Organogênese animal e vegetal e suas características - Ciência - 2023

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o organogêneseNa biologia do desenvolvimento, é um estágio de mudanças onde as três camadas que constituem o embrião são transformadas na série de órgãos que encontramos em indivíduos totalmente desenvolvidos.

Situando-nos temporariamente no desenvolvimento do embrião, o processo de organogênese começa no final da gastrulação e continua até o nascimento do organismo. Cada camada germinativa do embrião é diferenciada em órgãos e sistemas específicos.

Em mamíferos, o ectoderma dá origem a estruturas epiteliais externas e órgãos nervosos. O mesoderma para a notocorda, cavidades, órgãos do sistema circulatório, muscular, parte do esqueleto e sistema urogenital. Por fim, o endoderma produz o epitélio do trato respiratório, faringe, fígado, pâncreas, o revestimento da bexiga e o músculo liso.

Como podemos inferir, é um processo finamente regulado onde as células iniciais sofrem uma diferenciação específica onde genes específicos são expressos. Este processo é acompanhado por cascatas de sinalização celular, onde os estímulos que modulam a identidade celular consistem em moléculas externas e internas.

Nas plantas, o processo de organogênese ocorre até a morte do organismo. Os vegetais geralmente produzem órgãos ao longo da vida - como folhas, caules e flores. O fenômeno é orquestrado pelos hormônios vegetais, sua concentração e a relação entre eles.

O que é organogênese?

Um dos eventos mais extraordinários da biologia dos organismos é a rápida transformação de uma pequena célula fertilizada em um indivíduo composto de estruturas múltiplas e complexas.

Essa célula começa a se dividir e chega um ponto em que podemos distinguir as camadas germinativas. A formação do órgão ocorre durante um processo denominado organogênese e ocorre após a segmentação e gastrulação (outras fases do desenvolvimento embrionário).

Cada tecido primário que se formou durante a gastrulação se diferencia em estruturas específicas durante a organogênese. Em vertebrados, esse processo é muito homogêneo.

A organogênese é útil para determinar a idade dos embriões, por meio da identificação do estágio de desenvolvimento de cada estrutura.

Organogênese em animais

Camadas embrionárias

Durante o desenvolvimento dos organismos, são geradas as camadas embrionárias ou germinativas (não confundir com as células germinativas, são os óvulos e os espermatozoides), estruturas que darão origem aos órgãos. Um grupo de animais multicelulares possui duas camadas germinativas - endoderme e ectoderme - e são chamados de diploblásticos.

Anêmonas do mar e outros animais pertencem a este grupo. Outro grupo possui três camadas, as mencionadas acima, e uma terceira que se localiza entre elas: o mesoderma. Este grupo é conhecido como triploblástico. Observe que não existe um termo biológico para se referir a animais com uma única camada germinativa.

Uma vez que as três camadas tenham sido estabelecidas no embrião, o processo de organogênese começa. Alguns órgãos e estruturas muito específicos são derivados de uma camada específica, embora não seja surpreendente que alguns sejam formados a partir de duas camadas germinativas. Na verdade, não existem sistemas orgânicos provenientes de uma única camada germinativa.

É importante notar que não é a camada que decide por si só o destino da estrutura e o processo de diferenciação. Em contraste, o fator determinante é a posição de cada uma das células em relação às outras.

Como ocorre a formação de órgãos?

Como mencionamos, os órgãos são derivados de regiões específicas das camadas embrionárias que constituem os embriões. A formação pode ocorrer por formação de dobras, divisões e condensações.

As camadas podem começar a formar dobras que mais tarde darão origem a estruturas que se assemelham a um tubo - mais tarde veremos que esse processo dá origem ao tubo neural nos vertebrados. A camada germinativa também pode se dividir e dar origem a vesículas ou extensões.

A seguir, descreveremos o plano básico de formação de órgãos a partir das três camadas germinativas. Esses padrões foram descritos para organismos modelo em vertebrados. Outros animais podem apresentar variações substanciais no processo.

Ectoderma

A maior parte dos tecidos epiteliais e nervosos vêm do ectoderma e são os primeiros órgãos a aparecer.

O notocórdio é uma das cinco características diagnósticas dos cordados - e é daí que vem o nome do grupo. Abaixo disso existe um espessamento da ectoderme que dará origem à placa neural. As bordas da placa são levantadas e, em seguida, dobradas, criando um tubo interno alongado e oco, denominado tubo neural dorsal oco ou simplesmente tubo neural.

