Totipotencialidade: história, características e importância - Ciência - 2023

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o totipotencialidade ou totipotência é a habilidade, capacidade e potencial que cada célula embrionária possui para produzir o número total de células de um indivíduo. O termo deriva da palavra latina totipotentia, que significa habilidade para todas as coisas e / ou habilidade de se tornar ou dar origem a um organismo completo.

As células totipotentes mais bem definidas ou estudadas são o zigoto e os esporos. Alguns autores utilizam o termo células-tronco e células totipotentes como sinônimos, mas não há consenso sobre esse aspecto.

As células-tronco, segundo alguns autores, são grupos de células indiferenciadas que podem se tornar diferentes grupos ou tipos de células especializadas. Eles podem ser unipotentes, multipotentes e também totipotentes. Somente estes últimos são capazes de dar origem a um indivíduo completo.

História

O pai da totipotencialidade é o biólogo e filósofo alemão Hans Adolf Eduard Driesch. Este cientista revolucionou a compreensão da embriologia graças às suas experiências com ouriços-do-mar.

Em 1891, Driesch realizou experiências com embriões de duas células (duas células) do ouriço-do-mar. Echinus microtuberculatus (atualmente conhecido como Psammechinus microtuberculatus) desafiando as hipóteses aceitas da época sobre o desenvolvimento embrionário.

Seus resultados mostraram que as células de um embrião inicial (zigoto) quando são separadas, seja mecanicamente ou naturalmente, podem continuar a se desenvolver até formar larvas normais, concluindo que essas células são totipotentes em seus estágios iniciais de desenvolvimento.

Isso contrastava com os resultados de Wilhelm Roux (pioneiro da embriologia experimental), que havia trabalhado com ovos de rã bicelular. Roux descobriu que matar uma das duas células desenvolveu embriões malformados, concluindo que as células embrionárias têm destinos pré-determinados.

Mais tarde, em 1910, o químico, zoólogo e fisiologista americano Jesse Francis McClendon verificaria que os resultados de Driesch poderiam ser replicados em sapos, galinhas, outros ouriços e até mamíferos.

Caracteristicas

A totipotencialidade é caracterizada pelo potencial de algumas células em dar origem a um indivíduo completo. São capazes de se transformar em qualquer tipo de célula do corpo e também em outros tecidos extra-embrionários.

As células totipotentes são formadas em organismos de reprodução sexuada e assexuada, são zigotos ou esporos. Eles podem ser um zigoto na semente de um fanerógama (planta), em um ovo de qualquer animal ou no útero de um mamífero (como humanos, elefantes ou ratos).

Na maioria dos casos, esse potencial tem uma vida útil curta durante o desenvolvimento. No corpo humano, eles têm um tempo limitado, cerca de 4 dias após a fertilização. Em outros organismos, como plantas, esponjas marinhas, vermes anelídeos, estrelas do mar e ratos, eles têm durações diferentes.

Totipotencialidade em diferentes grupos de organismos

Plantas e fungos

Em plantas e fungos que se reproduzem por esporos, diz-se que essas células que não precisam de fecundação são do tipo totipotente, pois o zigoto desses organismos tem a capacidade de produzir todos os tipos de células necessárias para o desenvolvimento de um indivíduo completo.

Numerosos estudos de desenvolvimento, crescimento e cultura de tecidos em plantas têm mostrado repetidamente que muitas células vegetais são totipotentes. Um exemplo disso são as culturas de pequenos tecidos ou cortes de caules que, quando colocados em meios de cultura, são capazes de dar origem ou regenerar um indivíduo completamente novo.

Invertebrados

Como mencionado anteriormente, o primeiro estudo que demonstrou a existência de células embrionárias totipotentes foi realizado com ouriços-do-mar (equinodermos). Desde então, muitos estudos foram realizados para replicar o experimento de Driesch e em todos eles o resultado é o mesmo (a existência de totipotencialidade).

Outro caso em equinodermos, mas desta vez com estrelas do mar e estrelas do mar, é a habilidade de algumas espécies de regenerar um organismo completo a partir de uma seção ou parte de um braço (sem porções do disco central). Essa capacidade regenerativa se deve à presença de células-tronco totipotentes adultas.

Estudos de tecido em poríferos (esponjas) revelam que esses organismos primitivos possuem um grande número de células totipotentes. Isso permite que eles produzam ou obtenham qualquer tipo de célula de que necessitem e, às vezes, também sejam capazes de regenerar um organismo completo a partir de uma pequena parte do corpo.

Vertebrados

Em vertebrados, os estudos de totipotencialidade são descritos no desenvolvimento embrionário; ou seja, as células embrionárias de vertebrados como peixes, répteis, pássaros e mamíferos têm um comportamento totipotente semelhante ao dos ouriços de Driesch.

Independentemente do tipo de reprodução (fertilização cruzada, autofecundação e também partenogênese), as células presentes entre o zigoto e a mórula (primeiras segmentações do zigoto) têm a capacidade de produzir todos os tipos de células e organizá-las em um bauplan coerente (um organismo completo )

Tipos de células de acordo com sua capacidade totipotente

Boa parte da comunidade científica classifica as células totipotentes de acordo com sua origem e potencialidade. De acordo com sua origem são classificados em embrionários, fetais e adultos, enquanto de acordo com sua potencialidade são classificados nos seguintes grupos.

Totipotente

Aqueles que dão origem a um indivíduo completo.

Pluripotente

Eles podem formar células que darão origem a qualquer linhagem embrionária, mas não dão origem a um organismo completo.

Multipotente

Aquelas que só podem dar origem a células da mesma linhagem ou camada embrionária.

Unipotente

Células especializadas que têm a capacidade de se diferenciar em um único tipo de célula.

Importância

Os estudos com células totipotentes (no sentido lato da classificação de acordo com seu potencial) nos permitem vê-las como uma possível cura para muitas doenças, regeneração de tecidos, terapias celulares e até fontes potenciais de clonagem de plantas, animais e do próprio ser humano. que tem sido objeto de muitos debates éticos.

Estudos de doenças congênitas e câncer são abordados por cientistas especialistas em células totipotentes, devido ao desenvolvimento e multiplicação celular presentes em algumas dessas doenças.

As análises e estudos das primeiras divisões zigóticas (das células totipotentes) têm proporcionado muito conhecimento sobre a ativação e inativação de genes e também sobre o envolvimento de proteínas que tornam esse processo possível.

Outros avanços científicos relacionados aos estudos das primeiras divisões embrionárias ou zigóticas são malformações e / ou defeitos congênitos causados por divisões celulares iniciais anormais e diferenciação.

Referências

Células mãe. Totipotencialidade. Recuperado de biologia.edu.ar.
M.L. Condic (2014). Totipotência: o que é e o que não é. Células-tronco e desenvolvimento.
Potência celular. Recuperado de en.wikipedia.org.
Y. Cortés Rivera. R.I. Hernández, P. San Martín del Angel, E. Zarza Meza, R. Cuervo
González (2016). Potencial regenerativo da estrela do mar Linckia guildinguii. Hidrobiológico.
M. Kearl (2012). The Potency of the First Two Clivage Cells in Echinoderm Development. Produção Experimental de Formações Parciais e Duplas ”(1891-1892), de Hans Driesch. Embryo Project Encyclopedia. Recuperado de embryo.asu.edu.
Tipos de células-tronco. Sociedade Latino-americana de Células-Tronco. Recuperado de solcema.com.
J.F. McClendon (1910).O desenvolvimento de blastômeros isolados do ovo da rã. " American Journal of Anatomy.