REPLICACIÓN DE LOS PROCESOS DE INVESTIGACIÓN EN LA BIOLOGÍA A UN PROYECTO DE AULA

LAS FRUTAS ATRAEN A LAS MOSCAS

El género Drosophila contiene unas 2000 especies, bastante diversas en cuanto a hábitat, morfología, comportamiento, etc. Entre ellas la más conocida es Drosophila Melanogaster, que es una de las especies más estudiadas. Su genoma fue secuenciado en el año 2000 (fue el 2º organismo eucariota que se consiguió obtener tras C. elegans) y actualmente están llevándose a cabo las secuenciaciones del genoma de otras 20 especies del género.

Se trata de un género parafilético, que se divide en 2 subgéneros: Drosophila y Sophophora. En este último se encuentra el grupo Melanogaster, incluyéndose en él la mayoría de las especies que se usan en este estudio.

Los drosofílidos están distribuidos por todo el mundo, en hábitats tan variados como desiertos, ciudades, bosques, zonas alpinas... si bien hay mayor número de especies en las zonas tropicales.

¿Por qué se usa Drosophila en investigación?

Se usa porque:

Ø Es fácil de manipular y su coste de mantenimiento es bajo.

Ø Su ciclo biológico está muy bien definido, y su tiempo de generación es corto, de unos 10 días.

Ø Además es un modelo eucariota, de alta complejidad, pero con sólo 4 cromosomas y con estadios germinales equiparables a los de mamíferos.

Ø Su metabolismo también es parecido a mamíferos.

Ø Hay infinidad de mutantes descritos con multitud de manifestaciones fenotípicas.

Ø En el aspecto más puramente genético también presenta varias ventajas: su genoma está muy estudiado, se pueden obtener fácilmente los cromosomas politécnicos, que se ven fácilmente al microscopio y permiten un estudio detallado a nivel citogenético.

CICLO DE VIDA DE LAS DROSOPHILA

Metamorfosis

 El desarrollo embrionario que sigue a la fertilización y a la formación del cigoto se produce por Ovogénesis La cual se lleva a cabo dentro de los ovarios femeninos. Cada ovario contiene más de una docena de Germania que están en una línea de montaje para las cámaras de nuevo huevo: la maduración del ovocito se lleva a cabo dentro de un germario rodeado de células foliculares.

Duración: La duración de los estadios de la metamorfosis varia con la temperatura (cuadro 1). Dentro de ciertos límites, las altas temperaturas disminuyen la duración y las bajas la aumentan. Una exposición continuada a temperaturas por encima de los 30 grados centígrados puede producir esterilización temporal en los machos o muerte de las moscas. A bajas temperaturas el ciclo vital se prolonga y la viabilidad disminuye. La temperatura dentro de un frasco de cultivo puede exceder un poco la del ambiente debido al calor, que se desarrolla por la fermentación de las levaduras. La temperatura del laboratorio es muy adecuada.

El ciclo de vida de la Drosophila pasa por 4 fases diferentes:

Huevo: El huevo de Drosophila melanogaster, mide aproximadamente 0.5 mm de longitud, el lado dorsal es más aplanado que el ventral. La membrana externa o corion, es opaca y tiene hexágonos dibujados en su superficie. En la región anterodorsal se presenta un par de filamentos que evita que el huevo se hunda en la superficie blanda del alimento donde es depositado. El espermatozoide penetra a través de una pequeña abertura o micrópilo en la saliente cónica del extremo anterior, durante el recorrido que hace el huevecillo dentro del útero. Las divisiones meióticas se realizan inmediatamente después de la penetración del espermatozoide, integrándose el núcleo del óvulo (pronúcleo femenino). Posteriormente el núcleo del espermatozoide y el del óvulo se unen para integrar el núcleo del cigoto, que se divide para dar los dos primeros núcleos de segmentación, lo que representa el estado inicial del desarrollo embrionario.

Estado larvario: Después de salir del huevo, la larva sufre dos mudas, por lo que el estado larvario tiene tres estadios. En el último (tercero), alcanza una longitud aproximada de 4.5 mm. Las larvas son tan activas y voraces, que el medio de cultivo en que viven, pronto se ve recorrido por surcos y canales, esto es la señal más evidente de que la nueva generación se está desarrollando con éxito.

Las estructuras anatómicas de la larva más importantes para la experimentación en genética son:

1. Las gónadas; están colocadas en los cuerpos grasos laterales de la porción posterior de la larva. Los testículos tienen mayor tamaño que los ovarios, por lo que pueden distinguirse con mayor facilidad a través de la pared transparente del cuerpo.
2. El ganglio cerebral; está formado por tres lóbulos, se localiza en la porción anterior de la larva, puede identificarse con facilidad después de disecar la larva.
3. Las glándulas salivales, son estructuras que se observan como dos sacos alargados, conectados al aparato mandibular de la larva. Sus células presentan cromosomas politénicos o “cromosomas gigantes”.

4. Los discos imagales de las alas, son estructuras de forma aplanada constituidas por células epiteliales que durante la metamorfosis forman las alas del adulto. Están situados en el tercio anterior de la larva.