A maioria dos órgãos e estruturas que constituem o sistema nervoso é gerada a partir do tubo neural. A região anterior se alarga, formando o cérebro e os nervos cranianos. Conforme o desenvolvimento prossegue, a medula espinhal e os nervos motores espinhais são formados.

As estruturas correspondentes ao sistema nervoso periférico são derivadas das células da crista neural. Porém, a crista não só dá origem aos órgãos nervosos, como também participa da formação de células pigmentares, cartilaginosas e ósseas que compõem o crânio, os gânglios do sistema nervoso autônomo, algumas glândulas endócrinas, entre outras.

Endoderma

Órgãos Filiais

Na maioria dos vertebrados, o canal alimentar é formado a partir de um intestino primitivo, onde a região final do tubo se abre para o exterior e se alinha com o ectoderma, enquanto o resto do tubo se alinha com o endoderma. Da região anterior do intestino surgem os pulmões, o fígado e o pâncreas.

Trato respiratório

Um dos derivados do trato digestivo é o divertículo faríngeo, que surge no início do desenvolvimento embrionário em todos os vertebrados. Nos peixes, os arcos branquiais dão origem às brânquias e outras estruturas de suporte que persistem nos adultos e permitem a extração de oxigênio dos corpos d'água.

No desenvolvimento evolutivo, quando os ancestrais anfíbios começam a desenvolver uma vida fora da água, as guelras não são mais necessárias ou úteis como órgãos respiratórios e são substituídas funcionalmente pelos pulmões.

Então, por que embriões de vertebrados terrestres possuem arcos branquiais? Embora não estejam relacionados às funções respiratórias dos animais, são necessários para a geração de outras estruturas, como mandíbula, estruturas do ouvido interno, amígdalas, glândulas paratireoides e timo.

Mesoderma

O mesoderma é a terceira camada germinativa e a camada adicional que aparece nos animais triploblásticos. Está relacionado à formação do músculo esquelético e de outros tecidos musculares, do sistema circulatório e dos órgãos envolvidos na excreção e reprodução.

A maioria das estruturas musculares são derivadas do mesoderma. Essa camada germinativa dá origem a um dos primeiros órgãos funcionais do embrião: o coração, que começa a bater em um estágio inicial de desenvolvimento.

Por exemplo, um dos modelos mais usados para o estudo do desenvolvimento embrionário é o frango. Nesse modelo experimental, o coração começa a bater no segundo dia de incubação - todo o processo leva três semanas.

O mesoderma também contribui para o desenvolvimento da pele. Podemos pensar na epiderme como uma espécie de "quimera" de desenvolvimento, uma vez que mais de uma camada germinativa está envolvida em sua formação. A camada externa vem da ectoderme e chamamos de epiderme, enquanto a derme é formada a partir da mesoderme.

Migração celular durante a organogênese

Um fenômeno de destaque na biologia da organogênese é a migração celular que algumas células sofrem para chegar ao seu destino final. Ou seja, as células se originam em um local no embrião e são capazes de se mover por longas distâncias.

Entre as células capazes de migrar, temos células precursoras do sangue, células do sistema linfático, células pigmentares e gametas. Na verdade, a maioria das células relacionadas à origem óssea do crânio migra ventralmente da região dorsal da cabeça.

Organogênese em plantas

Como nos animais, a organogênese nas plantas consiste no processo de formação dos órgãos que constituem as plantas. Há uma diferença fundamental em ambas as linhagens: enquanto a organogênese em animais ocorre nos estágios embrionários e termina quando o indivíduo nasce, nas plantas a organogênese pára apenas quando a planta morre.

As plantas apresentam crescimento durante todas as fases de sua vida, graças a regiões localizadas em regiões específicas da planta chamadas meristemas. Essas áreas de crescimento contínuo estão produzindo regularmente ramos, folhas, flores e outras estruturas laterais.

Papel dos fitormônios

Em laboratório, foi alcançada a formação de uma estrutura chamada calo. É induzida pela aplicação de um coquetel de fitohormônios (principalmente auxinas e citocininas). O calo é uma estrutura não diferenciada e totipotencial - ou seja, pode produzir qualquer tipo de órgão, como as conhecidas células-tronco de animais.

Embora os hormônios sejam um elemento-chave, não é a concentração total do hormônio que dirige o processo de organogênese, mas a relação entre as citocininas e as auxinas.

Referências

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