

Las heridas estimulan la respuesta inflamatoria, liberando sustancias que atraen glóbulos blancos fagocíticos, incrementan el flujo sanguíneo y aumentan la permeabilidad de los capilares. Después, coágulos sanguíneos aislarán el sitio de la lesión. La fiebre se produce por la acción de pirógenos (sustancias liberadas por glóbulos blancos en respuesta a una infección); las altas temperaturas inhiben el crecimiento bacteriano y aceleran la respuesta inmunitaria.

El sistema inmunológico consta de seis componentes, que se encuentran en la sangre, y que actúan para desarrollar una respuesta inmunitaria eficaz. Los tres primeros son células: granulocitos (ingieren microbios invasores), monocitos (alteran sustancias extrañas) y linfocitos (responsables de la inmunidad). Los tres tipos de proteínas son: Inmunoglobulinas o anticuerpos (contribuyen a eliminar agentes extraños), citoquinas (regulan la respuesta inmunitaria) y proteínas de complemento.

30.2 Características de la respuesta inmunitaria

La respuesta inmunitaria comprende tres pasos: reconocimiento, ataque y memoria. Para ello intervienen dos tipos de linfocitos (ciertos glóbulos blancos): células B y células T.

• Las células B son células plasmáticas que secretan anticuerpos al torrente sanguíneo y producen inmunidad humoral o serológica.

• Las células T citotóxicas destruyen microorganismos, células cancerosas y células infectadas por virus mediante contacto y producen la inmunidad celular.

• Las células T auxiliares estimulan ambas respuestas inmunitarias, humoral y celular, y las células T supresoras detienen dichas respuestas.

Los anticuerpos (en células B) y los receptores (en células T) reconocen moléculas ajenas y activan la respuesta inmunitaria. Cualquier molécula que genera una respuesta de anticuerpos se llama antígeno. Los anticuerpos detectan y destruyen activamente a los antígenos empleando cuatro mecanismos: neutralización, promoción de fagocitosis por parte de glóbulos blancos, aglutinación, y reacciones de complemento..

• Cada célula B sintetiza un solo tipo de anticuerpo, exclusivo de esa célula y de su progenie, que reaccionará siempre ante el mismo antígeno.

• En la inmunidad humoral, las células B se dividen rápidamente para sintetizar grandes cantidades del anticuerpo. En la inmunidad celular, las células T citotóxicas se unen a antígenos presentes en microbios, células infectadas o cancerosas y matan las células.

• Una parte de la progenie de las células B y T se convierten en células de memoria. Si el mismo antígeno reaparece en el torrente sanguíneo, estas células se activarán de inmediato, se dividirán rápidamente y causarán una respuesta inmunitaria más rápida y eficaz que la respuesta original.

Tabla 30.1 Células de respuesta inmunitaria

30.3 Antibióticos y vacunas

Un antibiótico es un compuesto utilizado para eliminar o inhibir el crecimiento de organismos infecciosos, lo que da al sistema inmunitario más tiempo para responder a los invasores y exterminarlos.. Una propiedad común a todos los antibióticos es la toxicidad selectiva: la toxicidad es superior para los organismos invasores que para los animales o los seres humanos que los hospedan.

• La primera observación del efecto antibiótico fue realizada en el siglo XIX por el químico francés Louis Pasteur, al descubrir que algunas bacterias saprofíticas podían destruir gérmenes del carbunco (ántrax) en ganado vacuno.

• Las penicilinas son el grupo más antiguo de antibióticos; son derivados del hongo Penicillium notatum. Son bactericidas que inhiben la formación de la pared celular. Descubierta por bacteriólogo británico Alexander Fleming en 1928, la penicilina demostró su eficacia frente a cultivos de laboratorio de bacterias patógenas como las de la gonorrea, meningitis o septicemia.

• La estreptomicina, después de la penicilina, es el antibiótico más empleado; fue descubierta en 1944 por el biólogo americano Selman Waksman y colaboradores. Es efectiva en el tratamiento de enfermedades infecciosas como tuberculosis. Los miembros de esta familia (en especial, la neomicina) tienen mayor toxicidad que los demás antibióticos.

• Las cefalosporinas interfieren en la síntesis de la pared celular bacteriana. Se emplean en tratamiento de meningitis, y en cirugía ortopédica, abdominal y pélvica.

