¿Qué es un cigoto?

La reproducción sexual, que llevan a cabo tanto las plantas como los animales, implica la fusión de gametos, o células sexuales, para formar un cigoto, el término técnico para lo que la mayoría de la gente llama "un óvulo fertilizado" en el lenguaje cotidiano. La reproducción sexual parece una cosa engorrosa, biológica y energéticamente hablando, en comparación con lo que hacen las bacterias: simplemente se divide en dos para hacer un par de nuevas copias perfectas del organismo padre. Pero sin esta forma de reproducción, una especie no podría experimentar variación genética a través de la mezcla aleatoria del ADN de los padres; toda la descendencia sería idéntica y, por lo tanto, idénticamente vulnerable a las amenazas ambientales, como los depredadores, el clima extremo y las enfermedades microbianas. Esto afectaría negativamente la supervivencia de las especies y, por lo tanto, no es una forma evolutivamente útil de reproducirse a largo plazo, incluso si es simple y confiable.

Los cigotos pasan por una serie de fases en el camino para convertirse en versiones completas de sus padres. Sin embargo, antes de emprender un estudio básico de embriología, es útil saber cómo funciona la reproducción sexual a nivel celular y cómo asegura la diversidad genética. Esto requiere un conocimiento básico de los ácidos nucleicos, los cromosomas y los genes, y la división celular antes de poder explorar adecuadamente la formación de cigotos.

📋 Aquí podrás encontrar✍
  1. Ácidos nucleicos: la base de la vida
  2. cromosomas
  3. Meiosis I y II
  4. Formación del cigoto
  5. Zygote vs embrión

Ácidos nucleicos: la base de la vida

El ácido desoxirribonucleico (ADN) ha alcanzado una gran notoriedad desde que su estructura de doble hélice fue aclarada en 1953 por un equipo de investigadores que incluía a James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin. Cualquiera que vea programas o películas de procedimientos policiales en estos días sabe que el ADN humano se puede usar para identificar personas de manera única, como versiones microscópicas de huellas dactilares; la mayoría de los graduados de la escuela secundaria probablemente saben que el ADN, en un sentido tangible, nos hace quienes somos y también revela mucho sobre nuestros padres y los hijos que tenemos, en el presente o en el futuro.

El ADN, de hecho, es el material del que están hechos los genes. A gene es simplemente una longitud de molécula de ADN que lleva el código bioquímico para hacer un producto de proteína en particular, como una enzima o fibra de colágeno. El ADN es una macromolécula que consta de monómeros llamados nucleótidos, cada uno de los cuales tiene a su vez tres componentes: un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa en el ADN, ribosa en el ARN), un grupo fosfato y una base rica en nitrógeno. La variación en los nucleótidos resulta de la variación en estas bases nitrogenadas, ya que el ADN y el ARN tienen cuatro tipos cada uno: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). (En el ARN, el uracilo, o U, se sustituye por T.) En consecuencia, las nuevas secuencias de ADN que contienen producen hebras únicas de ADN. Por ejemplo, una hebra con la secuencia de nucleótidos ATTTCGATTA podría contener el código de un producto génico, mientras que TAGCCCGTATT podría contener el código de otro. (Nota: estas son secuencias seleccionadas al azar.

Debido a que el ADN es de doble cadena, cada base se aparea con una base en la cadena complementaria de manera estricta: A siempre con T y C siempre con G. Por lo tanto, la cadena ATTTCGATTA se emparejaría con la cadena TAAAGCTAAT bajo estas reglas inviolables.

