Desarrollo y Biología Celular en Drosophila melanogaster: Cromosomas, Metamorfosis y Apoptosis

Biología y Desarrollo de Drosophila melanogaster

La Mosca del Vinagre: Características Generales

La mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) es un pequeño insecto del orden de los dípteros.

Posee un ciclo de vida muy corto y es fácil reconocer a machos y hembras. El cuerpo de los adultos se encuentra dividido en tres regiones corporales segmentadas: una cabeza que comprende tres segmentos (labial, maxilar y mandibular); la región torácica que posee tres segmentos (T1-T3), cada uno provisto de un par de patas. Además, existe un par de alas en la región dorsal de T2 y un par de “alas” reducidas o balancines en T3. Finalmente, se encuentra una región abdominal compuesta de 8 segmentos que adquieren la forma de anillos en el adulto (A1-A8). Hay separación de sexos y dimorfismo sexual. Así, el macho es en general de menor tamaño, su abdomen es más redondeado y pigmentado, y su primer par de patas presenta un peine sexual pigmentado.

Ciclo de Vida y Metamorfosis

El ciclo de vida de la mosca es de tipo holometábolo, es decir, que los individuos juveniles que salen del huevo (eclosión) son llamados larvas (instar larval). Drosophila melanogaster posee tres estadios larvales, que sufren sucesivas mudas de la cutícula para poder crecer; así, cada larva es más grande que la anterior. Luego de la muda de la larva III, se forma la llamada prepupa, que se convierte en la pupa. Esta, a diferencia de las larvas, no se alimenta y puede verse en los frascos de cultivo pegada en las paredes y quieta; además, posee un color más oscuro que las larvas, que son de color blanquecino. Durante el período de pupa ocurre la metamorfosis, proceso muy complejo donde las células larvales mueren por muerte celular programada (apoptosis) y son reemplazadas por las estructuras del adulto, que posteriormente eclosiona de la pupa.

Metamorfosis en Detalle

En los insectos holometábolos, la transformación de juvenil a adulto ocurre dentro de la cutícula de la pupa, donde los tejidos larvales son reemplazados por una población especial de células indiferenciadas, llamadas células imaginales. Estas se encuentran agrupadas dentro de las larvas, esperando las señales precisas para diferenciarse en diferentes tipos celulares y tejidos. Así, en las larvas se encuentran dos tipos de poblaciones celulares: las células larvales y las células imaginales. Este último tipo de células, a diferencia de las larvales, proliferan rápidamente y forman epitelios tubulares que se enrollan en sí mismos formando espirales con forma discoidal, constituyendo los llamados discos imaginales: agrupaciones celulares que darán lugar a distintas estructuras del adulto como partes de la boca, las patas, las antenas, los ojos, las gónadas y las alas.

Comparación de Células Larvales e Imaginales

Las células imaginales proliferan rápidamente y forman epitelios tubulares que se enrollan en sí mismos formando espirales en forma discoidal (discos imaginales), los cuales son agrupaciones celulares que darán lugar a distintas estructuras del adulto como partes de la boca, las patas, las antenas, los ojos, las gónadas y las alas. En cambio, las células larvales son transitorias (no se encuentran en adultos), solo en larvas, y poseen grandes núcleos con cromosomas gigantes (cromosomas politécnicos).

Procesos Celulares y Embrionarios Clave

Cromosomas Politécnicos

Los cromosomas politécnicos son producidos por repetidos ciclos de replicación del ADN sin división celular, cuya copia se organiza de manera continua formando un único cromosoma gigante, manteniendo un estado interfásico. Estos cromosomas politécnicos consisten en múltiples brazos unidos al cromocentro y presentan una sucesión de bandas coloreadas y bandas sin teñir, que son interrumpidas por zonas más abultadas (puffs), que son sitios de cromatina menos condensada donde ocurre la transcripción.

Apoptosis: Muerte Celular Programada

La apoptosis es una forma de muerte celular programada que está regulada genéticamente. Ocurre de manera natural y controlada en procesos como el desarrollo tisular y la regulación del sistema inmunitario. La apoptosis contribuye a dar forma a los órganos en la morfogénesis y elimina células inmunológicamente autorreactivas, las células infectadas y las genéticamente dañadas.

Desarrollo Embrionario Temprano en Insectos

Clivaje

El clivaje en los insectos implica que el núcleo central se divide numerosas veces sin aparecer límites celulares definidos en la masa vitelina. Luego, los núcleos alcanzan el citoplasma periférico y se disponen formando una capa sincitial. Finalmente, surgen los límites que delimitan el blastodermo periférico alrededor del vitelo central no segmentado.

Celularización

La celularización es el proceso mediante el cual el sincitio (célula multinuclear formada durante el clivaje) comienza a dividirse mediante la formación de nuevas membranas que aíslan los núcleos y orgánulos, formando células más pequeñas y de un solo núcleo.