Biología 10° - semana 8 - Autónomo - Bolivariana

LEER ATENTAMENTE LAS INDICACIONES ANTES DE TRANSCRIBIR.

NOTA: La siguiente guía debe ser RESUELTA en el cuaderno del estudiante, por tanto, debe ir tal y como se encuentra organizado, es decir con la fecha, semana y tema.  

Marzo 25 de 2020

Semana 8

Área: Ciencias naturales - Biología

Grado: 10°

Competencia: Indagación

Componente: ciencia, tecnología y sociedad.

Evidencia de aprendizaje: Describe distintas técnicas biotecnológicas (fertilización asistida, clonación reproductiva y terapéutica, modificación genética, terapias génicas), explicando cómo funcionan y qué características generan en los organismos desarrollados.

Tema:  Fertilización asistida -  implicaciones para los seres vivos y el ambiente.

“El futuro recompensa a los que siguen adelante. No tengo tiempo para sentir pena por mí mismo. No tengo tiempo para quejarme. Voy a seguir adelante.” Barack Obama

FERTILIZACIÓN ASISTIDA EN ANIMALES Y PLANTAS

Actividad Introductoria

Teniendo en cuenta, el proceso de fertilización asistida estudiado en la semana anterior responde ¿Crees que es posible aplicar esta técnica en otros seres vivos? ¿Cuál sería el objetivo?

INTRODUCCIÓN

El objetivo final de todo ser vivo es la perpetuación de la especie. Para lograrlo, deben cumplir con la función de reproducción, que consiste en la capacidad de todo ser vivo para producir otro individuo semejante. Esta función se convierte en un hecho biológico trascendente de gran importancia para la supervivencia de la especie, ya que perpetúa la vida más allá del individuo. Cada individuo presenta al nacer características distintivas, ya que la principal función de la reproducción es transmitir, de generación en generación, el material genético.

Sin embargo, hay algunos factores que inciden en el éxito reproductivo de las especies, y como tal en la sobrevivencia de las mimas, por ejemplo, la edad a pubertad, a madurez sexual, la proporción de machos y hembras, el número de crías al nacimiento, índices de mortalidad, amenazas naturales, las de origen humano y factores estocásticos. También consideran la permanencia o perturbación de su hábitat y la relación cercana con otras especies.

Diferentes estrategias para revertir la situación crítica que guardan actualmente las poblaciones de flora y fauna, así como los ecosistemas perturbados, han sido desarrolladas por diferentes sectores y entre ellas se encuentra la fertilización asistida. (Reyes, 2011)

Actividad 1.

1.    Identifica los términos desconocidos y consulta cada uno de ellos. 

2.    Realiza un resumen donde incluyas los elementos más importantes acerca de las distintas técnicas usadas en los seres vivos animales y vegetales.

3.    ¿Cuáles son los aspectos a tener en cuenta para la reproducción asistida en animales?

4.    Menciona los riesgos que pueden enfrentar al aplicar este tipo de reproducción.

REPRODUCCIÓN ANIMAL ASISTIDA

La reproducción animal asistida (RAA) tiene una serie de metodologías para obtener el éxito reproductivo. Al haber demostrado sus bondades en animales domésticos, la RAA desde 1980 se usa ampliamente en zoológicos y colecciones animales, ya que ciertos organismos en cautiverio presentan problemas en su reproducción, disminuyendo su población y aumentando la probabilidad de extinción.

A continuación, se describen algunas de las técnicas utilizadas para distintas especies:

INSEMINACIÓN ARTIFICIAL EN MAMÍFEROS

La inseminación artificial es un proceso necesario que cobra gran importancia en especies cautivas en las que son necesarios muchos factores para lograr una reproducción natural. O bien porque se trata de dos especies, que aun filogenéticamente son muy parecidas, son especies diferentes y por si solas no se reproducirían.