• Las tetraciclinas son antibióticos bacteriostáticos que inhiben la síntesis de proteínas bacterianas. Se emplean en tratamiento de acné, infecciones del tracto urinario y bronquitis. Debido a su amplio espectro, pueden alterar el equilibrio de la flora bacteriana interna; esto puede inducir infecciones en el tracto gastrointestinal o la vagina, por ejemplo.

• Los macrólidos son bacteriostáticos. Se unen a los ribosomas bacterianos para inhibir la síntesis de proteínas. Se emplean en tratamiento de difteria y bacteriemias.

• Las sulfonamidas son bacteriostáticos sintéticos de amplio espectro utilizados en tratamiento de infecciones del tracto urinario, contra ciertas cepas de meningococo, o como profilaxis de la fiebre reumática.

Las vacunas son preparados de antígenos procedentes de organismos patógenos (en forma inactiva o atenuada). Los antígenos provocan una respuesta inmunitaria, la cual crea memoria y da pie a una respuesta rápida, si se presenta una infección real. La primera vacuna fue descubierta por el médico inglés Edward Jenner en 1798, cuando notó que los humanos quedaban inmunizados frente a la viruela si se les inoculaba con un preparado del virus de la viruela vacuna.

30.4 Deficiencias del sistema inmunitario

Las alergias son respuestas inmunitarias a sustancias ajenas normalmente inocuas, como polen o polvo. Ciertas células llamadas mastocitos responden a la presencia de estas sustancias liberando histamina, que causa una respuesta inflamatoria local.

• Se presentan enfermedades autoinmunes cuando el sistema inmunitario destruye a células propias del cuerpo (ejemplos de ello se da en diabetes juvenil, anemia, artritis reumatoide).

• Las enfermedades de deficiencia inmunitaria se presentan cuando el sistema inmune no puede responder con la intensidad suficiente para combatir enfermedades menores. Una forma de terapia consiste en transplantar al bebé médula ósea (donde se producen las células inmunitarias) de un donador sano.

La infección con uno de dos virus, llamados virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) 1 y 2, puede producir SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida). Estos virus invaden a células T auxiliares y las destruyen. La falta de células T auxiliares para estimular las respuestas inmunitarias de las células B y las células T citotóxicas hace que la persona que padece SIDA sea en extremo susceptible a una amplia variedad de infecciones, que finalmente le causan la muerte.

El cáncer es una población de células corporales que se divide de forma descontrolada. El sistema inmunitario puede reconocer las células cancerosas como "diferentes" y destruirlas con células asesinas naturales y células T citotóxicas. Unas cuantas células cancerosas desarrollan capacidad de evadir al sistema inmunitario, algunas atacan las células inmunitarias y otras se multiplican con excesiva rapidez. En tales casos, el cáncer se desarrolla y requiere un tratamiento médico agresivo.

El sistema nervioso y los sentidos

31.1 Estructura y funciones de las neuronas

Los sistemas nerviosos se componen millones de células llamadas neuronas, las cuales tienen cuatro funciones especializadas, que se reflejan en su estructura. (1) Las dendritas reciben información del entorno o de otras neuronas. (2) El cuerpo celular suma las señales eléctricas de las dendritas y de las sinapsis (el punto de comunicación entre dos neuronas) y "decide" si debe producir o no un potencial de acción. (3) El axón conduce el potencial de acción a su terminal de salida, la sinapsis. (4) Las terminales sinápticas transmiten la señal a otras células nerviosas, a glándulas o a músculos.

Una neurona no estimulada mantiene un potencial de reposo negativo dentro de la célula. Las señales que recibe de otras neuronas son cambios pequeños de potencial, que se desvanecen rápidamente, llamados potenciales postsinápticos.

• Los potenciales postsinápticos inhibidores y excitadores (PPSI y PPSE) hacen que disminuya o aumente, respectivamente, la probabilidad que la neurona produzca un potencial de acción.

• El potencial de acción es una onda de carga positiva que viaja por el axón hasta las terminales sinápticas sin que su magnitud decrezca.