Se cree que el ADN es la molécula individual más grande del cuerpo, con varios millones de pares de bases (a veces expresados ​​como nucleótidos) en longitud. Cada cromosoma individual, de hecho, consta de una molécula de ADN muy larga junto con una cantidad significativa de proteína estructural.

cromosomas

Cada célula viva de su cuerpo incluye un núcleo, al igual que las de todos los demás eucariotas (p. ej., plantas, animales y hongos), y dentro de ese núcleo hay ADN empaquetado con proteínas para crear un material llamado cromatina. Esta cromatina, a su vez, se fragmenta en unidades discretas denominadas cromosomas. Los seres humanos tienen 23 cromosomas distintos, incluidos 22 cromosomas numerados (llamados autosomas) y un cromosoma sexual. Las mujeres tienen dos cromosomas X, mientras que los hombres tienen un cromosoma X y un cromosoma Y. En cierto sentido, entonces, el padre en cualquier unión de apareamiento "determina" el sexo de la descendencia.

Los cromosomas se encuentran en pares en todas las células con la excepción de gametos, que se discutirá en detalle en breve. Esto significa que cuando una célula típica se divide, crea dos células hijas idénticas, cada una con una sola copia de cada cromosoma. Cada uno de estos 23 cromosomas pronto se replica (es decir, hace una copia de sí mismo), devolviendo el número de cromosomas en las células ordinarias a 46 nuevamente. Esta división de células para crear dos células idénticas se llama mitosis, y es tanto la forma en que su cuerpo repone las llamadas muertas y desgastadas en todo el cuerpo como la forma en que los organismos unicelulares como las bacterias se reproducen y "dan a luz" copias completas de sí mismos.

Los cromosomas, en el estado replicado, constan de dos mitades idénticas llamadas cromatidasque están unidos por una mancha condensada de cromatina llamada centrómero. Entonces, mientras que un solo cromosoma es una entidad lineal, un cromosoma replicado se parece más a una letra "X" asimétrica o un par de boomerangs que se encuentran en los vértices de su curva. A pesar de su nombre, el centrómero no suele estar ubicado en el centro, lo que genera cromosomas asimétricos. El material del lado del centríolo que parece más pequeño representa los brazos p de las dos cromátidas idénticas, mientras que el otro lado incluye los brazos q.

La reproducción de los gametos se asemeja a la mitosis en muchos aspectos, pero la contabilidad del material genético puede ser confusa, y las diferencias aparentemente superficiales entre la mitosis y la meiosis son la razón por la cual usted, y solo usted, se ve exactamente como usted entre los miles de millones de personas vivas hoy (a menos que tienes un gemelo idéntico, eso es).

Meiosis I y II

Los gametos o células sexuales (espermatozoides en los machos humanos y óvulos en las hembras) tienen solo una copia de cada cromosoma, o 23 cromosomas en total. Los gametos se producen en las células germinales, donde la meiosis tiene lugar en dos etapas, meiosis I y meiosis II.

Al comienzo de la meiosis I, la célula germinal contiene 46 cromosomas en 23 pares, al igual que las células normales (somáticas) al comienzo de la mitosis. Sin embargo, en la meiosis, los cromosomas no se separan de tal manera que cada célula hija reciba una cromátida de cada cromosoma, por ejemplo, una de la copia del cromosoma 1 aportada por la madre, una de la copia del cromosoma 1 aportada por el padre y otra. pronto. En cambio, los cromosomas homólogos (es decir, el cromosoma 8 de la madre y el cromosoma 8 del padre) entran en contacto físico entre sí, con sus brazos correspondientes intercambiando cantidades aleatorias de material. Entonces, antes de que la célula realmente se divida, los cromosomas se alinean al azar a lo largo del plano de división de manera que algunas células hijas reciben, digamos, 10 cromátidas de la madre y 13 del padre, mientras que la otra célula hija recibe 13 y 10. Estas dos Los procesos exclusivos de la meiosis se denominan recombinación y surtido independiente y, si lo desea, piense en ellos juntos como el barajado completo de una baraja de 23 pares de cartas. El punto, nuevamente, es asegurar la diversidad genética gracias a un genoma nunca antes visto en cada gameto.

La meiosis II comienza con 23 cromosomas (o cromátidas individuales, si lo prefiere) en cada una de las dos células hijas no idénticas. La meiosis II no tiene nada de especial en comparación con la meiosis I y se asemeja a la mitosis en que produce dos células hijas idénticas. Al final de la división celular en la meiosis II, la célula original con 46 cromosomas ha dado lugar a cuatro células en dos pares idénticos con 23 cromosomas cada uno. Estos son gametos, las células que pasan a formar cigotos.

