Genética 101: Cómo se forma un bebé paso a paso

¿De dónde vienen y cómo se forman los bebés? Son preguntas que todos los padres temen escuchar de sus hijos, pero que todos nos hemos hecho en algún momento de la vida. Aunque ya seas adulto, ¿sabes realmente la respuesta? Lo más probable es que conozcas la parte básica, lo que la gran mayoría sabe: un bebé se forma a partir de la unión de un espermatozoide y un óvulo. Pero,  ¿qué ocurre después? 

En este artículo de la serie de Genética 101 de Nanolab, te guiaremos paso a paso para descubrir qué sucede más allá de esa respuesta inicial. Exploraremos la fascinante embriología y descubriremos cómo, a partir de dos células, se forma un nuevo ser. 

Los primeros pasos

El desarrollo embrionario no comienza con la unión del óvulo y el espermatozoide. Antes, ambas células deben encontrarse la una a la otra. Para ello, el espermatozoide realiza toda una odisea. Tras salir eyectado, durante la eyaculación, a velocidades de hasta 45 km/h, debe superar las contracciones musculares del útero, que, para él, son similares a un terremoto miniatura. Si logra sobrevivir, llegará al óvulo, donde comenzará la fecundación o fusión de los gametos. Pero incluso este proceso no es sencillo. El óvulo no acepta al primer espermatozoide que llega porque la competencia es feroz.

El óvulo presenta a su alrededor una barrera física llamada zona pelúcida, similar al cascarón de un huevo. Para atravesarla, el espermatozoide utiliza su acrosoma, una bolsa de enzimas en su cabeza que actúan como un taladro. Sin un acrosoma funcional, el espermatozoide jamás podrá unirse al óvulo porque la zona pelúcida lo impedirá. Cuando un espermatozoide logra romper esta barrera, llega a la membrana celular del óvulo. Es aquí donde verdaderamente ocurre la fecundación. 

Una vez que el espermatozoide ganador ha entrado, el óvulo modifica su estructura y la zona pelúcida se vuelve impenetrable. Si esto no ocurriera, más de un espermatozoide podría entrar y no se formaría un bebé, sino una mola hidatidiforme, un tipo de tumor del que puedes aprender más aquí. 

El óvulo posee su propia fortaleza: la zona pelúcida (se ve blanca en la imagen). Esta estructura evita que más de un espermatozoide entre al óvulo y previene que ocurra un embarazo ectópico. 

Tras la fecundación, ya no hablamos de óvulos ni de espermatozoides, sino de un nuevo tipo de célula: el cigoto. Pero, ¿cuál es la diferencia entre estas tres células? 

El óvulo y el espermatozoide son células haploides, lo que significa que solo contienen la mitad del material genético: 23 cromosomas cada una. En cambio, casi todas las células humanas poseen 46 cromosomas. Esta reducción de material genético a la mitad permite que, al unirse, el cigoto vuelva a tener los 46 cromosomas completos.

El cigoto es una clase de célula muy especial. No lo es por razones emocionales, sino porque es una célula totipotencial: tiene la capacidad de transformarse en cualquier tipo de célula del cuerpo. El cigoto inicia un proceso de divisiones celulares: de una célula pasa a dos; de dos células pasa a cuatro; y así sucesivamente hasta alcanzar 16 células. A este pequeño cúmulo de 16 células se le conoce como mórula por su parecido con una frambuesa o mora. Tras una división más, la mórula se convierte  en un conjunto de 32 células, que inician el proceso de la blastulación. Durante la blastulación, las células se organizan en dos grupos: células externas y células internas. Las células internas se volverán el embrión, mientras que las células externas se transformarán en la placenta. Tras este proceso, la mórula pasa a llamarse blastocisto, el cual se implanta en el útero. Para entonces, ya habrá pasado la primera semana del embarazo. 

La llegada al útero y la implantación

Hacia la segunda semana del embarazo, el blastocisto llega al útero para implantarse. ¿Recuerdas la zona pelúcida? Esta estructura no desaparece hasta que el blastocisto alcanza el útero, ya que actúa como un mecanismo de protección que previene la implantación fuera del útero. Cuando falla este sistema, ocurre un embarazo ectópico. Una vez que el blastocisto llega al útero, la zona pelúcida se degenera, permitiendo que las células externas interactúen con el útero e inicien la implantación. 

Cuando las células externas logran implantarse, se diferencian en dos nuevos tipos de células que darán origen a la placenta. Estas células producen la hormona del embarazo: la gonadotropina coriónica humana. Esta hormona es la que detectan las pruebas de embarazo, pero su función más importante es evitar la menstruación y mantener el embarazo. También es la responsable de las náuseas del inicio del embarazo. 

Tras la fecundación (dibujo 1), el cigoto realiza múltiples divisiones celulares. En la blastulación (dibujo 5), las células se organizan en dos grupos: uno interno y otro externo. El grupo externo formará la placenta y el interno al bebé.

