Desarrollo Embrionario Del Erizo de Mar

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE DE GROHMANN

DESARROLLO EMBRIONARIO DEL ERIZO DE MAR

FACULTAD DE CIENCIAS Escuela Académico Profesional De Biologia-Microbiologia

ASIGNATURA BIOLOGIA DEL DESARROLLO

DESARROLLO EMBRIONARIO DE “Tetrapygus Níger ERIZO NEGRO EN CONDICIONES DE LABORATORIO DE LA FACULTAD DE CIENCIAS ”

Carlos Miguel Mamani Choquegonza 2014-118010 Axel Ángel Álvarez Venegas 2014-118007

TACNA – PERU 2016 1

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PRESENTACION

El presente trabajo tiene como finalidad presentar el proceso embrionario del erizo negro de mar, desde la obtención de gametos tanto masculinos como femeninos para su posterior fecundación para poder evidenciar las divisiones sucesivas en intervalos de tiempos, que darán lugar al nuevo organismo. Es importante destacar que por ser un proceso de fecundación externa, las especies presentan algunos mecanismos para reconocer los gametos de la misma especie, en este caso los ovocitos, poseen una capa de gelatina que reconoce e interactúa sólo con los espermatozoides de Tetrapygus niger. En base a esto se realizó el proceso de fecundación de esta especie marina, aplicando técnicas de fecundación in vitro para poder identificar tanto los gametos como los diferentes estados del desarrollo embrionario en esta especie, para lo cual se necesitó aplicar 2 ml de una solución de 0.5 molar de KCl para inducir la expulsión de gametos, los cuales se diferencian por el color si es blanquecino (espermatozoides) y si es rojo (óvulos).

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ÍNDICE PRESENTACION ............................................................................................... 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................ 4 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 4 OBJETIVO ESPECIFICOS................................................................................. 4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ................................................................... 4 MARCO TEORICO ............................................................................................. 5 1.

ERIZO NEGRO. .................................................................................... 5 1.1. Habitad: .......................................................................................... 5 1.2. Distribución geográfica: .................................................................. 5 1.3. Características: ............................................................................... 5 1.4. Comportamiento: ............................................................................ 6 1.5. Alimentación: .................................................................................. 6 1.6. Reproducción.................................................................................. 6 2. FECUNDACIÓN EN EQUINODERMOS. .............................................. 6 2.1. Desarrollo temprano del erizo de mar: ............................................ 6 MARCO METODOLOGICO ............................................................................... 8 MATERIALES Y REACTIVOS: ....................................................................... 8 MATERIAL BIOLOGICO: ............................................................................ 8 PREVIO A LA REALIZACION DEL TRABAJO: .............................................. 8 PROCEDIMIENTO: ........................................................................................ 9 LIBERACION DE LOS GAMETOS: ............................................................ 9 LA FECUNDACION:.................................................................................. 12 LAS MUESTRAS: ..................................................................................... 15 RESULTADOS ................................................................................................. 16 CONCLUSIONES ............................................................................................. 22 DISCUSION ..................................................................................................... 22 Bibliografía ....................................................................................................... 22

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PLANTEAMIENTO DEL PROBL EMA ¿Cómo se da el proceso embrionario y larvario de “Tetrapygus Níger”, erizo negro en condiciones de laboratorio inducidos con KCl 0.5 molar?

OBJ ETIVO GENERAL Observar el desarrollo embrionario del erizo negro.

OBJETIVO ESPECIFICOS 

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Conocer técnicas básicas de estudio en ecología reproductiva y larvaria de invertebrados marinos. Aprender técnicas de inducción de la puesta en invertebrados marinos. Aprender a realizar fecundaciones in vitro de invertebrados marinos.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA Este trabajo nos introduce a conceptos teóricos sobre el desarrollo embrionario de los erizos de mar, y así poder comprender el proceso de fecundación como la serie de divisiones que darán srcen al nuevo ser. Lo cual es de gran interés para alumnos de ciencias bilógicas y así poder generas más interés y posteriores investigaciones del tema.