Formación del cigoto

En los humanos, los cigotos se forman cuando un gameto masculino, formalmente llamado espermatozoide, se fusiona con un gameto femenino, llamado ovocito. Este proceso se llama fecundación. Si bien quizás haya oído hablar de algo llamado "el momento de la concepción", se trata de un coloquialismo sin contenido científico, ya que la fertilización (concepción) no es un proceso instantáneo, aunque es conmovedor observarlo bajo un microscopio o en una película.

En los humanos, la cabeza de los espermatozoides se somete a un proceso llamado capacitación que cambia las glicoproteínas en sus capas y, en cierto sentido, los prepara para la batalla al hacerlos más preparados para penetrar el exterior del ovocito. Como la mayoría de los primeros viajeros que intentaron llegar al Polo Sur o a la cima del Monte Everest, solo una pequeña fracción de los espermatozoides introducidos en el tracto reproductivo femenino llega a la vecindad del óvulo dentro del útero de la mujer.

El espermatozoide que termina siendo el portador "afortunado" del material que finalmente se convierte en parte del cigoto se abre paso a través de la pared exterior del ovocito, llamada corona radiata, por ambos medios físicos (propulsión por los flagelos en forma de hélice del espermatozoide apéndice, equivalente a nadar) y medios químicos (el esperma secreta una enzima llamada hialuronidasa que ayuda a descomponer las proteínas en la corona radiada).

En este punto, el esperma en realidad ha hecho solo una parte del trabajo requerido para servir como componente del cigoto. Dentro de la zona radiata del óvulo hay otra capa, llamada zona pelúcida. Ahora, la cabeza del espermatozoide experimenta lo que se conoce como una reacción acrosómica, descargando una serie de productos químicos corrosivos para disolver esta nueva capa y permitir que el espermatozoide penetre en el interior del ovocito. Agotado, el espermatozoide libera sus cromosomas en el interior del óvulo, mientras su membrana externa se fusiona con la del óvulo. La cabeza, la cola y el resto del contenido del esperma se caen y se desintegran. Esta es la razón por la cual todas las mitocondrias en el cigoto provienen de la madre, un hallazgo que tiene implicaciones en el rastreo de los humanos hasta sus ancestros remotos.

Cuando los gametos se han juntado físicamente, cada uno tiene su propio núcleo, cada uno con 23 cromosomas de cadena sencilla. El esperma puede contener un cromosoma X o un cromosoma Y, pero el óvulo siempre contendrá un cromosoma X. Cuando el espermatozoide y el óvulo se fusionan, esto comienza con el citoplasma y el intercambio de una sola membrana celular, dejando dos núcleos separados en el centro. Estos núcleos, en esta etapa muy temprana del cigoto, se llaman pronúcleos. Una vez que estos se han fusionado para formar un solo núcleo, el organismo naciente ahora es oficialmente un cigoto.

Zygote vs embrión

Las diversas etapas del desarrollo embrionario a menudo se usan indistintamente. A veces, esto está justificado; en verdad, no existe una división firme entre, por ejemplo, un embrión y un feto. Sin embargo, la terminología convencional es útil.

Después de que se forma el cigoto, la célula ahora diploide (es decir, que contiene 46 cromosomas) comienza a dividirse. Estas primeras divisiones son divisiones mitóticas, que producen células idénticas, y cada una dura aproximadamente 24 horas. Las células así formadas se denominan blastómeros, y en realidad se vuelven sucesivamente más pequeños con cada división, conservando el tamaño total del concepto. Al final de seis divisiones, lo que deja un total de 32 células, la entidad puede considerarse como un embrión, específicamente una mórula (en latín, "morera"), una bola sólida que consiste en una masa celular interna, que finalmente se convierte en el propio feto, y una masa celular externa, que se convierte en la placenta.

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