Durante la implantación, también ocurren eventos interesantes en las células del embrión. Estas se organizan en dos discos. El disco superior se llama epiblasto y formará la mayor parte del embrión. El disco inferior se denomina hipoblasto y formará el saco vitelino, las células de la sangre y las células germinales (futuros espermatozoides u óvulos). El saco vitelino contiene la yema, similar a la del huevo de gallina. Su función es nutrir al embrión en sus primeras etapas, ya que el cordón umbilical aún no se ha formado, aunque no tarda mucho en aparecer.

La gastrulación 

Hacia el inicio de la tercera semana del embarazo, ocurre uno de los fenómenos celulares más sorprendentes y complejos: la gastrulación. Durante este proceso, el epiblasto (lo que formará la mayor parte del embrión) se reorganiza en tres capas germinales: el ectodermo (capa superior), el mesodermo (capa intermedia), el endodermo (capa inferior). Este es un momento decisivo, porque las células embrionarias toman decisiones genéticamente irrevocables sobre su futuro. Para entenderlo mejor, podemos compararlo con la elección de una carrera: 

• Un cigoto sería como un niño de primaria: tiene el potencial de convertirse en cualquier cosa. 

• Las células internas del blastocisto serían como estudiantes de secundaria: aún tienen un amplio abanico de posibilidades, pero empiezan a perfilar sus intereses.

• El epiblasto sería como un estudiante de bachillerato: ya ha tomado ciertas decisiones, pero no se ha especializado en nada. 

• Durante la gastrulación, las células eligen su camino definitivo, como un estudiante que elige una carrera universitaria. 

De las tres capas germinales que se producen tras la gastrulación, se formarán órganos y tejidos específicos: 

Del ectodermo se forman:

• La piel

• Los dientes 

• Los ojos 

• El cerebro 

• Los nervios

Del mesodermo se forman:

• El corazón 

• La sangre y vasos sanguíneos

• El bazo

• Los músculos 

• Los riñones 

• Los ovarios o los testículos

Del endodermo se forman: 

• El estómago

• El intestino

• El hígado

• El páncreas

• Los pulmones 

• Las glándulas 

• La vejiga

En la gastrulación, las células internas (dibujo 2, color amarillo) vuelven a reorganizarse en tres capas y forman la gástrula (dibujo 3). La capa externa (azul) es el ectodermo, la intermedia (rosa) es el mesodermo y la interna (amarilla) es el endodermo. De cada una de estas capas, se originan órganos y tejidos específicos. 

La gastrulación no solo marca el comienzo de la formación de los órganos, sino que también determina el destino definitivo de cada célula. Una vez que una célula elige su linaje, por ejemplo, pertenecer al endodermo, no puede cambiar de rumbo. Esto significa que una célula del endodermo nunca podrá formar un riñón (que se origina de una célula del mesodermo), porque su destino ya está genéticamente decidido.

Durante la gastrulación ocurre otro evento fundamental para la vida: la formación de la notocorda. Pero, ¿qué es la notocorda y por qué es tan importante? La notocorda es una estructura que, eventualmente, dará origen a la columna vertebral. Sin embargo, antes de eso, cumple una función vital: establece los ejes corporales. Es decir, define el lado izquierdo y derecho del cuerpo, así como la orientación cabeza-cola. Los órganos no se colocan al azar, están en un lugar específico. Por ejemplo, el corazón está a la izquierda y el hígado a la derecha. Esto no es casualidad; la notocorda sirve de guía para que las células se ubiquen en el lugar correcto y formen los órganos en la posición adecuada. Si este sistema falla, puede ocurrir una condición llamada situs inversus, donde los órganos quedan espejados: el corazón en el lado derecho y el hígado en el izquierdo. 

La notocorda también sirve para cerrar el cuerpo del embrión. Imagina al epiblasto como una “tortilla” plana. Gracias a la notocorda, esta tortilla se enrolla, como un “taco”, permitiendo que el cuerpo se cierre y adquiera su forma tridimensional. Con este cierre, el embrión ya tiene: 

• un frente y una espalda. 

• un lado izquierdo y derecho 

• un lado superior e inferior. 

Con estos “puntos cardinales” definidos, las células pueden organizarse y especializarse para formar los órganos en su lugar correspondiente. Para este momento, ha culminado la quinta semana del embarazo y el feto tiene un aspecto similar al de un renacuajo. Ahora, las células están listas para tomar nuevas decisiones, dentro de las opciones que ya tomaron, para formar órganos.

La notocorda permite establecer los “puntos cardinales” del cuerpo. Establece el lado derecho izquierdo, el lado superior e inferior y, tras cerrar el cuerpo, el lado frontal y dorsal (espalda). 

La embriología es un proceso fascinante, complejo y difícil de visualizar, pero está lleno de maravillas. Con esta breve narrativa, en Nanolab hemos querido acercarte a procesos sorprendentes que, aunque pocos los conocen, son esenciales para la formación de un bebé. Sí, la fusión de óvulo y espermatozoide marcan el inicio de la formación de un bebé, pero son solo el primer paso. 

En el próximo artículo de Genética 101, exploraremos la organogénesis, un tema igualmente apasionante. ¿Sabías que el corazón comienza como un simple tubo o que los pulmones se originan a partir del esófago? Son solo algunos ejemplos de los orígenes peculiares de nuestros órganos, que descubriremos juntos muy pronto.

Referncias

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