31.2 Características generales del sistema nervioso

El procesamiento de la información en el sistema nervioso requiere cuatro operaciones: (1) determinar el tipo de estímulo, (2) indicar la intensidad del estímulo, (3) integrar información de muchas fuentes, (4) iniciar y dirigir la respuesta.

• El sistema nervioso reúne y procesa información sensorial de muchas fuentes. Dichos estímulos sensoriales pueden canalizarse a un número menor de neuronas (convergencia) cuya actividad en respuesta a los estímulos determina la acción realizada.

• La "decisión" de actuar podría transmitirse entonces a muchas más neuronas (divergencia), las cuales dirigen la actividad.

• Los caminos neuronales por lo regular tienen cuatro elementos: (1) neuronas sensoriales o aferentes, (2) neuronas de asociación o interneuronas, (3) neuronas motoras o eferentes y (4) efectores, que son músculos o glándulas.

• La agrupación de varias neuronas conectadas formando una estructura funcional se denomina arco reflejo (que incluye receptor, neurona sensorial, neurona motora y efector). Los arcos reflejos permiten la realización de los actos reflejos, que son respuestas automáticas del sistema nervioso a los cambios del medio.

31.3 Organización del sistema nervioso humano

• El sistema nervioso del ser humano y de otros vertebrados consiste en el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP). El sistema nervioso periférico se divide a su vez en dos porciones: sensorial y motora.

• Las porciones motoras consisten en el sistema nervioso somático (que controla los movimientos voluntarios) y el sistema nervioso autónomo (que dirige las respuestas involuntarias).

El sistema nervioso central comprende el encéfalo y la médula espinal y protegido por tres membranas llamadas meninges: duramadre (externa), aracnoides (intermedia) y piamadre (interna). Entre las dos últimas circula el líquido cefalorraquídeo, que actúa como "amortiguador" El encéfalo consta de tres partes subdivididas en regiones bien definidas.

• El rombencéfalo consta de bulbo raquídeo (médula oblonga) y puente de Varolio, que controlan funciones involuntarias (como la respiración), y cerebelo, que coordina actividades motoras complejas (como mecanografiar).

• El mesencéfalo es pequeño y contiene la formación reticular: un filtro y retransmisor de estímulos sensoriales.

• El prosencéfalo incluye el tálamo, una estación de retransmisión sensorial que distribuye información a, y recibe información de los centros conscientes del prosencéfalo.

La médula espinal contiene: (1) neuronas que controlan músculos voluntarios y el sistema nervioso autónomo y neuronas que se comunican con el encéfalo y con otras partes de la médula espinal; (2) axones que van al encéfalo y vienen de él, (3) caminos neuronales para reflejos y ciertos comportamientos simples.

Tabla 31.1 Organización del sistema nervioso de los vertebrados

31.4 La actividad cerebral

El cerebro presenta hendiduras profundas (cisuras) y repliegues (circunvoluciones). Una cisura interhemisférica divide al cerebro en dos mitades llamadas hemisferios cerebrales. Las cisuras dividen cada hemisferio cerebral en áreas llamadas lóbulos: frontal (área motora), temporal (área auditiva), parietal (área sensorial) y occipital (área visual).

Los hemisferios cerebrales están especializados. En general, el hemisferio izquierdo domina el habla, lectura, escritura, comprensión del lenguaje, capacidad matemática y resolución de problemas por lógica. El hemisferio derecho se especializa en reconocer rostros y relaciones espaciales, capacidades artísticas y musicales, reconocimiento y expresión de emociones.

La memoria adopta dos formas: (1) memoria a corto plazo, que es eléctrica o química, y (2) memoria a largo plazo, que probablemente implica cambios estructurales que aumentan la eficacia de las sinapsis. El hipocampo es un importante sitio de aprendizaje y de transferencia de información a la memoria a largo plazo. Los lóbulos temporales también son importantes para la memoria.

31.5 Los receptores sensoriales

Los receptores convierten señales de una forma a otra. Las células receptoras se nombran según el estímulo al que responden.

• Fonorreceptores: En el oído de los vertebrados, al aire hace vibrar la membrana timpánica, que transmite las vibraciones a los huesecillos del oído medio y de ahí a la ventana oval de la cóclea. Dentro de la cóclea, que está llena de líquido, las vibraciones doblan los pelos de las células pilosas. Esta flexión produce potenciales de receptor que generan potenciales de acción en los axones del nervio auditivo, que conduce al encéfalo.