 5. Los discos imagales de los ojos, son estructuras de forma aplanada constituidas por células epiteliales que durante la metamorfosis forman los ojos del adulto. Están situados en el tercio anterior de la larva.

 

 

RAZONANDO SOBRE LOS PRINCIPIOS DE LA EVOLUCIÓN

RAZONANDO SOBRE LOS PRINCIPIOS DE LA EVOLUCIÓN

Desde tiempos remotos los seres humanos nos hemos preguntado sobre nuestro propio origen y sobre el origen de los demás seres vivos. Durante siglos, prácticamente todos los pueblos han elaborado explicaciones mitológicas para dar respuesta a estas preguntas.

La religión cristiana atribuye la existencia del mundo y de todos los seres vivos, incluidos los seres humanos, a un acto de creación divina, que duró siete días.

Durante cientos de años, este relato fue considerado como una verdad absoluta, y, por tanto, también lo fue la idea de que los seres vivos habían permanecido fijos, inmutables, desde su creación. Esta concepción del mundo, se conoce con el nombre de creacionismo y era la teoría aceptada en Europa hasta inicios el siglo XVIII.

Para los creacionistas, los fósiles, por ejemplo, no representaban los restos petrificados de organismos que vivieron en épocas geológicas anteriores sino las caprichosas formas que en ocasiones tomaban las rocas.

Sin embargo, el gran desarrollo alcanzado en diversas áreas de la biología y la geología, tales como la taxonomía, la anatomía comparada y la paleontología, a finales del siglo XVIII, condujo a los científicos a cuestionar el creacionismo y, en consecuencia, a buscar una respuesta racional a la pregunta sobre el origen de los seres vivos.

EL LAMARCKISMO

Jean Baptiste Monet, caballero de Lamarck. Ocupó la cátedra de invertebrados en el Museo de Historia Natural de París.  En 1809 publicó su obra Filosofía zoológica en la que expuso, por primera vez en la historia de la ciencia, una teoría sobre el origen y evolución de los seres vivos, que más tarde se conoció como lamarckismo.

Lamarck Basaba su teoría en dos principios fundamentales:

Uso y desuso del órgano: cuando los seres vivos se ven obligados por las circunstancias ambientales a usar de forma continua un órgano, éste se desarrolla y fortifica. En cambio, cuando un órgano deja de ser útil, se debilita y deteriora.

•Herencia de los caracteres adquiridos: el desarrollo o el deterioro de un determinado órgano, es decir, el carácter adquirido por una generación de individuos, se conserva y es trasmitido a las nuevas generaciones.

Lamarck utilizó, entre otros ejemplos, el cuello de las jirafas para explicar su teoría sobre la evolución.

 

Los antepasados de las jirafas debían tener el cuello corto, pero al escasear la vegetación, en épocas de sequía, tuvieron que estirar el cuello para alcanzar las hojas de los árboles, esto produjo un alargamiento progresivo del cuello que fue transmitido a los descendientes. El carácter adquirido por la utilización continúa de un órgano, el cuello largo, era transmitido a la descendencia.

El lamarckismo fue eclipsado después por el darwinismo, sin embargo, es justo reconocer que la contribución de Lamarck a la ciencia fue muy importante ya que la suya fue la primera teoría científica sobre la evolución que se basaba en la adaptación de los seres vivos al ambiente.

Los dos grandes científicos con sus aportes dieron inicio a una nueva teoría: la evolución de las especies, por sus observaciones, sus conocimientos y sus ideas.

La teoría de la evolución es un sistema lógico compuesto de observaciones, axiomas y postulados, así como predicciones y reglas de inferencia que sirven para explicar los cambios de las especies.

Jean Baptiste Lamarck, propone los siguientes principios:

• Todos los organismos tienden a la perfección, debido a una fuerza interna o impulso vital.
• Los cambios en el ambiente generan necesidades entre los organismos.
• Estas necesidades hacen que los organismos se vean obligados a utilizar ciertos órganos, los cuales se desarrollan por su uso.
• Frente a los cambios del ambiente, surgen características en los organismos, llamados “caracteres adquiridos”, que se heredan de generación en generación.

Charles Darwin, propone los siguientes principios:

• Una población de organismos tiene un potencial reproductivo tal que si se expresara en la realidad la población se incrementaría mediante tasas geométricas.
• Durante períodos geológicos cortos, el número de individuos permanece más o menos constante.
• Solo una parte de los nacidos sobrevive hasta reproducirse.
• Las condiciones ambientales de muchos organismos van cambiando a través del tiempo.
• Los individuos de una misma población presentan variaciones en sus caracteres, parte de esta variación es heredable.
• Las actividades vitales determinan qué rasgos son favorables para la supervivencia y la reproducción.
• Los individuos con caracteres favorables producirán en promedio más descendientes que los que presentan rasgos menos favorables.

Actualmente no se ha puesto en duda la Teoría de la Evolución, pero al no tener las evidencias concretas, comprobables y medibles sigue manteniéndose como teoría.