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DESARROLLO EMBRIONARIO DE Tetrapygus niger (Molina, 1782)
“ERIZO NEGRO” EN DIFERENTES TEMPERATURAS
Pamela Olaechea1
Juan José Panéz
Hugo Gonzáles- Figueroa
RESUMEN
Se caracterizan las diferentes etapas del desarrollo embrionario de Tetrapygus niger “erizo
negro” en cultivos controlados a 5, 10 y 15ºC respectivamente, desde el zigote hasta la
formación de larva pluteus.
Se observó que el tiempo de los ciclos de segmentación desde zigote hasta blástula temprana
se alargan con relación a la temperatura, demorando 14 horas en el cultivo de 15°C, 45 horas
en el de 10°C y 164 horas los que se mantuvieron a 5ºC, lo que evidencia que el desarrollo
embrionario temprano de Tetrapygus níger es dependiente de la temperatura. El embrión
de 2-células aparece 37 horas después de la fecundación a 5ºC mientras que a 10°C se
demora 7 horas y sólo necesita 2 horas a 15°C para llegar a blástula temprana, notándose,
además, que al incrementar la temperatura el intervalo entre un ciclo de segmentación y el
siguiente es más homogéneo. La variación de la temperatura induciría la activación o inhibición
de señales celulares que permitirían un desarrollo embionario exitoso desde zigote hasta
pluteus
Palabras claves: Tetrapygus niger, erizo negro, desarrollo embrionario
SUMMARY
Different stages of Tetrapygus niger “black sea urchin” embryonic development were
characterized in cultures controlled to 5, 10 and 15ºC respectively, from zigote until pluteus
larvae. Time of cleavage cycles from zygote to early blastulae delayed 14 hours in culture at
15°C; 45 hours at 10°C and 164 hours at 5ºC, which evidence that Tetrapygus niger embryonic
development is temperature-dependent.
2-cells embryo, appears 37 hours after of fertilization at 5ºC whereas at 10°C dealyed 7
hours and it is delayed,and it only needs 2 hours to 15°C to arrive at early blastula noticing, in
addition, that when increasing the temperature the interval between a cleavage cycle and the
following one is more homogenous. Temperature variation would induced activation or inhibition
of cellular signals that they would allow a successful sea urchin development
Key words: Tetrapygus niger, urchin, development embryonic
1 Laboratorio de Biología del Desarrollo, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Ricardo Palma.
Av. Benavides 5440, Santiago de Surco – Lima. e- mail: 200211384@mail.urp.edu.pe
INTRODUCCIÓN
El desarrollo embrionario en erizo de mar
desde zigote hasta larva pluteus comprende
una serie de procesos moleculares y
celulares influenciados por diversos
factores ambientales. La segmentación del
zigote origina un número determinado de
blastómeros que continua con un
desplazamiento celular dentro del embrión
y culmina con la diferenciación celular y
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crecimiento. El embrión de erizo de mar
tiene una segmentación radial holoblástica
donde a partir de la cuarta división los
blastómeros de acuerdo al tamaño se
identifican como mesómeros, macrómeros,
y micrómeros. La blástula se visualiza como
una cavidad central limitada por una capa
de células epiteliales, y la gástrula se
caracteriza por la presencia del arquenterón,
luego el proceso continua hasta la
formación de una larva predatora de vida
libre denominada pluteus (Khurrum et al,
2004).
La concentración de compuestos químicos
y la variación de la temperatura del agua,
son algunos de los factores ambientales que
alteran el desarrollo embrionario en los
equinodermos. Compuestos fosfatados
bloquean la fecundación e inducen un
desarrollo embrionario anormal en
poblaciones del erizo Lytechinus
variegatus. (Bottger, & McClintock, 2001).
La variación de la temperatura del agua
influye en la segmentación del erizo de mar
alterando la duración de las fases del ciclo
celular (Nurse, 1990), sólo la fusión de los
pronúcleos para formar el núcleo del zigote,
no sería influenciado por la temperatura
(Yamada & Mihashi,1998).
