Embrião -Embryo

Embrião
Embrião 7 semanas após a concepção.jpg
Um embrião humano masculino , sete semanas de idade
ou nove semanas de idade gestacional
Identificadores
TE E1.0.2.6.4.0.5
Terminologia anatômica

Um embrião é o estágio inicial de desenvolvimento de um organismo multicelular . Em geral, em organismos que se reproduzem sexualmente , o desenvolvimento embrionário é a parte do ciclo de vida que começa logo após a fertilização e continua através da formação de estruturas do corpo, como tecidos e órgãos. Cada embrião inicia o desenvolvimento como um zigoto , uma única célula resultante da fusão de gametas (ou seja, o processo de fertilização que é a fusão de um óvulo feminino e um espermatozóide masculino ). Nos primeiros estágios do desenvolvimento embrionário, um zigoto unicelular sofre muitas divisões celulares rápidas, chamadas clivagem , para formar uma blástula , que se parece com uma bola de células. Em seguida, as células em um embrião em estágio de blástula começam a se reorganizar em camadas em um processo chamado gastrulação . Cada uma dessas camadas dará origem a diferentes partes do organismo multicelular em desenvolvimento, como o sistema nervoso, o tecido conjuntivo e os órgãos .

Um ser humano recém-desenvolvido é normalmente referido como um embrião até a nona semana após a concepção, quando então é referido como um feto . Em outros organismos multicelulares, a palavra "embrião" pode ser usada de forma mais ampla para qualquer estágio inicial de desenvolvimento ou ciclo de vida antes do nascimento ou eclosão .

Etimologia

Atestada pela primeira vez em inglês em meados do século XIV, a palavra embrião deriva do latim medieval embrião , ele próprio do grego ἔμβρυον ( embruon ), lit. "jovem", que é o neutro de ἔμβρυος ( embruos ), lit. "crescendo em", de ἐν ( en ), "em" e βρύω ( bruō ), "inchar, estar cheio"; a forma latinizada adequada do termo grego seria embryum .

Desenvolvimento

Embriões de animais

Desenvolvimento embrionário de salamandra, por volta de 1920
Embriões (e um girino ) do sapo enrugado ( Rana rugosa )

Nos animais, a fertilização inicia o processo de desenvolvimento embrionário com a criação de um zigoto, uma única célula resultante da fusão de gametas (por exemplo, óvulo e espermatozóide). O desenvolvimento de um zigoto em um embrião multicelular prossegue através de uma série de estágios reconhecíveis, muitas vezes divididos em clivagem, blástula, gastrulação e organogênese.

A clivagem é o período de rápidas divisões celulares mitóticas que ocorrem após a fertilização. Durante a clivagem, o tamanho total do embrião não muda, mas o tamanho das células individuais diminui rapidamente à medida que se dividem para aumentar o número total de células. A clivagem resulta em uma blástula.

Dependendo da espécie, um embrião no estágio de blástula pode aparecer como uma bola de células no topo da gema ou como uma esfera oca de células ao redor de uma cavidade intermediária. As células do embrião continuam a se dividir e aumentar em número, enquanto moléculas dentro das células, como RNAs e proteínas, promovem ativamente os principais processos de desenvolvimento, como expressão gênica, especificação do destino celular e polaridade.

A gastrulação é a próxima fase do desenvolvimento embrionário e envolve o desenvolvimento de duas ou mais camadas de células (camadas germinativas). Animais que formam duas camadas (como Cnidaria ) são chamados diploblásticos, e aqueles que formam três (a maioria dos outros animais, de platelmintos a humanos) são chamados de triploblásticos. Durante a gastrulação de animais triploblásticos, as três camadas germinativas que se formam são chamadas de ectoderma , mesoderme e endoderme . Todos os tecidos e órgãos de um animal maduro podem traçar sua origem até uma dessas camadas. Por exemplo, a ectoderme dará origem à epiderme da pele e ao sistema nervoso, a mesoderme dará origem ao sistema vascular, músculos, ossos e tecidos conjuntivos, e a endoderme dará origem aos órgãos do sistema digestivo e epitélio do tecido conjuntivo. o sistema digestivo e o sistema respiratório. Muitas mudanças visíveis na estrutura embrionária acontecem durante a gastrulação, à medida que as células que compõem as diferentes camadas germinativas migram e fazem com que o embrião anteriormente redondo se dobre ou invagina em uma aparência semelhante a uma xícara.

