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Danio rerio, el pez cebra es un animal muy utilizado en ciencia por muchas razones, pero una de las principales es que sus huevos son transparentes y evolucionan muy rápido. Esto permite a los científicos seguir el desarrollo embrionario del pez cebra en sus primeras fases con una simple lupa o estereomicroscopio y aprender de este maravilloso animal. Cuando un científico estudia los huevos de pez cebra puede aprender muchas cosas sobre nosotros mismos, ya que tenemos una gran similitud genética con estos animales.
En Aprende con Danio, estamos convencidos de que observar cómo se desarrolla el pez cebra no solo va a fascinar a los científicos profesionales, sino que cualquier persona puede aprender y deleitarse con este fenómeno.
Por eso ponemos a disposición del público huevos de pez cebra y proyectos docentes desarrollados para primaria, secundaria y estudios superiores que estimularán el interés por la ciencia en los más jóvenes.
Los huevos de pez cebra se envían a cualquier lugar de la Península ibérica el mismo día de la puesta y se reciben al día siguiente. Tienen interés en docencia, investigación o en cualquier persona curiosa que quiera ver con sus propios ojos y en directo como se desarrolla un ser vivo.
Si quieres seguir el desarrollo del pez cebra y ver con tus propios ojos como se forma un ser vivo en directo rellena el siguiente formulario de contacto.
En este post vamos a repasar cómo es el desarrollo embrionario de Danio rerio de manera detallada.
El efecto de la temperatura
Los peces son animales de sangre fría. Esto significa que no mantienen una temperatura interior constante, sino que su metabolismo se adapta a la temperatura externa. Cuando hace más calor, todo en ellos ocurre de forma más rápida, por ejemplo su crecimiento. Esto también afecta al desarrollo de los huevos. Cuando la temperatura es más alta, los huevos se desarrollan más deprisa y cuando es más baja, tardan más en formarse. El rango de temperatura en el que los huevos pueden desarrollarse adecuadamente es entre 22 y 30 grados. Por encima o por debajo de estas temperaturas, los embriones empiezan a tener problemas o mueren.
Por eso, en investigación científica se usa una temperatura estándar de trabajo, que está entre 27 y 28,5ºC. Vamos a describir cómo se desarrolla el pez cebra a una temperatura de 28,5ºC. Esta es la temperatura descrita en el artículo de Kimmel y colaboradores, que es en el que nos hemos basado principalmente para escribir este post. Si quieres profundizar en este tema, puedes consultar dicho artículo y otros relacionados en la bibliografía.
Si la temperatura donde vas a mantener tus embriones es más baja, todo ocurrirá de manera más lenta que lo que contamos aquí y si es más alta será más rápido. Para que tengas una referencia, la eclosión a 22ºC se producirá sobre la semana desde la puesta. Para ayudarnos a regular la temperatura especialmente en los lugares más fríos, tenemos disponible en nuestra tienda online, mantas de calentamiento de reptiles colocadas bajo cristales gruesos elevados.
En el aula podemos utilizar el fenómeno de la temperatura para explicar lo que es un animal de sangre fría y el efecto de la temperatura en la vida. Si ponemos huevos a dos temperaturas distintas, siempre dentro de ese rango entre 22 y 30 ºC, veremos que los que están a mayor temperatura eclosionan antes. Esta diferencia la observaremos con cambios tan pequeños como dos grados, por lo que podemos reflexionar sobre el cambio climático y sus consecuencias en la vida.
Etapas del desarrollo embrionario de Danio rerio
La fecundación en el pez cebra es externa: la hembra expulsa los huevos al agua y el macho libera su esperma sobre ellos. Puedes aprender más sobre la reproducción de Danio en este enlace. La abreviatura hpf, se refiere a horas post-fecundación, como hemos comentado referida a 28,5ºC.
Cigoto (0 hpf)
La fecundación, la unión del huevo y el espermatozoide hace que el huevo por dentro se reestructure. La parte que va a formar el embrión se va a un polo (polo animal) formando una estructura llamada blastodisco. Al resto del huevo (polo vegetal) acude el vitelo, la parte del huevo que servirá de alimento al embrión hasta que la larva eclosione y pueda alimentarse por ella misma. Es el equivalente a la yema del huevo de las gallinas, un bocadillo que le da la madre para que el embrión se pueda desarrollar.
Los huevos de los peces se clasifican como telolecitos por esta propiedad que hace que el vitelo esté en una parte y el polo animal en otra.
Clivaje. Primeras divisiones (3/4-2 hpf)
Las segmentación del embrión del pez cebra sólo se da en el polo animal. Es lo que se conoce como segmentación meroblástica. Esto es diferente por ejemplo a los mamíferos, donde la segmentación es holoblástica, es decir todo el huevo se divide.
La primera división ocurre a los 45 minutos tras la fecundación y las siguientes cada 15 minutos. En las primeras divisiones somos capaces de contar las células, que se llaman blastomeras. Primero se forman dos células, estas dos se dividen en 4, esas 4 en 8 y así sucesivamente de forma sincrónica hasta la fase de 64 células, donde se considera que acaba esta etapa y empieza el periodo de blastulación.