El proceso de la inseminación artificial es un proceso complejo, en el que no solo consiste en la extracción del esperma del macho y su inoculación en la hembra, sino que, esta última, se ha de encontrar en su momento óptimo del ciclo reproductivo. Para ello explicaremos diferentes protocolos para un éxito reproductivo.
Dependiendo la forma de obtención del semen, podemos clasificar en varios procedimientos, que principalmente se van a basar en diferentes formas de estimulación del macho para conseguir la muestra:

·         Vagina artificial: usada sobre todo en animales de producción, va a simular la vagina de la hembra, dato importante va a ser una correcta temperatura. Se va usar en toros, caballos, cerdos y carneros.

Masturbación por operario: el animal tendrá que estar muy entrenado, y sobre todo deberá tener confianza con el operario. Suele precisar estimulo olfatorio de hembra. Es el más usado en perros.                                                                        

Masaje rectal: solo usado en toros.

Electroeyaculación: posible su utilización en la mayoría de especies de mamíferos, y en muchas de ellas es la única forma.

·         Protocolo Para Grandes Y Pequeños Felinos

Los felinos, son poliéstricos estacionales, de ovulación inducida, principalmente por las espículas del pene del macho. La hembra en celo, realiza más vocalizaciones, y le vemos un comportamiento típico, buscando más “caricias”. Va a cambiar mucho pequeños felinos domésticos, manejables que somos capaces de controlar y explorar frecuentemente; a grandes felinos, en los que el manejo va a ser complicado, tendremos que observar mucho su comportamiento, y en contadas ocasiones podremos explorar.

Para saber en qué momento del ciclo reproductivo se encuentra una hembra, a parte del comportamiento característico que muestran, tendremos que coger una muestra vaginal. En ausencia del estímulo de la monta, la ovulación debe inducirse artificialmente. Se puede ayudar mecánicamente o forzar mediante la aplicación de hormonas exógenas inoculadas a la hembra. Una inyección intramuscular en el momento en el que los oocitos ya son maduros de HCG a dosis de 75-100 UI es generalmente eficaz para inducir la ovulación.

El momento óptimo para aplicar el tratamiento es a los 2-3 días del comienzo del estro. Está hormona estimula a la hipófisis, el cual libera LH que desencadenará la ovulación. Pero como hemos dicho antes, a veces la inoculación de hormonas, puede no ser un desencadenante total de la ovulación, a falta de estímulo mecánico.
Se pudo comprobar en 2006 que la hormona Gonadotropina coriónica humana o como es conocida comúnmente HCG, estimula la producción de anticuerpos por lo que administraciones frecuentes pueden conducir a un descenso en la eficacia del tratamiento.

La inducción de la ovulación debería realizarse cuando los folículos ováricos sean maduros.  Para ello, en el caso de felinos domésticos que son manejables, realizaremos una citología vaginal. También previo entrenamiento, se puede permitir la toma de muestra en felinos salvajes, hecho que nos ayudaría en el éxito reproductivo.

En la citología, se deberá ver cornificación de las células vaginales que coincide con el periodo de permeabilidad cervical. Aun así, es muy complicado el determinar el momento óptimo para inducir la ovulación.

Para elegir el momento óptimo, en el caso de felinos salvajes, en los que la citología seriada no se viable, lo recomendable es una vez entrado el estro, que se caracterizará de una mayor numero de vocalizaciones y reclamos al macho, esperar 3 o 4 días para forzar la ovulación (generalmente 48 horas antes de realizar la inseminación).

Otro problema que nos puede ocurrir y por tanto fracasar en nuestro intento de la inseminación artificial es la ovulación espontanea por parte de la hembra.

Para la extracción del semen, por el tipo de comportamiento tanto de los más grandes felinos, como de los domésticos, siempre se tiene que hacer uso de la sedación.
En cuanto a la forma de recolectar el semen, hay que extraer el pene del animal ejerciendo una suave presión en la base, y colocaremos el bote de muestras previamente precalentado para evitar muerte del esperma por choque térmico.
En cuanto al momento de la inseminación, existen dos posibilidades, la de dejar la muestra en vagina o en útero. Es comprensible que se producen tasas más altas de preñez al colocarlo en útero, y además se necesita menor cantidad de espermatozoides.

En la intrauterina se debe hacer transcervical o mediante cirugía. Si se deposita en vagina se debe colocar el final del catéter lo más cercano al cérvix como podamos.