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MARCO TEORICO 1. ERIZO NEGRO. El “erizo de mar” Tetrapygus niger pertenece a la clase equinoidea del filo

equinodermos. Son del tipo dioicos es decir los sexos femenino y masculino se presentan en individuos separados, sin embargo a simple vista es difícil distinguir uno del otro ya que no presentan dimorfismo sexual Presentan un númerosobre de cinco gónadas ubican a lo largoexterno. de las zonas interambulacral la cara internaque delse caparazón. En la región aboral de su caparazón se encuentran las placas genitales y en ellas un gonoporo a través del cual se expulsan los gametos; los óvulos y los espermatozoides son depositados en el mar por contracción de las capas musculares de las gónadas, cada hembra puede liberar un billón de óvulos y los machos varios billones de espermatozoides produciéndose después la fecundación. 1.1. Habitad: Habita en fondos rocosos en la zona inter mareal, donde vive dentro de grietas y cubiertos de algas calcáreas en profundidades inferiores a los 20 m. 1.2. Distr ibuc ión geográfic a: Se localiza en el Mar Mediterráneo, sobre todo meridional, costa oeste africana, Islas Canarias, Madeira, Azores y prácticamente la totalidad de la costa de Brasil y costa atlántica de España y Portugal. 1.3. 

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Características:

Coloración: Negra, amarronada, de caparazón notablemente aplanado en la región basal y provista de una amplia apertura bucal y peristoma, desnuda. Púas: Macizas y puntiagudas y su longitud no suele superar el diámetro del caparazón, que es rosado. Pies ambulacrales desprovistos de ventosas. Tubérculos primarios numerosos, dispuestos en series múltiples en la zona interambulacral y en series dobles en la zona ambulacral. Tiene tres pares de poros ambulacrales en cada placa y podios aborales sin suctores. Se de por unalaespecie dese soportar fuerte insolación, pero en es mástrata activa noche,capaz cuando dirige auna aguas más superficiales busca de las algas incrustantes (coralináceas) que le sirven de alimento, royéndolas con los cinco dientes acuminados que forman la parte más exterior de la llamada linterna de Aristóteles. Alcanza un diámetro, incluidas las púas, de 12 cm. El caparazón tiene un diámetro de 5 a 8 cm. No suele sobrepasar los 30 m hasta 40 m de profundidad. 5

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1.4. Comportamiento: Esta especie de erizo es de hábitos gregarios o sea viven agrupados, formando colonias muy numerosas. Los ejemplares jóvenes se localizan debajo de piedras, no se puede cubrir de objetos como otros erizos debido a la carencia de ventosas o suctores en la parte superior. 1.5. Alimentación: Su alimentación consiste principalmente de algas calcáreas, sobre todo de Lithophyllum incrustans en caso necesario, también puede alimentarse de plancton. 1.6. Reproducción Especie dioica y se reproduce por fecundación externa entre Diciembre y Enero. La reproducción sexual a partir de la unión de dos gametos diferentes, óvulo y espermatozoide, mediante la liberación al agua, los huevos fecundados tienen una etapa de vida planctónica.

2. FECUNDACIÓN EN EQUINODERMOS. 2.1.

Desarro llo temprano del erizo de mar:

En los organismos con reproducción sexual el óvulo es fecundado por el espermatozoide formándose el cigoto, a partir del cual se srcinará el nuevo individuo. La contribución de los gametos masculino y femenino al cigoto es muycomo diferente; el óvulo aporta que tantoposee su conjunto haploide de cromosomas un rico citoplasma los requerimientos necesarios para que, al menos, se inicie el desarrollo. El espermatozoide, sin embargo, principalmente aporta su núcleo y escasos componentes citoplasmáticos (centriolos). El proceso de fecundación comprende una serie de sucesos que en la mayor parte de los organismos puede resumirse en: 

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Activación del espermatozoide (capacitación), que ocurre en respuesta a las secreciones del oviducto (fecundación interna) o al contacto con el medio acuoso (fecundación externa). Reacción acrosómica que permite que el espermatozoide se abra paso a través de las distintas cubiertas que posee el óvulo hasta la membrana plasmática. Fusión de las membranas plasmáticas del espermatozoide y del óvulo. · Bloqueo de la polispermia para evitar que un mismo óvulo sea fecundado por más de un espermatozoide. Continuación de la meiosis en caso de que el óvulo expulsado del ovario se encuentre detenido en alguna de las fases del proceso meiótico (en humanos se encuentra en metafase II, mientras que en equinodermos ya ha finalizado la meiosis). Fusión de los pronúcleos, formándose un núcleo diploide de fecundación, o bien los cromosomas maternos y paternos se ordenan directamente sobre la placa ecuatorial en la primera división de segmentación. 6