Tetrapygus niger «erizo negro», es la
especie mas común que se encuentra a lo
largo de toda la costa peruana que ha sido
usada en el presente trabajo para
caracterizar las diferentes etapas del
desarrollo embrionario, desde la formación
del zigote, de la blástula y su transformación
posterior en larva pluteus, en cultivos
controlados a 5, 10 y 15ºC respectivamente,
MATERIALES Y MÉTODOS
Colecta de especímenes
Especimenes de Tetrapygus niger “erizo
negro” se colectaron en la playa Punta
Negra (Km. 44 de la Panamericana Sur)
entre los meses de abril a julio y se
transportaron al laboratorio en baldes de
plástico que contenían agua de mar.
En el laboratorio se procedió a separar
individuos machos y hembras de acuerdo
al tamaño.
Se acondicionaron cámaras de cultivos
controladas a 5, 10 y 15°C respectivamente.
El agua de mar que se utilizó en todos los
experimentos fue filtrada y autoclavada y
además se le agregó una solución de
gentamicina (2mg/litro) para evitar el
crecimiento bacteriano.
Obtención de gametos
Cada espécimen, hembra o macho recibió
una inyección intracelómica de 0,2 ml de
KCl (0.53 M) para inducir la liberación de
los gametos.
En seguida cada ejemplar fue colocado
sobre la superficie de una cubeta de vidrio
con agua de mar y la salida de los gametos
del cuerpo de cada individuo ocurrió entre
1 a 4 minutos después de la inyección. Una
secreción blanca nacarada indicaba la
presencia de espermatozoides mientras que
una de color rojo vinoso la de ovocitos. Los
ovocitos se mantuvieron en el agua de mar
filtrada y la masa espermática y aisló y se
mantuvo en seco.
Fertilización in vitro.
Se preparó una «suspensión patrón»
agregando una gota de la masa espermática
a 10 ml de agua de mar filtrada y temperada
a 5, 10, y 15° C respectivamente. Por otro
lado, en una cubeta de vidrio se colocó 2
ml de la suspensión de ovocitos, a la que
se agregó 0.1 ml de la «suspensión patrón»
y se diluyó hasta 150 ml con agua de mar
filtrada y temperada, adecuada para cada
bioensayo.
Desarrollo embrionario.
Las diferentes etapas del desarrollo
embrionario se identificaron, a través de un
microscopio compuesto de campo claro
Nikon, colocando en una lámina, con bordes
de parafina, 3 gotas del cultivo y
cubriéndola con una laminilla. Se contaron,
por cada vez, 100 embriones en cuatro
campos diferentes.
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El momento de la mezcla de gametos se
consideró como tiempo de inicio del
desarrollo y a partir de allí, las
observaciones se realizaron cada 30
minutos durante las primeras 8 horas y
posteriormente las observaciones se
hicieron cada hora, hasta visualizar el estado
de larva pluteus.
Se realizaron cinco repeticiones
experimentales en el cultivo de 15°C y tres
en los cultivos de 5 y 10°C
respectivamente. El valor promedio
obtenido de la suma total del recuento
embrionario por cada rango de temperatura
se consideró como el tiempo de duración
de cada etapa del desarrollo embrionario
RESULTADOS
Los zigotes iniciaron la segmentación en
todos los bioensayos, pero sólo llegaron
hasta pluteus los que se mantuvieron a 10
y 15 °C. En la figura 1 se muestra las
diferentes etapas del desarrollo embrionario
desde zigote hasta pluteus de Tetrapygus
níger obtenidas en el laboratorio.
En el cultivo a 5°C sólo se logró obtener
blástula temprana a las 164 horas después
del inicio del desarrollo embrionario (Figura
2), en cambio en el cultivo mantenido a 10°C
el desarrollo, desde zigote hasta pluteus se
completó a las 345.5 horas (Figura 3),
mientras que los que se conservaron a 15
°C llegaron hasta pluteus a las 120 horas
(Figura 4).
Figura 2: Etapas del desarrollo
embrionario de Tetrapygus niger «erizo
negro» a 5°C
Figura 3: Etapas del desarrollo
embrionario de Tetrapygus niger «erizo
negro» a 10°C
Figura 4: Etapas del desarrollo
embrionario de Tetrapygus niger «erizo
negro» a 15°C
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Figura 1: Etapas del desarrollo temprano de
Tetrapygus niger «Erizo Negro» (400X). A)
Zigote B) 2 Células. C) 4 Células. D) 8 Células.
