Las sustancias organizadoras

Las sustancias organizadoras

La teoría de la inducción explica acertadamente la diferenciación de las células. Ciertamente no resulta difícil comprender el desarrollo de todo el embrión por medio de este mecanismo. A medida que una estructura es inducida, esta, a su vez, puede inducir otras estructuras. Ondas sucesivas de inducción podrían explicar todo el desarrollo embrionario organizado de los seres vivos.

Poco después del descubrimiento de Spemann se comprobó que las propiedades inductoras del organizador se mantenían aun después de muertas las células. Esto inmediatamente sugirió la idea de que la inducción se cumple mediante el traspaso de alguna sustancia química del organizador a las células afectadas. Se pensó que la sustancia inductora impartía instrucciones a las células afectadas para que se diferenciaran de modo especifico. Esta idea proporciona otra solución plausible al problema de establecer de que manera a partir de un solo cigoto podían originarse células diversas

.La composición citoplasmática particular de una región estimularía a las células de blástula, producidas en aquella región, para liberar reguladores químicos especiales.

Estas células tendrían asi un rasgo característico, único en el embrión, que les permitiría convertirse en el organizador del desarrollo. Mediante la difusión de sustancias químicas, se impartirían instrucciones a las células adyacentes para desarrollarse de manera especial.

A medida que estas se desarrollan se producirían a la vez sustancias que programarían la diferenciación de otras células.

De esta manera se configuraría el embrión completo. Una vez formulada esta atractiva teoría, era natural que se hiciera esfuerzos para aislar e identificar las sustancias inductoras, no solamente en los embriones de los anfibios, sino también de otros organismos.

Las sustancias organizadoras

El desarrollo de los organismos es más complejo de lo que aparece a simple vista. Los genes y la información genética que tienen las células orientan el desarrollo de los organismos.

La información que tienen las células en las que se divide sucesivamente el cigoto es la misma para todas, sin embargo, en el estado adulto, unas células serán musculares, otras epiteliales y otras nerviosas. Por tanto, en alguna etapa del desarrollo debe haber una diferenciación.

Se ha observado que durante las primeras etapas del desarrollo hasta la formación de la mórula, todas las células son totipotentes. Esto quiere decir que cada célula tiene potencialmente la capacidad de desarrollar un embrión completo.

La diferenciación celular durante el desarrollo embrionario.

La diferencia celular durante el desarrollo embrionario

La diferenciación de las células parece estar influenciada por sustancias inhibidoras procedentes de células vecinas. Si se colocan embriones de rana en un medio de cultivo que contenga trozos de corazón de una rana adulta, los embriones dejan de formar un corazón normal.

Del mismo modo, los embriones que se cultivan con trozos de encéfalo adulto, dejan de producir un embrión normal. Esto sugiere la idea según la cual las células adyacentes puedan diferenciarse de la misma manera. Este fenómeno explica claramente de hecho de que, a medida que avanza el desarrollo embrionario, los órganos en desarrollo paulatinamente se apartan contundentemente de otros.

También explicaría la distribución uniforme de unidades repetidas en muchos organismos. Quizás cuando una de ellas comienza a desarrollarse produzca una sustancia inhibidora que impida a las células adyacentes desarrollarse de la misma manera.

Cada vez resulta más claro que el curso del desarrollo embrionario, no depende tanto de la inducción o inhibición de algunas células como otras células, sino de las interacciones que ocurran entre los dos grupos de células.

Por ejemplo, para que el mesodermo del interior de los miembros de un embrión en desarrollo se diferencie, se requiere que encima exista ectodermo en funcionamiento. Por otra parte, la diferenciación continuada de ese ectodermo depende de la actividad continuada del mesodermo subyacente.

Quizás entonces, el desarrollo embrionario normal no depende tanto del paso de un tejido a otro, de una sustancia estimuladora o inhibidora del desarrollo, sino del intercambio apropiado de materiales entre los dos tejidos.

Aunque las sustancias inductoras que se transfieren de una célula a otra pueden ser bastantes especificas o bastantes generales en cuanto a sus instrucciones, parece claro que el proceso de diferenciación están programados por los propios genes de las células y no por los de los tejidos.

Control genético del desarrollo: Modelo de Jacob y Monod.

Los cromosomas de la bacteria E. coli constan de una larga y única molécula de ADN que tiene forma circular, es decir, sin extremos. La molécula es lo suficientemente grande como para codificar entre 2.000 y 4.000 cadenas polipeptídicas diferentes, pero, no obstante, la producción de cualquier polipéptido concreto parece estar regulada por sus necesidades. Por ejemplo, cuando E. coli se cultiva en un medio con el disacárido lactosa, necesita la enzima beta-galactosidasa para escindir el disacárido en dos monosacáridos: glucosa y galactosa.

¿Cómo es posible que una célula bacteriana conecte y desconecte sus genes?

Una de las formas de controlar la producción genética fue descubierta por Francois Jacob y Jacques Monod, que introdujeron el concepto de operon. Un operon es un grupo de genes relacionados, dispuestos uno al lado del otro en un segmento de ADN, el operon consta de dos tipos de genes diferentes: el gen operado, que es el lugar de la regulación y uno o más genes estructurales que codifican enzimas implicadas en el metabolismo de la lactosa. Estos genes están uno al lado del otro y se transcriben seguidos.

La actividad del operón es regulada todavía por otro gen, el regulador, que no está necesariamente al lado del operón. El regulado codifica una proteína denominada represora y permite que empiece de nuevo la producción de ARNm, en el sistema de la beta-galactosidasa, cuando está presente la lactosa, el inductor (una molécula derivada de la lactosa)

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