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Activación metabólica del huevo y comienzo del desarrollo. Los equinodermos se usan habitualmente en estudios de biología del desarrollo ya que sus gametos se obtienen en grandes cantidades, pueden ser inseminados fácilmente in vitro (en medio acuoso donde la fecundación ocurre de forma natural) y también son sencillos de mantener en el laboratorio. Además, la fecundación en equinodermos y en mamíferos tiene muchos puntos en común. Tras la fecundación comienza el proceso de segmentación. En equinodermos se habla de una segmentación holoblástica radial, esto es, todo el embrión se divide y los planos de división son perpendiculares unos a otros. Las dos primeras divisiones del cigoto y los blastómeros son meridionales, si bien perpendiculares entre sí, lo cual significa que el surco de división se forma desde el polo animal al polo vegetativo del embrión. La tercera división, en cambio, es perpendicular a las dos anteriores, ecuatorial, determinando un embrión de ocho células de idéntico tamaño. A partir de este momento, las subsiguientes divisiones srcinarán blastómeros de diferente tamaño, definiéndose éstos como macrómeros, mesómeros y micrómeros, cuya disposición en relación a los polos del embrión determinará finalmente el destino de dichas células y la posterior formación de las tres hojas embrionarias principales: endodermo, ectodermo y mesodermo, respectivamente.

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MARCO METODOLOGICO MATERIALES Y REACTIVOS:           

Campo estéril Vasos precipitados Portaobjetos y cubreobjetos Placas Petri Jeringa de 2 ml Microscopio y cámara fotográfica Viales y frascos Guantes 1 litro de agua de mar KCl 0.5 molar Albumina de Mayer

MATERIAL BIOLOGICO: 

2 ejemplares de la especie Tetrapygus niger (macho-hembra) extraídos del litoral de Tacna.

PREVIO A LA REAL IZACION DEL TRAB AJO: Se aseguró de que los erizos que se colectaron en Vila Vila estén vivos, para ello nos fijamos que tenga todas sus púas y observar que hace pequeños movimientos de las mismas. Es difícil saber si el erizo es macho o hembra, para lo cual se tuvo que asegurar los sexos de los mismos en la extracción con la suministración de KCl 0.5.

Ilustración 1: Colecta de erizos de mar.

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Ilustración 2: Determinación del sexo de los erizos

PROCEDIMIENTO: Se usaron 2 ejemplares de la especie Tetrapygus niger provenientes del litoral tacneño (Vila-Vila), los cuales fueron transportados al Laboratorio Bilogía de la facultad de ciencias. LIB ERACION DE LOS GAMETOS:

La liberación de los gametos se lleva a cabo mediante el método de estímulo químico, que consiste en la aplicación de un compuesto químico o reactivo (KCl) 0.5 molar en el individuo (2ml), el cual actúa directamente sobre las gónadas induciendo la salida de los gametos. Se debe inyectar en la cavidad en la cavidad del cuerpo del erizo y no en la boca. Luego se sacude suavemente el erizo para mezclar la solución de KCl dentro de él. En esta etapa como no sabemos diferenciar el macho de la hembra al no presentar dimorfismo sexual. Se debe esperar la salida de los gametos, depositando cada uno de los animales en una placa de Petri, una vez comenzada la salida de gametos, de acuerdo a la coloración se depositan en un vaso precipitado, lleno de agua de mar con la parte aboral hacia abajo. Cabe mencionar que la coloración de los gametos es roja para las hembras y blanco para los machos Ante de proceder a la fecundación hemos de asegurarnos de que realmente tenemos gametos, tomamos una muestra tanto de los vasos donde creemos que tenemos espermatozoides y óvulos, luego los miramos al microscopio. 9

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Ilustración 3: Liberación de gametos femeninos

Ilustración 4: Liberación de gametos masculinos

Ilustración 5: Muestra de espermatozoides

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Ilustración 6: Erizo con la parte aboral hacia abajo

Ilustración 7: Observación de gametos

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LA FECUNDACION:

Es importante destacar que por ser un proceso de fecundación externa, las especies presentan algunos mecanismos para reconocer los gametos de la misma especie, en este caso los ovocitos poseen una capa de gelatina que reconoce e interactúa solo con los espermatozoides de los erizos negros. La fecundación se hizo en un vaso de precipitado donde se colocó 75 ml de agua de mar, después se procedió a colocar 10 ml de óvulos (cogidos del fondo del vaso donde sedimentaron), posterior a eso se procedió a colocar 4 gotas de espermatozoides extraídos directamente del erizo, después se procedió a homogenizar la suspensión de espermatozoides y ovulo spa la correcta fecundación de los mismos. Justo en el momento de añadir los espermatozoides a los óvulos, anotamos la hora y consideraremos como el tiempo 0. Posterior al considerar el tiempo 0 se procede a verificar la fecundación, y preservar la muestra se coloca una gota de la suspensión en un portaobjetos (anteriormente con una fina capa de fijador: Albumina de Mayer) luego cubrir con un cubreobjetos y observar la dominancia corona de espermatozoides rodeando al óvulo.

