Biología del desarrollo

La biología del desarrollo estudia los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desear. La biología del desarrollo estudia los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desarrollan. La biología del desarrollo actual estudia los controles genéticos del crecimiento celular, la diferenciación celulary la morfogénesis (el proceso que origina los tejidos, órganos y la anatomía).

Laubichler & Wagner distinguen cuatro preguntas fundamentales a las que hace frente la biología del desarrollo:

1. ¿A través de qué caminos una célula aparentemente homogénea se desarrolla en un organismo diferenciado?
2. ¿Cuáles son los mecanismos que guían este "despliegue" en tres dimensiones?
3. ¿Cuáles son los objetos biológicamente relevantes causalmente implicados en los procesos de desarrollo?
4. ¿Cuál es la relación entre la información genética y la complejidad fenotípica que resulta de los procesos de desarrollo?

La Biología del desarrollo es la rama de la Biología que se encarga del estudio de los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desarrollan. Actualmente, ésta se centra en estudiar el control genético del crecimiento celular, la diferenciación celular y la morfogénesis.

La Embriología, la disciplina biológica que se encarga del estudio de los organismos desde la gametogénesis hasta la formación adulta de los seres vivos (proceso denominado embriogénesis), es un subcampo de la Biología del desarrollo.

Los hallazgos conseguidos por la Biología del desarrollo pueden ayudar a entender las malformaciones del embrión (teratogénesis), así como las alteraciones cromosómicas que sufre éste momentos previos a su formación. Además, entender cómo se lleva a cabo la especialización celular durante la embriogénesis puede suministrar información necesaria para entender cómo las células madre se especializan en tejidos y órganos determinados, lo que nos podría llevar a la clonación específica de los mismos para propósitos médicos.

Por último, otro proceso biológicamente importante que ocurre durante el desarrollo de cualquier organismo (y fundamentalmente durante el embrionario) es el de apoptosis - un tipo de muerte celular, programada y regulada genéticamente. Similarmente, un entendimiento más profundo de la Biología del desarrollo puede albergar un gran progreso en el tratamiento de enfermedades y desórdenes de carácter congénito, como, por ejemplo, las enfermedades neurodegenerativas.

Tiempos remotos

En sus inicios la biología del desarrollo está ligada a las explicaciones filosóficas de la época respecto a la naturaleza de la materia. En este sentido se encuentra Hipócrates, quien explica el desarrollo en términos de calor, humedad y solidificación.

Aproximadamente un siglo después Aristóteles plantea los primeros interrogantes al desarrollo embriológico. Sus soluciones como en muchos de los campos trabajados por este pensador perdurarían hasta muy tarde en el pensamiento humano, cuando en el siglo XVII sean reevaluadas. Aristóteles reconocido como el primer embriólogo plantea el problema de la formación del embrión. Para ello responde con dos hipótesis. La primera de ellas llamada comúnmente preformacionismo, sostiene que las estructuras del embrión están preformadas desde el principio y luego estas simplemente aumentan de tamaño. La segunda hipótesis propone que las estructuras crecen progresivamente con el tiempo, a esta se le denomina epigénesis (epi= sobre, génesis=inicio) la cual Aristóteles favoreció correctamente. Estas conjeturas fueron generadas luego de observar huevos de pollo incubados, de los cuales también comprendió primariamente las funciones de la placenta y el cordón umbilical.

Aristóteles realizó observaciones sobre los diferentes modos de nacimiento en animales vivos (viviparidad), a partir de huevos (oviparidad) o mediante huevos que se rompen en el interior de la madre (ovoviviparidad). Además identificó los dos patrones principales de la división celular, la segmentación holoblástica y la segmentación meroblástica.

Durante el periodo medieval no se reconoce hasta el momento ningún avance en este campo de la ciencia.

A mediados del siglo XVII, en 1651 William Harvey concluyó que los animales se originan de huevos (célula huevo). La afirmación Ex ovo omnia² (“Todos a partir de huevo”) eliminó la generación espontánea de la vida en los animales. También lanzó una hipótesis sobre la función del líquido amniótico como “amortiguador de impactos”. Este médico ingles fue el primero en observar el blastodermo del embrión de pollo e indicar que en éste, antes de que el corazón se forme, se constituyen “islotes” de células sanguíneas.

Luego de la invención del microscopio, la embriología pudo obtener observaciones con mayor resolución y detalle. En 1672 el embriólogo italiano Marcello Malpighi publicó un primer trabajo sobre el desarrollo del pollo visto con microscopio. En el desarrollo de este trabajo se observó por primera vez el surco neural, los somitasy la primera circulación de venas y arterias hacia y desde el saco vitelino. A pesar de las observaciones, Malpighi apoyó la hipótesis de la preformación.

La preformación tuvo un amplio apoyo entre la ciencia, religión y filosofía del siglo XVIII. Pues en este periodo se creía que todo el individuo estaba preestablecido desde la línea germinal (homúnculo) y por lo tanto no era necesaria una fuerza externa para el desarrollo del individuo. Esta teoría de corte conservador reforzaba la idea en la cual no había cambios entre las generaciones de individuos. Posteriormente Caspar Friedrich Wolff demostró que las regiones embrionarias del pollo se desarrollan a partir de tejidos que no poseen equivalente en un organismo adulto. Sin embargo para poder explicar la obtención de nuevos individuos cada generación fue necesario postular la existencia de una fuerza natural desconocida hasta el momento nombrada vis essentialis “fuerza esencial”, la cual organizaría el desarrollo de los embriones.

Christian Pander estudió el embrión de pollo y en él descubrió las capas germinales; ectodermo, mesodermo y endodermo. Además registró observaciones que reforzaban la hipótesis epigenética, pues encontró que las capas germinales no formaban sus órganos independientemente. Esto significaba que aun cuando las capas fueran tejidos diferentes, las tres interactuaban colectivamente mediante inducción. Martin Heinrich Rathke, coterráneo y contemporáneo de Pander, observó el desarrollo de peces, anfibios, reptiles y mamíferos, enfatizando en la semejanza en el desarrollo de estos grupos de vertebrados. En este trabajo describió los arcos faríngeos, la formación del cráneo, el origen del sistema reproductor, excretor y respiratorio. También estudió el desarrollo de invertebrados en especial el del cangrejo.

En España la Biología del Desarrollo cuenta con varios centros de estudios, todos vinculados a la Sociedad Española de Biología del Desarrollo. Nuestro país cuenta con científicos de enorme prestigio a nivel mundial entre los que cabe destacar al Dr. García-Bellido y al Dr. Gines-Morata, ambos premios Príncipe de Asturias, en los años 1984 y 2007 respectivamente.