INSEMINACIÓN ARTIFICIAL EN AVES

En cuanto a la inseminación artificial en aves, respecto a la cría natural, presentan diferentes pros y contras a tener en cuenta.

Ventajas:

·      Se mantienen a los individuos separados, por lo que se tiene un mayor control de la alimentación. Al no estar continuamente estimulado por la hembra, la producción de esperma es mayor. Mejor control sanitario, ya que se una individualización del ejemplar.
Se puede controlar los huevos y poder llegar a tener mayor producción más fácilmente.

·       Se puede disponer de un solo macho para varias hembras, lo que nos permite reducir el número de individuos, respecto a la cría natural.

Desventajas:

·         Tanto las instalaciones, como el control individual, el personal especializado, el material invertido, todo ello supone un gasto elevado.

Para poder realizar una inseminación artificial con la colaboración de los parentales, estos deben ser individuos improntados.

La impronta es el proceso por el cual el individuo adquiere el comportamiento social relacionado con su especie, hecho que aprenden primeramente de sus padres y luego de sus hermanos. Por lo tanto, estos animales son alimentados desde polluelos por humanos, desarrollándose con estos, por lo que el animal asemeja al humano como su especie.

Con esto conseguimos que el animal se emparente con nosotros, pudiendo de esta forma conseguir una extracción de semen y una inseminación de forma natural, sin forzar al animal.

·    Recogida de semen: En el caso de las aves improntadas, el estímulo para la monta la realiza el propio criador, el cual estimula sexualmente al animal.

El macho, incitado por el cuidador, acude a él para realizar la monta. Muchos son los sistemas en los que se usan diferentes objetos para la deposición de la pequeña cantidad de semen, desde gorros con celdillas y guantes en el caso de las aves más pequeñas o chubasqueros en el caso de grandes águilas.

A parte de la muestra voluntaria, por masaje cloacal también se puede obtener semen fresco, aunque esta técnica será exitosa dependiendo sobre todo de la pericia del operario. Se deberá de tener cuidado en esta técnica de no contaminar con heces ni uratos la muestra, ya que aparte de fracasar, podríamos producir fácilmente infección en el tracto reproductor de la hembra. Para ello es de utilidad, esperar a coger al animal a que haga su deposición.

·         Inseminación

En la mayoría de las veces el depósito del semen se realiza en la vagina. Pero el éxito radica a la altura de la misma donde se depositen. La zona recomendada es la vagina media, con suficiente profundidad para evitar la expulsión del esperma, pero sin profundizar demasiado y dañar la unión útero-vagina.

Como en otras especies, es muy importante para el éxito reproductivo el conocer el estado reproductor de la hembra. Pero a diferencia de otras especies animales, en las aves, la vida media del esperma es muy superior, pudiendo incluso permanecer incluso un mes.

Fuente:Tomado y adaptado de: https://www.hospitalelbosque.com/servicios-reproduccion-asistida-animales-madrid.html

ACTIVIDAD 2.

1.    Identifica las palabras claves y consulta cada una de ellas. 

2.   Lee atentamente cómo se realiza un dibujo donde representes cada uno de los procesos que se llevan a cabo para una fertilización asistida en plantas y su respectiva descripción.

3.    ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de aplicar esta técnica en plantas?

4.    Realiza un mapa conceptual donde relaciones las alternativas del cultivo de óvulos.

REPRODUCCIÓN ASISTIDA EN PLANTAS

Las plantas se reproducen de forma asexual o sexual. En la sexual se forma en la flor las células reproductoras masculinas (granos de polen), y femeninas (óvulos) que se fundirán en el ovario para producir el embrión y al endospermo, formando así la semilla.

Los primeros intentos de aislar óvulos fecundados y cultivarlos en condiciones asépticas fueron llevados a cabo por White en 1932 con Antirrhinum majus; sin embargo, la técnica fue desarrollada y perfeccionada en el Departamento de Botánica de la Universidad de Delhi. Ya en 1960 Kanta desarrolló con éxito una técnica de polinización directa del ovario. Para ello, aisló un ovario inmaduro lo cultivó in vitro, lo perforó e introdujo en la cavidad ovárica polen sin germinar. Posteriormente siguiendo esta línea (1962) intentaron aislando directamente óvulos inmaduros para polinizarlos in vitro y cultivarlos hasta la obtención de embriones maduros. Esta técnica denominada test de fertilización o polinización in vitro se realizó por primera vez en Papaver Somniferum y desde entonces ha sido aplicada con éxito en otras especies.