• Fotorreceptores: En el ojo de los vertebrados, la luz entra por la córnea y pasa por la pupila para llegar al cristalino, el cual enfoca la imagen en la retina. En las profundidades de la retina se encuentran dos tipos de fotorreceptores, bastones (sensibles a la luz) y conos (sensibles a los colores), que producen potenciales de receptor como respuesta a la luz. Estas señales se procesan en varias capas de neuronas de la retina y se traducen a potenciales de acción en el nervio óptico, que conduce al encéfalo.

• Quimiorreceptores: Los vertebrados terrestres detectan sustancias del entorno ya sea por olfato, gusto o tacto. Cada tipo de célula receptora olfatoria o del gusto responde a uno, o a unos cuantos tipos específicos de moléculas, lo que permite distinguir entre diversos sabores y olores. Las neuronas olfatorias están situadas en un tejido que reviste las fosas nasales. Los receptores del gusto se encuentran en cúmulos, llamadas papilas gustativas, en la lengua. El dolor es un tipo especial de sentido químico en el que neuronas sensoriales responden a sustancias liberadas por células dañadas.

Tabla 31.2 Algunos tipos de receptores de los vertebrados

Reproducción animal

32.1 Los tipos de reproducción animal

En la reproducción sexual, gametos haploides de dos progenitores distintos, se unen y producen un descendiente genéticamente diferente de sus progenitores. La característica que divide los organismos en machos y hembras se denomina dimorfismo sexual. La hembra produce óvulos grandes sin capacidad de movimiento y el macho produce espermatozoides, pequeños y móviles.

• Los animales son monoicos (un solo animal produce tanto espermatozoides como óvulos) o dioicos (un animal dado produce un solo tipo de gametos).

• La fecundación es la unión del espermatozoide con el óvulo y puede efectuarse fuera del cuerpo de los animales (fecundación externa) o dentro del cuerpo de la hembra (fecundación interna).

• La fecundación externa debe efectuarse en agua para que los espermatozoides puedan nadar hacia el óvulo. La fecundación interna normalmente se realiza mediante cópula, en la que el macho deposita espermatozoides directamente en el tracto reproductor de la hembra.

En la reproducción asexual, la descendencia suele ser genéticamente idéntica al progenitor. La reproducción asexual se puede efectuar por gemación, fisión o partogénesis.

• La gemación consiste en el crecimiento de una copia (yema) en miniatura del animal adulto sobre el cuerpo del progenitor; cuando la yema se separa inicia una existencia independiente.

• En la fisión se divide el cuerpo del animal en dos organismos completos más pequeños.

• En la partogénesis un óvulo haploide se desarrolla sin fertilización.

32.2 La reproducción humana

Tabla 32.1 Estructuras y funciones del tracto reproductor masculino humano

• El sistema reproductor masculino consiste en un par de testículos que producen espermatozoides, y estructuras accesorias que los transportan mediante líquidos al sistema reproductor de la hembra. En el hombre, las hormonas FSH y LH, producidas por la hipófisis anterior, estimulan la espermatogénesis y la producción de testosterona. Estos dos procesos son casi continuos; se inician en la pubertad y perduran hasta la muerte.

• El sistema reproductor femenino consiste en un par de ovarios, que producen óvulos, y estructuras accesorias, que conducen los espermatozoides hacia el óvulo, y reciben y nutren al embrión durante el desarrollo prenatal. En la mujer, la ovogénesis, la producción de hormonas y el desarrollo del revestimiento del útero (endometrio) varían según un ciclo menstrual de un mes. El ciclo se controla con hormonas del hipotálamo (liberadora de gonadotropinas), de la pituitaria anterior (FSH y LH) y de los ovarios (estrógeno y progesterona).

Tabla 32.2 Estructuras y funciones del tracto reproductor femenino humano

Durante la cópula, ocurre la eyaculación del semen del hombre en la vagina de la mujer. Los espermatozoides se desplazan por la vagina y el útero hasta el tubo uterino, donde se efectúa la fecundación. El óvulo no fecundado está rodeado por dos barreras, corona radiada y zona pelúcida; enzimas liberadas por el acrosoma en la cabeza del espermatozoide digieren estas capas y permiten al espermatozoide llegar al óvulo. Normalmente, sólo un espermatozoide entra en el óvulo y lo fecunda, produciendo el cigoto, el cual experimenta una serie de divisiones celulares internas hasta que se constituye en un organismo completo.

