PRACTICA 6 REGENERACION EN PLANARIAS D u g e s i a s p . INTRODUCCIÓN Las planarias son organismos planos bilaterales acelomados del filum platelmintos. Se caracterizan por la presencia de un conjunto de células mesodérmicas que son originadas del endodermo y ocupan el espacio comprendido entre la epidermis y la gastrodermis. La boca es originada a partir del blastoporo, estructura que se presenta al inicio del desarrollo embrionario temprano durante la gastrulación. Están ligeramente cefalizados con un cerebro bilobulado en la parte anterior del cuerpo. Tienen una red nerviosa sináptica que tienden a concentrarse en cordones nerviosos laterales con varias conexiones transversas. Posee fotorreceptores que están unidos al cerebro y están agrupados en dos cavidades oculares que poseen células pigmentadas o llamadas también manchas oculares. Presenta quimiorreceptores concentrados en surcos ciliados en las aurículas. Su aparato digestivo posee una boca central en la parte ventral, una faringe libre y un tubo digestivo (enterón) con una rama anterior y dos posteriores. La faringe es una estructura muscular que generalmente se extiende por fuera del cuerpo del individuo para alcanzar el el alimento y succionarlo. Son hermafroditas, así que cada organismo posee tanto ovarios como testículos, pero no ocurre la autofecundación. Hay reproducción sexual con cópula, recepción y almacenamiento de espermatozoides por cada uno de los individuos que luego serán utilizados en la fecundación cuando el ovocito logre la madurez. Sin embargo, la reproducción asexual es mucho mas frecuente y generalmente el individuo adulto se adhiere fuertemente a un sustrato e inicia el proceso estiramiento hasta que se fracciona en dos partes. Cada una de las partes regenera la mitad faltante con lo cual dan origen a dos individuos completamente constituidos (Fig 1). Este tipo de reproducción es llamado fisión.
Figura 1. Regeneración de la cabeza de la mitad posterior del cuerpo. Izquierda: Observe la presencia de las dos manchas oculares aun sin haber adquirido la cabeza el tamaño total. Derecha: Regeneración terminada de la región anterior. La regeneración es considerada como la reactivación del desarrollo en la vida postembrionaria para restablecer tejidos perdidos y supone la sustitución del tejido por otro igual que conserva la estructura y funcionalidad del original; es una característica propia de numerosos invertebrados y de algunas estructuras de ciertos vertebrados adultos, principalmente anamniotas (peces y anfibios). Hay tres mecanismos principales de regeneración: morfalaxis, regeneración compensatoria y epimorfosis. Morfalaxis consiste en el restablecimiento del patrón que existía anteriormente pero toma como punto de pa rtida los tejidos existentes o sea que parte de los tejidos viejos se transforman en aquellos que se han perdido y se “
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caracteriza por poco división mitótica. Regeneración compensatoria consiste en el aumento en número de células hasta lograr equilibrar en volumen el tejido perdido, estas las células continúan conservando su diferenciación aún al encontrase en este proceso altamente proliferativo. Este tipo de regeneración se evidencia en el hígado de los mamíferos y no se presenta la formación del blastema de regeneración típico de la epimorfosis. Epimorfosis consiste en la formación de un grupo de células no diferenciadas llamado blastema que con una continua actividad proliferativa genera las 65
estructuras perdidas. Con el tiempo estas células llegan a ser especificadas en cada uno de los tejidos de la parte corporal perdida inicialmente. El blastema se forma por desdiferenciación de las estructuras adultas y es generalmente un tejido no pigmentado que se forma debajo del epitelio. Es conocido desde los años 1700 que las planarias presentan regeneración completa de sus estructuras perdidas y actualmente podemos clasificar dicho mecanismo como epimorfosis. Hay varios modelos propuestos para explicar los procesos por medio de los cuales se forman o crean los patrones específicos (FORMACIÓN DE PATRONES) y como se encuentra la información necesaria para crear esos patrones y formas (INFORMACION POSICIONAL). Los dos modelos a conocer son: a. Modelo de gradiente por difusión y b. Modelo de coordinación Polar.
El Modelo de gradiente por difusión asume que la información posicional es establecida por un gradiente de una sustancia química llamada morfógeno. Las células pueden conocer sus posiciones al detectar los niveles de concentración del morfógeno y ellas pueden conocer su polaridad al detectar la dirección del gradiente (Fig. 2). Se cree que las células responden formando diferentes estructuras según los diferentes umbrales
Figura 2. Modelo de gradiente por difusión para explicar el mecanismo de la información posicional de las células de planaria. 66
El Modelo de coordinación polar intenta explicar la regeneración en tres dimensiones y propone que las células reconocen su posición con respecto al todo. Se sugiere la existencia de dos sistemas de información, uno que de la información a lo largo del eje longitudinal o sea antero-posterior y otro que indique la posición dentro del un sistema circular de orientación en cada región del cuerpo dando información sobre los ejes dorso-ventral y derecha-izquierda simultáneamente. Se propone que la información no se difunde como un morfógeno sino que se determina con la presencia de moléculas encontradas en la superficie de las células. (Fig. 3)
Figura 3. Modelo de coordinación polar propuesto por French, Bryant y Bryant (1976). A. Información posicional con respecto al eje antro-posterior. B. Información posicional circular.
