La Función de Relación: Respuesta a Estímulos

La capacidad de reaccionar ante estímulos constituye la base de la función de relación. La facultad de percibir estímulos se denomina sensibilidad. Los animales pueden tener sensibilidad frente a estímulos físicos y químicos, tanto del exterior como del interior. El conjunto de respuestas que un animal desarrolla frente a estímulos constituye el comportamiento. Las respuestas a determinados estímulos internos son las responsables de la homeostasis (mantenimiento del equilibrio interno).

Receptores Sensoriales

Los receptores son estructuras encargadas de recibir estímulos. Pueden estar formados por una o varias células especializadas. Las más sencillas son simples terminaciones nerviosas. Pero en otras ocasiones, los receptores son estructuras más complejas que facilitan la recepción y protegen los órganos de los sentidos. Todos se caracterizan por su alta especificidad.

Se clasifican según la procedencia del estímulo:

• Exterorreceptores: Captan estímulos del medio externo.
• Interorreceptores: Captan estímulos del interior del organismo. Estos pueden ser:
  • Propioceptores: Informan sobre la posición y el movimiento del cuerpo (ubicados en músculos, tendones y articulaciones).
  • Visceroceptores: Detectan actividad visceral y cambios en el medio interno (ej., variación de temperatura o pH).

Se clasifican según la naturaleza del estímulo:

• Quimiorreceptores: Sensibles a estímulos de naturaleza química (ej., receptores olfativos y gustativos).
• Termorreceptores: Informan sobre variaciones de temperatura (ej., corpúsculos de Krause para el frío y los de Ruffini para el calor).
• Fotorreceptores: Detectan estímulos luminosos (ej., en los ojos).
• Mecanorreceptores: Sensibles a estímulos mecánicos como variaciones de presión, roces, sonidos (ej., receptores del tacto y la audición).

Percepción

Cuando un animal recibe un estímulo a través de un receptor, este lo transforma en una señal nerviosa que es enviada a un centro nervioso (como el cerebro). En estos centros, las señales nerviosas son procesadas y se interpreta la información que llevan. Por tanto, es en los centros nerviosos donde se perciben las sensaciones captadas por medio de los receptores.

Efectores: Ejecución de la Respuesta

Una vez que el centro nervioso procesa la información y elabora una respuesta adecuada al tipo de estímulo, envía una señal, en forma de impulso nervioso, a través de los nervios hacia los órganos efectores, que son los encargados de llevar a cabo la respuesta. Hay dos tipos principales de respuestas:

• Respuesta motora: Implica un movimiento. Los efectores son los músculos, que se contraen o relajan.
• Respuesta secretora: Implica la secreción de alguna sustancia. Los efectores son las glándulas, que se encargan de producir y secretar sustancias químicas.

Coordinación en Animales

Las diferentes funciones de los seres vivos se realizan de forma coordinada. Los sistemas que se encargan de la relación y coordinación en los animales son el sistema nervioso y el sistema endocrino.

Coordinación Nerviosa

• Se lleva a cabo por impulsos nerviosos de naturaleza electroquímica.
• La información se dirige a un órgano concreto.
• Su acción es rápida y precisa, pero su efecto decrece inmediatamente.
• Intervienen células especializadas: las neuronas.

Coordinación Endocrina

• Se efectúa mediante la producción de sustancias químicas (hormonas).
• La información llega a las células y órganos específicos (células u órganos diana) a través de la sangre.
• Su acción es lenta y el efecto suele durar largos periodos.
• Intervienen glándulas endocrinas.

La Fecundación en Animales

La unión de gametos de distinto sexo para dar lugar a un cigoto se denomina fecundación. Hay dos tipos principales:

• Fecundación externa: Se realiza fuera del organismo materno. Es común en animales acuáticos y algunos terrestres (como ciertos anfibios e insectos).
• Fecundación interna: Tiene lugar en el interior del aparato reproductor femenino. Se da en algunos peces y en la mayoría de los animales terrestres. A menudo se realiza mediante copulación.

En animales hermafroditas (que poseen gónadas masculinas y femeninas) se puede dar la autofecundación, aunque en la mayoría se realiza fecundación cruzada (intercambio de gametos con otro individuo).

Etapas de la Fecundación (ejemplo en mamíferos)

Antes de la fecundación, suele producirse una descarga de espermatozoides (eyaculación) por parte del macho y la liberación del óvulo (ovulación) por parte de la hembra.