Blástulación (2 1/4-5 1/4 hpf)
La blastulación es una fase en la que las células se siguen dividiendo pero de manera asincrónica. En esta etapa de blastulación, el blastodisco va adquiriendo la forma de una pelota. Llega un momento que ese acúmulo de células del polo, llamado epibolia se va moviendo a lo largo de la superficie del embrión como si se derritiera un helado de bola.
La misma imágen en la etapa de blastulación tomada con diferentes fondos en el danioscopio. La blastulación es una buena etapa para ver cómo el embrión de pez cebra es transparente.
Gástrula (5 1/4-10 hpf)
Cuando las células de ese helado han llegado a más o menos la mitad de la esfera podemos hablar de la fase de gástrula. En esta fase, además las células se dividen en profundidad en tres capas, como las láminas de una cebolla. Estas capas se llaman ectodermo, mesodermo y endodermo.
Del ectodermo saldrá la piel y el sistema nervioso, del mesodermo los músculos, huesos y tejido conectivo y del endodermo el tubo digestivo. En esta fase también se forma el eje corporal del embrión.
Segmentación (10-24 hpf)
La capa de células que caía como un helado sobre el embrión se concreta en un anillo que lo abraza. Una parte de este se transformará en la cabeza y el resto en la cola. En el centro se delimitará el saco vitelino, que irá disminuyendo de tamaño según avance el desarrollo y sus reservas se vayan consumiendo. El mesodermo se va dividiendo formando unas estructuras llamadas somites a partir de los cuales se formarán el esqueleto, los músculos y la dermis de las distintas parte de del cuerpo. El sistema nervioso se va desarrollando y al final de la fase aparecen los primeros movimientos corporales.
También se forman las placodas óptica y ótica, esbozos de ojos y oídos, respectivamente, así como las células pigmentadas del epitelio de la retina y los melanóforos.
Período faríngeo (24 – 48 hpf)
Esta fase se llama así porque aparecen unas estructuras llamadas arcos faríngeos en la cabeza. El embrión se va a largando y empieza a pigmentarse. Se forma gránulos de melanina inicialmente en el ojo y la cabeza y se va extendiendo hacia abajo. Según avanza la melanina se dispone en líneas, que dará lugar a las rayas del pez cebra.
Somos capaces ya de ver el corazón y el latido cardiaco.
Período de eclosión (72 hpf aproximadamente)
El momento de la eclosión en el pez ocurre al tercer día post-fecundación pero puede variar con la temperatura. El embrión continúa creciendo y completa rápidamente la morfogénesis de órganos y sistemas. Se desarrollan los cartílagos de la cabeza (condrocráneo). Se pueden ver las aletas pectorales y se forma la mandíbula entre los ojos que se irá reubicando por delante de estos.
Estas fotos están realizada con un
Larva temprana
Continúa la formación del esqueleto y la larva crece rápidamente, al día siguiente se infla la vejiga natatoria, el tubo digestivo se coloca más ventralmente y disminuye el saco vitelino. Son claramente visibles los latidos cardíacos, la circulación sanguínea, los movimientos corporales y diversas respuestas a estímulos mecánicos. Desarrolla comportamientos de activa captura de alimento y evitación de predadores.
Juvenil
Prácticamente como el adulto pero de menor tamaño.
Adulto
Alrededor de los tres meses alcanzan la madurez sexual y se pueden diferenciar machos y hembras.
Bibliografía
- Kimmel, Ch. et al., 1995. Developmental Dynamics 203:253-310. The stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental Dynamics, 203: 253-310. Copyright © 1995. Inglés. Artículo principal en el que se basa este post.
- Vídeo de Jove de Desarollo y reproducción del pez cebra. JoVE Science Education Database. Biology II: Ratón, pez cebra y polluelo. Desarrollo y reproducción del pez cebra. JoVE, Cambridge, MA, (2020). Vídeo con una descripción de las primeras fases de desarrollo del pez cebra. Necesaria suscripción para visualización completa.
- Estudios de la expresión y función de las proteínas Wnt3a y CK1 en el desarrollo embrionario del pez cebra (Danio rerio). Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario de Dña. Celeste Rosa Aguirre Gutierrez. En su revisión bibliográfica hace un exhaustivo repaso de las fases embrionarias del pez cebra en castellano.
- Web de desarrollo embrionario en el que se compara el desarrollo embrionario humano con el de otros animales. Interesantísimo. En inglés.
Preguntas frecuentes sobre el desarrollo embrionario del pez cebra
Es una etapa del desarrollo embrionario, previa a la gastrulación, en la que las células se dividen de forma asincrónica.
A una temperatura de 28,5ºC podemos diferenciar estas etapas en estos tiempos medidos en horas post fecundación (hpf): Cigoto, 0 hpf; Blastulación 2 1/4-5 1/4 hpf); Gástrula (5 1/4- 10 hpf); Segmentación (10-24 hpf); Periodo faríngeo (24-48 hpf); Periodo de eclosión (alrededor de 72 hpf)
Dependerá de la temperatura. A 27-28 ºC aproximadamente 3 días. Sobre 22 ºC alrededor de una semana. A más temperatura, eclosionará antes y a menos temperatura más tarde. ¿Qué es la blastulación?
¿Cuáles son las etapas del desarrollo embrionario del pez cebra?
¿Cuanto tarda en eclosionar un huevo de pez cebra?