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| Etapa de crecimiento. Varias etapas de crecimiento de la oruga de la polilla del emperador (Opodiphthera eucalypti). |
¿Cómo se da el Crecimiento y Desarrollo de un organismo en la biología? En este artículo se hablará sobre el proceso de crecimiento, los tipos de crecimiento que existen: normal y anormal, y los factores ambientales e internos que regulan el crecimiento y cuál es su dinámica.
El Crecimiento en biología se refiere al aumento o los aumentos en el tamaño de las células y el número que tienen lugar durante la historia de vida de un organismo.
El proceso de crecimiento
El crecimiento rara vez es al azar. Por el contrario, se produce de acuerdo con un plan que finalmente determina el tamaño y la forma del individuo. El crecimiento puede estar restringido a regiones especiales del organismo, tales como las capas de células que se dividen y aumentan de tamaño cerca de la punta del brote de la planta. O las células comprometidas en el crecimiento pueden estar ampliamente distribuidas en todo el cuerpo del organismo, como en el embrión humano.
En este último caso, las tasas de división celular y del aumento en el tamaño de las células difieren en diferentes partes. Que el patrón de crecimiento es predeterminado y regular en las plantas y los animales se puede ver en las formas de los adultos. En algunos organismos, sin embargo, notablemente los moldes de limo, no se produce un patrón regular de crecimiento, y una masa citoplasmática sin forma es el resultado.
La tasa de crecimiento de diversos componentes de un organismo puede tener importantes consecuencias en su capacidad de adaptación al medio ambiente y, por lo tanto, puede desempeñar un papel en la evolución.
Por ejemplo, un aumento en la tasa de crecimiento de las partes carnosas de la aleta de pescado proporcionaría una oportunidad para que el pez se adapte más fácilmente a la vida locomotora terrestre que un pez sin esta aleta modificada.
Sin un crecimiento desproporcionado de la aleta-en última instancia resultante de cambios aleatorios en el material genético (mutaciones) -la evolución de los miembros a través de la selección natural podría haber sido imposible.
Tipos de crecimiento en Biología
En células
El aumento de tamaño y los cambios en la forma de un organismo en desarrollo dependen del aumento en el número y el tamaño de las células que componen el individuo.
El aumento en el número de células se produce por un mecanismo de reproducción celular preciso llamado mitosis. Durante la mitosis los cromosomas que llevan el material genético se reproducen en el núcleo, y luego los cromosomas dobles se distribuyen con precisión a las dos células hijas, una de cada tipo cromosómico va a cada célula hija.
Cada extremo de la célula divisoria recibe un conjunto completo de cromosomas antes de que los extremos se separen. En las células animales se trata de un pellizco (citocinesis) de la membrana celular; En las células vegetales se forma una nueva pared de celulosa entre las nuevas células.
Durante el período de vida de la célula anterior a la distribución real de los cromosomas, la célula madre a menudo crece hasta el doble de su tamaño original. Por lo tanto, se establece un ciclo que consiste en el crecimiento celular y la división celular.
El crecimiento celular -un aumento en la masa citoplasmática, el número de cromosomas y la superficie celular- es seguido por la división celular, en la que la masa citoplasmática y los cromosomas se distribuyen a las células hijas.
Sin embargo, un aumento en la masa citoplasmática no siempre ocurre durante los ciclos de división celular. Durante el desarrollo temprano de un embrión, por ejemplo, el óvulo original, generalmente una célula muy grande, experimenta repetidas series de divisiones celulares sin ningún período de crecimiento intermedio; Como resultado, la célula de huevo original se divide en miles de pequeñas células.
Sólo después de que el embrión pueda obtener alimento de su medio ambiente se produce el patrón habitual de crecimiento y mitosis.
El crecimiento en las plantas
El hecho de que la mayoría de las células vegetales sufren un aumento de tamaño extenso no acompañado por la división celular es una distinción importante entre el crecimiento en plantas y en animales.
Las células de la hija que surgen de la división celular detrás de la punta de la raíz de la planta o brote pueden experimentar grandes aumentos de volumen. Esto se logra mediante la captación de agua por las células; El agua se almacena en una cavidad central llamada vacuola.
La ingesta de agua produce una presión que, en combinación con otros factores, empuja las paredes celulósicas de las células vegetales, aumentando así la longitud, la circunferencia y la rigidez (turgencia) de las células y la planta.
En las plantas, gran parte del aumento de tamaño ocurre después de la división celular y resulta principalmente de un aumento en el contenido de agua de las células sin mucho aumento en peso seco.
El muy joven embrión de plantas en desarrollo tiene muchas células distribuidas a lo largo de su masa que sufren el ciclo de crecimiento y división celular. Tan pronto como se establecen las posiciones de la punta de la raíz, la punta del brote y las hojas embrionarias, el potencial de división celular se restringe a las células en ciertas regiones llamadas meristemas.
Un centro meristemático se encuentra justo debajo de la superficie de la raíz creciente; Todos los aumentos en el número de células de la raíz primaria se producen en este punto.
Algunas de las células hijas permanecen en la punta alargada y continúan dividiéndose. Otras células hijas, que quedan atrás en la raíz, sufren el aumento de longitud que permite que la nueva raíz empuje más profundo en el suelo.
El mismo plan general es evidente en el brote en crecimiento de plantas superiores, en el que una región meristemática restringida en la punta es responsable de la formación de las células de las hojas y el tallo; La elongación celular ocurre detrás de este centro meristemático.