Ilustración 8: Mezcla de Agua de mar con el sedimento de óvulos

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Ilustración 9: Mezcla de espermatozoides con óvulos

Ilustración 10: Aplicación de una fina capa de Albumina de Mayer

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Ilustración 11: Preparación de la muestra a observar

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LAS MUESTRAS:

A partir de ese momento, se fue tomando muestras de forma periódica, anotando el tiempo y observando al microscopio las diferentes fases del desarrollo embrionario: Mórula, Gástrula, Blástula, y Larva. Se fue tomando fotografías, anotando los aumentos con los que vemos las muestras. La toma de muestras se hizo durante 48 horas, para ir viendo el desarrollo embrionario. En el momento de tomar las muestras es importante revolver la suspensión con una varilla de vidrio para homogenizarla, con una jeringa tomaremos las muestras en el centro del vaso precipitado que se forma al revolver de manera que nos aseguramos de que cogemos.

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RESULTADOS Se tienen las observaciones de las etapas de desarrollo embrionario del erizo de mar. Hora Estado de desarrollo 3:30 pm Tiempo 0 3:32 pm Fecundación

Tiempo en alcanzar esa fase 0 minutos 2 minutos

3:35 pm pm 4:40 5:00 pm 6:10 pm 3:30 pm 3:30 pm

minutos 15 hora 10 minutos 1 hora 30 minutos 2 horas 40 minutos 24 horas 48 horas

2Membrana células de fecundación 4 células 16 células Gástrula Larva Pluteus

Ilustración 12: Espermatozoides 400x

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Ilustración 13: Óvulo sin fecundar 400x

Ilustración 14: Fecundación 400x

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Ilustración 15: Membrana de fecundación

Ilustración 16: 2 células 400x

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Ilustración 17: 3 células 400x

Ilustración 18: 4 células 400x

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Ilustración 19: Mórula, Blástula, Gástrula 100x

Ilustración 20: Aumento 400x. G) Mórula; H) Blástula; i) Gástrula (referencial)

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Ilustración 21: Larva Pluteus

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CONCLUSIONES Analizando los datos obtenemos los siguientes resultados: Al cabo de 2 minutos los óvulos se han fecundado, después de 3 minutos de ser fecundado crea una membrana de fecundación la hora y 10 minutos se encuentran en el estadio de 2 células, a la hora y 30 minutos se encuentran en el estadio de 4 células, aproximadamente a las 6 horas están pasando de mórula tardía a blástula temprana, a las 12 horas están pasando deenblástula tardía a gástrula temprana, las 24Pluteus. horas se encuentran la fase de gástrula y a las 48 horas sona larvas

DISCUSION Los resultados coinciden con ligeras variaciones en algunos tiempos en algunas divisiones, debido la diferencia de especies, como el caso del erizo de mar Paracentrotus lividus los cuales sus resultados fueron - 5 min Membrana de fecundación - 1 h 1ª División de segmentación - 2 h 30 min Embrión de 16 células - 6-12 h Blástula - 24 h Gástrula - 48 h Larva Pluteus Los tiempos mostrados son los que parameáramos de acuerdo a la observación con muestras diferentes debido a la dificultad de observar las divisiones al instante, por la aplicación de la Albumina de Meyer que funcionaba como pegamento, la cual fijaba automáticamente la muestra y hacía imposible el seguimiento de la misma muestra, para la cual se sacaba otra en su remplazo, esto puede generar un margen de error. La observación de algunos estadios fue interrumpido por la falta de disponibilidad del microscopio y laboratorio necesarios, así como la hora de observación.

Bibliografía Hugo

Gonzales,

B.

H.

(2013).

FECUNDACIÓN

Y

DESARROLLO

EMBRIONARIO DE Tetrapygus niger “ERIZO NEGRO DE MAR” EN

PRESENCIA DE SULFATO DE ZINC. SCIENTIA revista del centro de investigación de la universidad ricardo palma, 240.

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