1. Penetración del espermatozoide: En mamíferos, el ovocito está rodeado por células foliculares (la corona radiada) y una capa acelular (la membrana pelúcida). El paso del espermatozoide a través de estas capas se facilita mediante enzimas liberadas desde el acrosoma (una vesícula en la cabeza del espermatozoide). Varios espermatozoides pueden llegar a la membrana pelúcida y adherirse a su superficie.
2. Activación del óvulo: La entrada del primer espermatozoide desencadena una reacción en el óvulo. Las vesículas corticales (gránulos corticales) liberan su contenido, provocando un cambio en la superficie del óvulo y formando la membrana de fecundación, que impide la entrada de otros espermatozoides (polispermia).
3. Unión de núcleos (cariogamia): El núcleo espermático (pronúcleo masculino) se desplaza hacia el pronúcleo femenino (el núcleo del óvulo). Ambos pronúcleos se fusionan, sus materiales genéticos quedan encerrados por una membrana común y se reconstituye el número diploide de cromosomas, constituyendo el núcleo del cigoto diploide (2n).

El Desarrollo Embrionario en los Animales

El desarrollo embrionario comienza en el momento en el que se forma el cigoto. Dependiendo de dónde se produzca este desarrollo, se distinguen tres tipos de animales:

• Ovíparos: El embrión se desarrolla dentro de huevos que son depositados en el medio externo (terrestre o acuático) donde viven. La fecundación puede ser interna o externa. (Ej: aves, reptiles, la mayoría de peces, anfibios e insectos).
• Ovovivíparos: El embrión se desarrolla dentro de huevos que son retenidos en el interior del cuerpo de la madre hasta la eclosión. El embrión se nutre de las reservas del huevo, no directamente de la madre. (Ej: algunos tiburones, peces y reptiles).
• Vivíparos: El embrión se desarrolla en los oviductos o en el útero de la madre, obteniendo el alimento directamente de ella a través de estructuras especializadas como la placenta. La fecundación es siempre interna. (Ej: la mayoría de mamíferos, algunos tiburones y reptiles).

El desarrollo dentro de la madre (viviparismo) asegura una mayor protección y viabilidad al embrión.

Fases Principales del Desarrollo Embrionario

1. Segmentación: Una vez formado, el cigoto diploide se divide repetidamente por mitosis, sin apenas crecimiento celular entre divisiones. Se forma una masa esférica compacta de células llamada mórula. Posteriormente, las células se reorganizan dejando una cavidad interior llena de fluido (el blastocele), formando la blástula.
2. Gastrulación: Las células de la blástula se reorganizan y diferencian para formar las capas germinativas embrionarias. En la mayoría de los animales se forman dos (ectodermo y endodermo) o tres capas (ectodermo, mesodermo y endodermo). Los animales con dos capas (Poríferos y Cnidarios) son diblásticos. El resto, que forma una tercera capa intermedia llamada mesodermo, son triblásticos.
3. Formación del mesodermo y celoma: En los animales triblásticos, el mesodermo se forma entre el ectodermo y el endodermo. Dentro del mesodermo puede originarse una cavidad corporal llamada celoma, que albergará los órganos internos.
4. Organogénesis: A partir de las capas germinativas, las células continúan diferenciándose y organizándose para formar los distintos tejidos, órganos y sistemas del cuerpo del animal.

Anejos Embrionarios

Son un conjunto de envolturas y cavidades membranosas que se originan durante el desarrollo embrionario, cuya función es proteger y nutrir al embrión, especialmente en animales terrestres ovíparos y vivíparos. Los principales son:

• Corion: Es la membrana más externa, que rodea a todo el embrión y los demás anejos. Participa en el intercambio gaseoso y, en mamíferos, forma parte de la placenta.
• Amnios: Rodea directamente al embrión, delimitando la cavidad amniótica, que está llena de líquido amniótico. Protege al embrión de golpes y desecación.
• Saco vitelino: Es una bolsa que contiene el vitelo (sustancias nutritivas) en los huevos. En mamíferos, es rudimentario pero importante en las primeras etapas para la formación de células sanguíneas.
• Alantoides: Es una membrana que se origina como una evaginación del tubo digestivo. Almacena productos de desecho nitrogenados y participa en el intercambio de gases. En mamíferos, contribuye a formar el cordón umbilical y la placenta.
• Cáscara (en ovíparos): Envoltura externa porosa y generalmente rígida que protege al huevo del exterior.