OBJETIVOS a. Reconocer la estructura anatómica básica de individuos acelomados. b. Identificar las etapas regenerativas por las cuales pasa la planaria dentro del mecanismo de regeneración epimórfica.
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MATERIALES Y REACTIVOS 2 Estereoscopios
Microscopio
Portaobjetos sin y con cavidad (horadadas)
Agua destilada
Pipeta Pasteur
Caja Petri
Hígado (alimento de planarias)
Bomba aireadora
Acuarios Termómetro
Cuchilla nueva
Pincel delgado
Papel milimetrado
Hielo o pila de gel refrigerante
PROCEDIMIENTO A. Reacción a estímulos Registre como el individuo responde a los factores ambientales luz, oscuridad, temperatura, tácto, moléculas químicas (alimento) de la siguien te manera: 1. Coloque la planaria en el centro de una caja Petri con agua destilada y observe en el estereoscopio. Describa como es su desplazamiento y después de un corto periodo de tiempo sin realizar seguimiento, registre cual es la tendencia de ubicación espacial dentro de la caja. 2. Ubique la planaria en el centro de la caja petri y registre el comportamiento que presenta al aproximar la luz de la lámpara. 3. Utilice un pincel de cerdas suaves para realizar estímulos tractiles en la parte anterior, posterior y lateral del cuerpo del inidividuo. Determine como responde al tacto y según estos comportamientos proponga donde podría estar la mayor concentración de receptores táctiles. 4. Coloque debajo de la caja Petri, donde se encuentra su planaria, una cantidad suficiente de hielo o pila de gel. Observe como se comporta el individuo a medida que disminuye la temperatura. Retire el hielo y registre el cambio de conducta que presenta
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el individuo. Realice una tabla en paralelo donde reporte el cambio de comportamiento, según temperatura y tiempo, tome como punto de partida la temperatura ambiente. 5. Coloque un trozo de hígado en el lado opuesto de donde se encuentra el individuo y con la ayuda de una pipeta pasteur genere una corriente de agua que fluya desde el hígado hasta la planaria. Observe la respuesta a este estímulo a temperatura ambiente.
B. Morfología 1. Realice su propio esquema donde identifique las diferentes regiones corporales: anterior, posterior, dorsal, ventral, cabeza, boca, aurículas, manchas oculares, cavidad de las manchas oculares (Fig. 4).
Figura 4. Regiones corporales de la planaria, vista dorsal. 2. Coloque una planaria en un portaobjetos horadado, adicione agua destilada la cantidad necesaria para llenar la cavidad y cubra con otro portaobjetos liso (sin cavidad). De esta manera podrá observar tanto la superficie dorsal como la ventral. 3. Lleve al estereoscopio y posteriormente al microscopio la placa para identificar la forma, ubicación y coloración de estructuras como la faringe, poro genital, sistema
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nervioso, aparato digestivo. Determine si son visibles los ovarios, testículos, bulbo copulatorio y atrio genital (Fig. 5 y 6).
Figura 5. Esquema de la anatomía interna de la planaria, vista dorsal ( Gilbert, S. 2005).
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Figura 6. Aspectos morfológicos externos ventrales de la planaria de río Dugesia sp. Arriba: vista dorsal; Abajo: vista ventral. Note en ambas la exposición de la farige.
C. Regeneración 1. Realice un corte transversal de un planaria en la zona comprendida entre la cabeza y la faringe. Utilice un individuo que se encuentre temporalmente inmovilizado para mayor facilidad. Realice presión de manera uniforme a lo largo del corte para lograr superficies uniformes.
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2. Observe los dos sectores del cuerpo de la planaria y describa lo que sucede inmediatamente después del corte (Fig. 7). ¿Cómo ocurre el cierre de la herida? Descríbalo. ¿Cuánto tiempo le toma a la planaria este proceso?
Figura 7. Aspecto externo de las áreas donde se realizó el corte transversal del individuo. Ariba: cierre de la herida en la región anterior. Abajo: cierre de herida en la región posterior. 72
3. Continúe con la observación de los dos fragmentos y describa cómo ocurre y cuánto tiempo le toma a la planaria completar el proceso de cicatrización. Registre la temperatura ambiental del día del experimento en el laboratorio. Identifique el blastema. 4. Coloque los fragmentos de la planaria en un recipiente con 200 ml de agua destilada y un aireador. 5. Tome otra planaria y realice dos cortes transversales en la misma región corporal del experimento anterior. Observe el proceso de cierre de la herida de los fragmentos, esquematice y describa lo que ocurre. Coloque en un recipiente con agua destilada los fragmentos obtenidos y recuerde colocarle un aireador. 5. Realice por dos semanas el seguimiento diario de su experimento de regeneración el cual consiste en: a. Realizar esquemas de cada uno de los fragmentos b. Registrar las medidas de longitud de cada fragmento c. Cambiar el agua a diario con la respectiva eliminación de las secreciones producidas por el individuo adheridas al recipiente. d. Limpiar con agua destilada la piedra del aireador utilizando el método de fricción. NOTA: Se le recomienda no alimentar a los individuos durante su regeneración ni usar agua tratada para consumo humano durante el experimento ya que el cloro es tóxico para estos organismos. Cada grupo debe entregar al final del seguimiento de regeneración de las planarias un informe de los progresos registrados. No olvide graficar e interpretar los datos de crecimiento obtenidos. Recuerde argumentar lo observado durante el proceso.
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