Após a gastrulação, um embrião continua a se desenvolver em um organismo multicelular maduro, formando estruturas necessárias para a vida fora do útero ou do óvulo. Como o nome sugere, a organogênese é o estágio do desenvolvimento embrionário quando os órgãos se formam. Durante a organogênese, as interações moleculares e celulares levam certas populações de células das diferentes camadas germinativas a se diferenciarem em tipos de células específicas do órgão. Por exemplo, na neurogênese, uma subpopulação de células do ectoderma segrega de outras células e se especializa ainda mais para se tornar o cérebro, a medula espinhal ou os nervos periféricos.

O período embrionário varia de espécie para espécie. No desenvolvimento humano, o termo feto é usado em vez de embrião após a nona semana após a concepção, enquanto no peixe- zebra , o desenvolvimento embrionário é considerado concluído quando um osso chamado cleitro se torna visível. Em animais que eclodem de um ovo, como pássaros, um animal jovem normalmente não é mais chamado de embrião depois de eclodir. Em animais vivíparos (animais cuja prole passa pelo menos algum tempo se desenvolvendo dentro do corpo de um dos pais), a prole é normalmente chamada de embrião enquanto está dentro do progenitor e não é mais considerada um embrião após o nascimento ou saída do progenitor. No entanto, a extensão do desenvolvimento e crescimento realizado dentro de um ovo ou progenitor varia significativamente de espécie para espécie, tanto que os processos que ocorrem após a eclosão ou nascimento em uma espécie podem ocorrer bem antes desses eventos em outra. Portanto, de acordo com um livro-texto, é comum que os cientistas interpretem o escopo da embriologia amplamente como o estudo do desenvolvimento dos animais.

Embriões de plantas

O interior de uma semente de Ginkgo , mostrando o embrião

As plantas com flores ( angiospermas ) criam embriões após a fertilização de um óvulo haploide pelo pólen . O DNA do óvulo e do pólen se combinam para formar um zigoto diplóide unicelular que se desenvolverá em um embrião. O zigoto, que se dividirá várias vezes à medida que progride ao longo do desenvolvimento embrionário, é uma parte de uma semente . Outros componentes da semente incluem o endosperma , que é um tecido rico em nutrientes que ajudará a sustentar o embrião da planta em crescimento, e o tegumento da semente, que é uma cobertura externa protetora. A primeira divisão celular de um zigoto é assimétrica , resultando em um embrião com uma célula pequena (a célula apical) e uma célula grande (a célula basal). A pequena célula apical eventualmente dará origem à maioria das estruturas da planta madura, como caule, folhas e raízes. A célula basal maior dará origem ao suspensor, que conecta o embrião ao endosperma para que os nutrientes possam passar entre eles. As células embrionárias das plantas continuam a se dividir e progredir através de estágios de desenvolvimento denominados por sua aparência geral: globular, coração e torpedo. No estágio globular, três tipos básicos de tecidos (dérmico, fundamental e vascular) podem ser reconhecidos. O tecido dérmico dará origem à epiderme ou cobertura externa de uma planta, o tecido do solo dará origem ao material vegetal interno que funciona na fotossíntese , armazenamento de recursos e suporte físico, e o tecido vascular dará origem ao tecido conjuntivo como o xilema e floema que transporta fluidos, nutrientes e minerais por toda a planta. No estágio do coração, um ou dois cotilédones (folhas embrionárias) se formarão. Os meristemas (centros de atividade das células-tronco ) se desenvolvem durante o estágio de torpedo e, eventualmente, produzirão muitos dos tecidos maduros da planta adulta ao longo de sua vida. No final do crescimento embrionário, a semente geralmente ficará dormente até a germinação. Uma vez que o embrião começa a germinar (a partir da semente) e forma sua primeira folha verdadeira, é chamado de muda ou plântula.