32.3 Gametogénesis

Los gametos son células germinales sexuales, masculina y femenina, producidas por meiosis. Los órganos de los animales que producen gametos se denominan gónadas y la formación de gametos en las gónadas se llama gametogénesis.

• Los organismos sexuales más simples son isógamos, producen una única clase de gametos. Los isogametos más simples (como mohos) son células pequeñas que crecen en los extremos de los filamentos del cuerpo y que se desprenden cuando maduran.

• Las plantas superiores y animales son heterógamos, producen dos clases de gametos. En las plantas, el órgano productor de gametos se denomina gametangio.

Se denomina espermatogénesis al proceso de formación de gametos masculinos (?). Los espermatozoides son células haploides (n) producidas después de la meiosis celular.

• Cuando las células germinales de los túbulos seminíferos
  de los testículos se multiplican, se forman unas células llamadas
  espermatogonias.

• Al alcanzar el hombre la madurez sexual, las espermatogonias aumentan
  de tamaño y se transforman en espermatocitos primarios, donde
  se produce la meiosis.

• La primera división da lugar a dos espermatocitos secundarios,
  y éstos, tras otra división, producen dos espermátidas
  cada uno. Las cuatro células resultantes son haploides.

• En la siguiente fase las espermátidas se convierten en espermatozoides.

La ovogénesis es el proceso de formación de gametos femeninos (?) haploides (n) por meiosis.

• La ovogénesis comienza cuando las células germinales se multiplican y producen las ovogonias.

• Estas células entran en fase de crecimiento y originan los ovocitos primarios. En ellos acontece la meiosis y comienza la fase de maduración. La primera división meiótica da lugar a una célula grande (ovocito secundario) y una célula menor (corpúsculo polar).

• El ovocito se divide y da lugar al segundo corpúsculo polar y a la ovótida. Esta célula, haploide, es la que madura y se transforma en el óvulo. Los corpúsculos polares no son funcionales y pueden volver a dividirse. El ovocito se rodea de células en el ovario y forma los folículos.

32.4 Control de la fertilidad

La anticoncepción puede lograrse mediante abstinencia en días cercanos a la ovulación (método del ritmo) o esterilización: cortar conductos deferentes en el hombre (vasectomía) o tubos uterinos en la mujer (ligado de trompas). El coito interrumpido y duchas vaginales son técnicas poco eficaces. Las técnicas anticonceptivas temporales impiden la ovulación: píldoras anticonceptivas (Norplant y Depo-Provera), métodos de barrera (diafragma, condón) impiden que los espermatozoides y el óvulo se junten. Los espermaticidas pueden ser no muy eficaces. Los dispositivos intrauterinos (como la T de cobre) bloquean a los espermatozoides y también impiden la implantación del embrión. El aborto causa la expulsión del embrión en desarrollo.

Tabla 32.3 Técnicas anticonceptivas no permanentes

Desarrollo animal

33.1 Tipos de desarrollo en los animales

En el desarrollo indirecto, los huevos (que normalmente tienen poca yema) eclosionan para producir etapas larvarias de alimentación, que después sufren metamorfosis para convertirse en adultos cuya forma corporal es notablemente distinta.

En el desarrollo directo, el animal recién nacido es inmaduro sexualmente y se parece a un adulto en miniatura. Los animales con pueden producir huevos grandes llenos de yema, o bien nutrir al embrión en desarrollo dentro del cuerpo de la madre. En aves, reptiles y mamíferos, se presentan cuatro membranas extraembrionarias. (1) La membrana externa (corion) tiene como función el intercambio de gases; en mamíferos, forma la mayor parte de la porción embrionaria de la placenta. (2) El amnios encierra la cavidad llena de líquido que envuelve al embrión. (3) La membrana alantoides sirve como órgano almacenador de desechos; en los mamíferos, forma la mayor parte del cordón umbilical. (4) El saco vitelino rodea la yema de huevo en aves y reptiles; en mamíferos forma parte del cordón umbilical y del tracto digestivo, pero está vacío.