E) 16 Células. F) 32 Células. G) Mórula. H)
Blástula temprana I) Blástula media. J) Blástula
tardía. K) Gástrula temprana. L) Gástrula media.
M) Gástrula tardía. N) Prismático. O) Pluteus
temprano. P) Pluteus tardío.
A B C D
E F G H
I J K L
M N O P
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DISCUSIÓN
La temperatura es un factor ambiental que
afecta la duración del desarrollo embrionario
en el erizo de mar. Se acepta que la entrada
del espermatozoide provoca la activación
del ovocito, que se expresa a nivel
molecular y celular de diferentes maneras.
El núcleo espermático se transforma en
pronúcleo para que pueda fusionarse con
el pronúcleo femenino y se restablezca el
número diploide de cromosomas en el
núcleo zigótico (Morin et al., 1999). El
proceso de activación del ovocito es
independiente de la temperatura, sin
embargo la duración de los primeros ciclos
de segmentación en Pseudocentrotus
depressus y Hemicentrotus pulcherrimus,
son dependientes de la temperatura
(Yamada & Mihashi 1998). En los
bioensayos realizados se observa que el
tiempo de los ciclos de segmentación del
zigote hasta blástula temprana se alargan
con relación a la temperatura, demorando
14 horas en el cultivo de 15°C, 45 horas en
el de 10°C y 164 horas los que se
mantuvieron a 5ºC, lo que evidencia que el
desarrollo embrionario de Tetrapygus
níger también depende de la temperatura.
El embrión de 2-células aparece 37 horas
después de la fecundación a 5ºC mientras
a 10°C ocurre en 7 horas y sólo demora 2
horas en los de 15°C notándose, además,
que al incrementar la temperatura el
intervalo entre un ciclo de segmentación y
el siguiente se hace más homogéneo.
Después de la formación del núcleo zigótico
se reinicia rápidamente el ciclo celular, en
respuesta a señales que estimulan o inhiben
el desarrollo embrionario (Morgan, 1995).
Está ampliamente aceptado que las ciclinas
y sus respectivas quinasas regulan la
progresión del ciclo celular en sus diferentes
fases. Las ciclinas D y E tienen un rol
fundamental en el desarrollo embrionario
del erizo de mar. La ciclina E se localiza en
la cabeza del espermatozoide y después de
la fusión se distribuye en el citoplasma del
ovocito, sin embargo parece que su
activación no es necesaria para la
progresión del ciclo celular durante el
desarrollo temprano en erizo de mar
(Schnackenberg & Marzluff, 2002). Por
otro lado, el ARNm de ciclina D aumenta
considerablemente en los embriones en la
etapa de blástula temprana permaneciendo
en un nivel constante a través de la
embriogénesis, esto coincide con un
incremento de la actividad de cdk4. Si la
expresión ectópica del ARNm de la ciclina
D ocurre en embriones antes de la etapa
de 16-células, se produce la muerte
embrionaria (Moore et al., 2002). Al
respecto pareciera que la temperatura de
5°C, podría influir en la activación de ciclina
D antes de blástula temprana,
desorganizando el embrión de Tetrapygus
Níger y por lo tanto deteniendo su
desarrollo posterior.
En Echinometra lucunter, (Sewell. &
Young, 1999) se ha comprobado que
diferentes rangos de temperatura afectan
el desarrollo embrionario y limitan la
distribución geográfica de la especie,
encontrando que temperaturas mayores a
15°C incrementan las tasas de fecundación
y desarrollo embrionario, incluso los estados
de blástula, gástrula y larva pluteus
sobreviven a temperaturas entre 38 y 40°C,
concluyendo que el desarrollo óptimo de
esta especie caribeña ocurre entre 27 a
34°C. Strongylocentrotus droebachiensis
«erizo verde» desarrolla de manera normal
a 8 °C, Strongylocentrotus purpuratus
«erizo púrpura» a 10 °C, Arbacia
purpuratus a 23°C, (Tyler, 1944) y la
temperatura óptima para el desarrollo
embrionario temprano de Tetrapygus niger
«erizo negro», fluctúa entre14 a 16 °C. En
consecuencia se puede concluir que cada
especie de erizo de mar necesita de una
temperatura óptima para un desarrollo
exitoso desde zigote hasta pluteus y que
esta varía de acuerdo al hábitat de cada
especie.
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LITERATURA CITADA
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