En los mamíferos vivíparos, el corion y el alantoides establecen íntimas uniones con los tejidos del útero materno. Esta estructura mixta (materno-fetal) formada por el corion, el alantoides y la pared del útero, se llama placenta. La placenta permite el intercambio de nutrientes, gases y desechos entre la madre y el feto. El cordón umbilical conecta la placenta con la zona ventral del embrión, conteniendo los vasos sanguíneos alantoideos.

Desarrollo Postembrionario

Después del nacimiento o la eclosión, comienza el desarrollo postembrionario. Este periodo abarca desde el nacimiento hasta que el individuo alcanza el estado adulto y su aparato reproductor es funcional. Existen dos modalidades:

• Desarrollo postembrionario directo: Constituye un simple proceso de crecimiento en tamaño. El animal que nace (juvenil) es morfológicamente similar al adulto, aunque más pequeño e inmaduro sexualmente. Es característico de animales cuyos huevos tienen gran cantidad de vitelo (aves, reptiles) y también se da en animales vivíparos, como los mamíferos.
• Desarrollo postembrionario indirecto: Es característico de animales con huevos de poco vitelo (muchos invertebrados, anfibios). El individuo nace en una fase muy temprana, diferente morfológica y fisiológicamente del adulto, que se llama estado de larva. La larva completa su desarrollo posteriormente. Sufre una serie de transformaciones estructurales y fisiológicas hasta llegar al estado adulto (que en los insectos se denomina imago). El conjunto de estas transformaciones se conoce como metamorfosis.

Reproducción en Animales

Mediante la reproducción, los seres vivos producen nuevos individuos semejantes a los progenitores, asegurando así la perpetuación de las especies. En los animales existen dos tipos básicos de reproducción: asexual y sexual.

Reproducción Asexual

En este tipo de reproducción participa un solo individuo (progenitor), del que se separa una célula o una parte de su cuerpo que da lugar a un nuevo individuo genéticamente idéntico al progenitor (clon). Tipos comunes:

• Gemación: Es frecuente en Poríferos (esponjas) y Cnidarios (pólipos). Se produce a partir de una yema o protuberancia en el cuerpo del progenitor, que crece, se desarrolla y da lugar a un nuevo individuo que puede separarse o, en ocasiones, quedar unido formando una colonia.
• Escisión o fragmentación: Consiste en la rotura espontánea o accidental del progenitor en dos o más fragmentos. Cada uno de ellos es capaz de regenerar las partes que faltan y dar lugar a un individuo completo, adulto e independiente. Se produce en Platelmintos (planarias), algunos Cnidarios y Anélidos. Un tipo particular es la estrobilación en algunos Cnidarios (escifozoos), donde el pólipo se divide transversalmente en discos que se liberan como medusas jóvenes (éfiras).

Un caso especial relacionado es la poliembrionia, que ocurre cuando un embrión, originado sexualmente, se divide espontáneamente en las primeras etapas del desarrollo embrionario, dando lugar a dos o más embriones genéticamente idénticos (ej., armadillo en vertebrados). En la especie humana, da lugar a gemelos monocigóticos (idénticos).

Reproducción Sexual

Se realiza mediante la unión de dos células especializadas (gametos), generalmente provenientes de dos individuos distintos. Ambos progenitores suelen ser morfológicamente distintos y pertenecen a sexos diferentes: macho (produce gametos masculinos) y hembra (produce gametos femeninos).

Cada uno de los progenitores produce células reproductoras haploides (n) llamadas gametos mediante meiosis. La unión de un gameto masculino y uno femenino se denomina fecundación, y tras ella se forma una célula huevo diploide (2n), denominada cigoto, a partir de la cual se desarrolla un nuevo individuo con una combinación genética única, diferente a la de ambos progenitores.

Modalidades especiales:

• Partenogénesis: El nuevo individuo se desarrolla a partir del gameto femenino (óvulo) sin que se produzca la fecundación por un gameto masculino. Puede ser accidental o habitual en el ciclo de vida de algunas especies (ej., pulgones, abejas, algunos reptiles).

Según la morfología de los gametos, se distinguen:

• Isogamia: Los dos gametos que se unen son morfológicamente iguales (isogametos), y por lo general móviles mediante cilios o flagelos. Es rara en animales, más común en algunos Protistas.
• Anisogamia: Los dos gametos tienen formas similares pero son de tamaños claramente diferentes (uno más grande que el otro). Ambos suelen ser móviles.
• Oogamia: Es la modalidad más frecuente en animales. Uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño, cargado de reservas nutritivas (el óvulo), y el otro es móvil (generalmente flagelado) y pequeño (el espermatozoide).