Tabla 33.1 Membranas embrionarias de los vertebrados

33.2 Etapas en el desarrollo animal

• Segmentación: el óvulo fecundado sufre divisiones celulares casi sin crecimiento, de modo que el citoplasma se reparte entre células más pequeñas. Estas divisiones producen la mórula, una esfera sólida de células. Luego, se abre una cavidad dentro de la mórula para formar la blástula, una esfera hueca de células.

• Gastrulación: se forma una invaginación en la blástula y las células migran desde la superficie hacia el interior para formar una gástrula de tres capas. Estas tres capas, ectodermo, mesodermo y endodermo, dan origen a los tejidos adultos.

• Organogénesis: las capas celulares de la gástrula forman órganos característicos de la especie animal.

Tabla 33.2 Derivación de tejidos adultos de capas celulares embrionarias

• Crecimiento y maduración sexual: la forma juvenil del animal aumenta de tamaño y alcanza la madurez sexual.

• Envejecimiento: las células comienzan a funcionar con menor eficiencia, como resultado de no poder reparar su ADN, hasta que el animal muere.

33.3 Control durante el desarrollo

Todas las células del cuerpo animal contienen un juego completo de información genética, aunque se especializan para funciones específicas. Durante el desarrollo, las células se diferencian estimulando y reprimiendo la transcripción de genes específicos.

La transcripción de genes se regula de dos maneras. (1) En algunos animales, sustancias reguladoras de genes del citoplasma del óvulo se reparten en diferentes proporciones a células hijas durante las primeras divisiones de la segmentación. (2) Más adelante, durante el desarrollo, ciertas células producen mensajes químicos que incitan la diferenciación para dar tipos celulares específicos, en un proceso llamado inducción.

33.4 Desarrollo del ser humano

• Un óvulo fecundado (cigoto) se convierte en un blastocisto hueco y se implanta en el endometrio (revestimiento nutritivo interior del útero). La pared exterior se convertirá en el corion que formará la placenta; la masa interior de células originará el embrión y tres membranas extraembrionarias.

• Durante la gastrulación, las células migran y se diferencian en ectodermo, mesodermo y endodermo.

• Durante la tercera semana, el endodermo forma un tubo que se convertirá en el tracto digestivo y el notocordio induce la formación del tubo neural, precursor del encéfalo y la médula espinal.

• Hacia el final del segundo mes, ya se han formado los principales órganos y el embrión (que ahora se llama feto) tiene aspecto humano.

• En los siete meses siguientes, hasta el nacimiento, el feto sigue creciendo y el estómago, intestinos, riñones y pulmones crecen y se vuelven funcionales. El desarrollo embrionario humano sigue los mismos principios que el de otros mamíferos.

Durante el embarazo, las glándulas mamarias de la madre crecen por influencia del estrógeno, progesterona y otras hormonas. Después de unos nueve meses, una compleja interacción de estiramiento uterino y secreción de prostaglandina y oxitocina activa las contracciones uterinas. El resultado es que el útero expulsa al bebé y luego a la placenta.

Tras el parto, la prolactina y la oxitocina, cuya liberación se activa por el amamantamiento, estimulan la secreción de leche. El envejecimiento al parecer está programado genéticamente, pues la selección natural no favorece extender la longevidad más allá de la época de reproducción y cría de la prole. Células cultivadas en laboratorio tarde o temprano dejan de crecer y mueren, en un proceso controlado en parte por los telómeros en las puntas de los cromosomas.

Comportamiento animal

34.1 Comportamientos innatos y aprendidos

Todos los comportamientos animales están influenciados por factores genéticos y ambientales Los comportamientos de la primera categoría se designan como innatos y pueden realizarse correctamente la primera vez que el animal se topa con el estímulo apropiado. Si un comportamiento cambia en respuesta a las aportaciones del entorno social y físico del animal, entonces es aprendido.

El aprendizaje es adaptativo, especialmente en entornos cambiantes e impredecibles, y puede modificar comportamientos innatos para hacerlos más apropiados. Entre gran diversidad de métodos de aprendizaje:

• La impronta es un tipo de aprendizaje instintivo, y tiene lugar durante un intervalo de tiempo definido rígidamente en etapas tempranas de la vida. Por lo regular implica apego entre el progenitor y la prole, o conocimiento de las características de una pareja futura. Normalmente, la experiencia modifica las respuestas instintivas.