Este proceso es muy complicado y se recomienda hacerse en casos estrictos, porque el porcentaje de supervivencia es muy bajo. Esto se debe a que el ovulo estructuralmente es muy pequeño y muy delicado que requiere de microcirugía para su aislamiento. Es importante recordar que el aislamiento de los óvulos y del polen (en el caso de llevarse a cabo una polinización in vitro) debe hacerse en el estado fisiológico y morfológico correcto ya que de otra forma el proceso no tendría lugar.

Por ello, debe hacerse un estudio de la duración de los distintos estadios del desarrollo de los órganos a aislar para saber cuándo se encuentran en el estadio adecuado para su cultivo. El óvulo presenta una gran cantidad de requerimientos nutricionales, algunos no muy claros, que varían con el estadio del desarrollo del mismo y que es necesario poner a punto para cada especie a tratar. Hay que tener en cuenta que el medio no sólo debe ser satisfactorio para el desarrollo del óvulo sino también para otros procesos que, como la germinación del polen, son necesarios para la fecundación y desarrollo del embrión. Todo ello complica aún más los requerimientos nutricionales y hace que se busquen, en la medida de lo posible, vías alternativas al cultivo de óvulos aislados.

A la hora de llevar a cabo la polinización in vitro, el polen se deposita sobre los óvulos en una gota de medio que permita su germinación o, en los casos en los que el polen sea incapaz de germinar bien sobre el óvulo, se hace germinar primero y luego se añade. Son varios los medios que se emplean para la germinación de los granos de polen, pero todos ellos tienen como componentes fundamentales una elevada concentración de sacarosa (azúcar) y la presencia de ácido bórico. En condiciones normales, el polen germina en pocas horas, y 1-2 días después de la polinización tiene lugar la fecundación de los óvulos.

Algunas alternativas al cultivo de óvulos, en algunos casos válidos, son las siguientes:

1. Polinización estigmática in vitro: Esta técnica consiste en el cultivo del pistilo y polinización in vitro del estigma. Este tipo de fertilización no requiere ninguna manipulación especial, salvo si es necesario la emasculación del botón floral (Sección quirúrgico que se realiza para extraer totalmente un órgano o una parte enferma del cuerpo) por lo que es una de las más sencillas de llevar a cabo. Se realiza satisfactoriamente en los casos de caída prematura del fruto.

2.    Polinización placentaria in vitro: En este método se aíslan los óvulos con un trozo de placenta, para lo que se divide el ovario en dos o más mitades de forma que los óvulos queden expuestos. De esta forma, se simplifican tanto el medio nutritivo como la manipulación necesaria para el aislamiento de los óvulos, sufriendo éstos muchos menos daños físicos, así como un menor choque hídrico, por lo que el porcentaje de supervivencia se ve incrementado. Esta técnica se puede emplear para evitar barreras de incompatibilidad localizadas en el estigma y/o estilo, así como para la obtención de plantas haploides.

Actualmente, el cultivo de óvulos aislados o con tejido placentario se está empleando cada vez más en la mejora genética de plantas (Hormaza y Herrero, 1996), no sólo porque permite cruces casi imposibles de obtener en la naturaleza, sino porque además permite seleccionar para la fecundación aquellos granos de polen que hayan sido capaces de germinar bajo condiciones de estrés (térmico, salino, etc.), acelerando así la obtención de plantas resistentes (Zamir y Gadish, 1987; Sacher et al., 1983).

Fuente: Tomado y adaptado de:  

http://tecnicasdereproduccioninvitro.blogspot.com/2010/10/reproduccion-asistida-en-plantas.html

ACTIVIDAD DE CIERRE

Para finalizar, con tus propias palabras describe que es la fertilización asistida y expresa tú opinión respecto a las ventajas y desventajas que representa para los seres vivos.