Plantas que produzem esporos em vez de sementes, como briófitas e samambaias , também produzem embriões. Nessas plantas, o embrião começa sua existência ligado ao interior do arquegônio em um gametófito parental a partir do qual o óvulo foi gerado. A parede interna do arquegônio está em contato próximo com o "pé" do embrião em desenvolvimento; esse "pé" consiste em uma massa bulbosa de células na base do embrião que pode receber nutrição de seu gametófito parental. A estrutura e o desenvolvimento do restante do embrião variam de acordo com o grupo de plantas.

Como todas as plantas terrestres criam embriões, elas são coletivamente chamadas de embriófitas (ou por seu nome científico, Embryophyta). Isso, juntamente com outras características, distingue as plantas terrestres de outros tipos de plantas, como as algas , que não produzem embriões.

Pesquisa e tecnologia

Processos biológicos

Embriões de várias espécies de plantas e animais são estudados em laboratórios de pesquisa biológica em todo o mundo para aprender sobre tópicos como células-tronco , evolução e desenvolvimento , divisão celular e expressão gênica . Exemplos de descobertas científicas feitas ao estudar embriões que receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina incluem o organizador Spemann-Mangold , um grupo de células originalmente descobertas em embriões de anfíbios que dão origem a tecidos neurais e genes que dão origem a segmentos do corpo descobertos em embriões de mosca de Drosophila por Christiane Nüsslein-Volhard e Eric Wieschaus .

Tecnologia de reprodução assistida

A criação e/ou manipulação de embriões por meio de tecnologia de reprodução assistida (ART) é usada para abordar questões de fertilidade em humanos e outros animais e para reprodução seletiva em espécies agrícolas. Entre os anos de 1987 e 2015, as técnicas de ART, incluindo a fertilização in vitro (FIV), foram responsáveis ​​por cerca de 1 milhão de nascimentos humanos apenas nos Estados Unidos. Outras tecnologias clínicas incluem o diagnóstico genético pré -implantação (PGD), que pode identificar certas anormalidades genéticas graves, como aneuploidia , antes de selecionar embriões para uso em fertilização in vitro. Alguns propuseram (ou até tentaram - veja o caso He Jiankui ) a edição genética de embriões humanos via CRISPR-Cas9 como um caminho potencial para prevenir doenças; no entanto, isso foi recebido com condenação generalizada da comunidade científica.

As técnicas de ART também são usadas para melhorar a lucratividade de espécies de animais agrícolas, como vacas e porcos, permitindo a reprodução seletiva para características desejadas e/ou para aumentar o número de descendentes. Por exemplo, quando é permitido se reproduzir naturalmente, as vacas normalmente produzem um bezerro por ano, enquanto a fertilização in vitro aumenta a produção de filhotes para 9-12 bezerros por ano. A fertilização in vitro e outras técnicas de ART, incluindo a clonagem via transferência nuclear de células somáticas interespécies (iSCNT), também são usadas na tentativa de aumentar o número de espécies ameaçadas ou vulneráveis, como rinocerontes brancos do norte , chitas e esturjões .

Crioconservação da biodiversidade vegetal e animal

A crioconservação de recursos genéticos envolve a coleta e armazenamento de materiais reprodutivos, como embriões, sementes ou gametas, de espécies animais ou vegetais em baixas temperaturas, a fim de preservá-los para uso futuro. Alguns esforços de crioconservação de espécies animais em grande escala incluem " zoológicos congelados " em vários lugares ao redor do mundo, inclusive na Arca Congelada do Reino Unido , o Centro de Criação de Vida Selvagem Arábica Ameaçada (BCEAW) nos Emirados Árabes Unidos e o Instituto Zoológico de San Diego para Conservação nos Estados Unidos. Em 2018, havia aproximadamente 1.700 bancos de sementes usados ​​para armazenar e proteger a biodiversidade vegetal, principalmente em caso de extinção em massa ou outras emergências globais. O Svalbard Global Seed Vault , na Noruega, mantém a maior coleção de tecidos reprodutivos de plantas, com mais de um milhão de amostras armazenadas a -18 °C (0 °F).

Embriões fossilizados

Embriões de animais fossilizados são conhecidos desde o Pré- Cambriano , e são encontrados em grande número durante o período Cambriano . Até mesmo embriões de dinossauros fossilizados foram descobertos.

Veja também

Notas

links externos


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