• La habituación es la disminución en la respuesta a un estímulo inocuo que se repite con frecuencia y modifica respuestas de escape o de defensa innatas.

• El aprendizaje por ensayo y error puede modificar un comportamiento innato o producir un comportamiento nuevo como resultado de recompensas y castigos proporcionados por el entorno.

• Durante el condicionamiento operante, el animal aprende a producir una respuesta nueva, como oprimir un botón, para obtener una recompensa o evitar un castigo.

• El discernimiento, la forma más compleja de aprendizaje, puede considerarse como una forma de aprendizaje por ensayo y error exclusivamente mental. Un animal que muestra discernimiento produce una respuesta nueva y adaptativa a una situación no conocida.

34.2 Comunicación entre animales

La comunicación es una acción realizada por un animal que altera el comportamiento de otro y es la base de los comportamientos sociales. Permite a animales de la misma especie interactuar eficazmente en su búsqueda de pareja, alimento, abrigo y otros recursos. Los animales se comunican mediante diversas formas:

• La comunicación visual es silenciosa y puede comunicar información sutil o que cambia rápidamente. Las señales visuales son activas (movimientos corporales) o pasivas (forma y color del cuerpo).

• La comunicación sonora puede transmitir una amplia gama de información que cambia rápidamente y es eficaz en situaciones en que es difícil usar la visión. Aunque el sonido puede atraer depredadores, el animal puede permanecer oculto mientras se comunica.

• Algunas señales químicas (activadas por feromonas) causan un comportamiento inmediato observable en el animal que las detecta. Las feromonas son sustancias que alteran el estado fisiológico del animal receptor, o influyen en su comportamiento. Pueden detectarse aunque el animal que las produjo se haya ido, de modo que comunican un mensaje durante largo tiempo.

• El contacto físico refuerza los lazos sociales y ayuda a sincronizar el apareamiento en la gran mayoría de animales.

34.3 Interacciones entre animales

Aunque muchas interacciones competitivas se resuelven mediante agresión, las lesiones graves son poco comunes. Casi todos los encuentros agresivos se deciden mediante exhibiciones que comunican la motivación, el tamaño y la fuerza de los combatientes.

• Algunas especies establecen jerarquías de dominancia que reducen al mínimo la agresión y regulan el acceso a los recursos. En base a encuentros iniciales agresivos, cada animal de determinada especie adquiere un rango. Si los recursos son limitados, los animales dominantes obtienen una porción mayor y tienen mayores posibilidades de reproducirse.

• La territorialidad, un comportamiento en el que los animales defienden áreas que contienen recursos importantes, también reparte recursos y reduce al mínimo los encuentros agresivos. En general, las fronteras territoriales se respetan, y los individuos mejor adaptados defienden los territorios más ricos y producen mayor número de descendientes.

El éxito en la reproducción requiere que los animales reconozcan el sexo, especie y receptividad sexual de posibles parejas. Estas necesidades han dado pie a la evolución de exhibiciones sexuales (por ejemplo, las aves) que utilizan todas las formas de comunicación posibles.

La vida en sociedad tiene ventajas y desventajas, y las especies muestran amplias variaciones en el grado de cooperación de sus miembros. Algunas especies forman sociedades cooperativas. Las más rígidas y organizadas son las de insectos sociales (abejas, hormigas), en las que los miembros desempeñan papeles rígidamente definidos durante toda su vida; estos papeles se mantienen mediante programación genética y la influencia de ciertas feromonas. Algunos vertebrados también forman sociedades complejas, aunque normalmente menos rígidas y complejas, como las ratas topo desnudas.

Referencias

De entre las varias fuentes de información consultadas para la elaboración de este recopilatorio, cito a enciclopedias como Encarta, Santillana, y autores como Solomon, Berg, Martin, Fajardo, Torres, Biggs, Kapicka, Lundgren, y, de manera especial, a Audesirk y Byers. Sin el aporte investigativo de sus textos no hubiese sido posible realizar esta labor. ¡Para todos ellos mi perpetua gratitud!

Autor:

Allan Alvarado Aguayo, MSc