La plántula joven desarrolla secundariamente células asociadas con las hebras vasculares del floema y los tejidos del xilema que llevan el agua a las hojas del suelo y el azúcar de las hojas al resto de la planta.
Estas células pueden dividirse nuevamente, proporcionando un nuevo material celular para el desarrollo de una cubierta leñosa y para hilos vasculares más elaborados.
Por lo tanto, el crecimiento de plantas superiores -es decir, aquellos aspectos que implican tanto el patrón de tallos, hojas y raíces como el aumento en volumen- proviene principalmente de la división celular en el meristema seguido por un aumento secundario de tamaño debido a la absorción de agua. Estas actividades ocurren durante todo el período de crecimiento de la planta.
El crecimiento en los animales
El crecimiento de los animales es más limitado en el tiempo que el de las plantas, pero la división celular se distribuye más generalmente en todo el cuerpo del organismo.
Aunque la tasa de división celular difiere en diferentes regiones, la capacidad de división celular está ampliamente distribuida en el embrión en desarrollo.
El aumento del tamaño es rápido durante el período embrionario, continúa a un ritmo reducido en los juveniles, y después está ausente. La división celular y el aumento del tamaño continúan, sin embargo, incluso después de que el aumento en el tamaño total del cuerpo ya no ocurre.
Debido a que estos eventos están equilibrados por la muerte celular, el aumento post-juvenil en el número de células es principalmente un fenómeno de reemplazo. El aumento de altura en los mamíferos está limitado por el cese de la división celular y la deposición ósea en los huesos largos.
El largo período juvenil de crecimiento en los seres humanos es inusual, la mayoría de los animales más altos alcanzando el tamaño maduro poco después del final del desarrollo embrionario.
Algunos sistemas de órganos experimentan poca división celular y crecimiento después del nacimiento; Por ejemplo, todas las células germinales (precursores de los óvulos) de la hembra están formadas por el momento del nacimiento.
Del mismo modo, todas las células nerviosas del cerebro se forman al final del período embrionario. El aumento adicional en el tamaño del sistema nervioso se produce por el crecimiento de las fibras nerviosas y la deposición de un material de aislamiento graso a lo largo de ellos.
Aunque el aumento más grande en el tamaño de las células nerviosas ocurre, como en las células vegetales, después de la cesación de la división celular, la proliferación de las fibras nerviosas en animales representa un aumento real en la cantidad de citoplasma y superficie celular y no sólo una captación de agua.
Algunos órganos conservan el potencial para el crecimiento y la división celular a lo largo de la vida del animal. El hígado, por ejemplo, continúa formando nuevas células para reemplazar a los senescentes y moribundos.
Aunque la división celular y el crecimiento se producen en todo el hígado, otros órganos tienen una población especial de células, llamadas células madre, que conservan la capacidad de división celular.
Las células que producen los glóbulos rojos circulantes de la sangre de los mamíferos se encuentran sólo en la médula de los huesos largos. Forman una población permanente de células en división, reemplazando a los glóbulos rojos que mueren continuamente y desaparecen de la circulación.
Las tasas de crecimiento y división celular pueden variar ampliamente en diferentes partes del cuerpo. Este aumento diferencial de tamaño es un factor primordial en la definición de la forma de un organismo.
Crecimiento normal y anormal
Tumores
Cuando el crecimiento no está adecuadamente regulado, pueden producirse anomalías y tumores. Si el aumento en el número de células del hígado es anormal, por ejemplo, tumores del hígado, o hepatomas, puede resultar.
De hecho, una característica de los tumores malignos, o cánceres, es la ausencia de los patrones de crecimiento y las tasas habituales. Las células de los tumores malignos, además de tener tasas de crecimiento anormales, tienen propiedades adhesivas alteradas, que les permiten separarse fácilmente del tumor; De esta manera las células pueden extenderse a otras partes del cuerpo (metástasis) y crecer en lugares inusuales.
Es el crecimiento de tumores en lugares distintos del órgano de origen que usualmente causa la muerte de un organismo. Los tumores pueden variar ampliamente en sus tasas de crecimiento. Pueden crecer muy rápidamente o tan lentamente que la tasa se aproxima a la de la división celular normal en los tejidos adultos. Los tumores no sólo se caracterizan por un aumento en la tasa de división celular sino también por patrones anormales de crecimiento.
Las nuevas células formadas en el tumor no están organizadas e incorporadas a la estructura del órgano y pueden formar nódulos grandes. Estos crecimientos anormales pueden no presentar problemas médicos (por ejemplo, lunares) o pueden causar efectos desastrosos, como es el caso de la presión sobre el cerebro causada por una masa tumoral de la cubierta meníngea del cerebro.
Regeneración celular
No todos los tumores anormales son tumores malignos. Si un árbol se quema parcialmente, las células debajo de la corteza producen una nueva cubierta para las hebras vasculares expuestas. El crecimiento puede no ser normal, y una evidente cicatriz o crecimiento de la nueva corteza es evidente.
De manera similar, si la piel de un mamífero está gravemente herida, la reparación, aunque anormal e imperfecta, no causa al organismo ninguna dificultad fisiológica.
Muchos organismos poseen la capacidad de regenerar, o procrear, con diversos grados de perfección, partes del cuerpo que se pierden o se lesionan. Las salamandras poseen poderes extraordinarios de regeneración, pudiendo formar nuevos ojos o un nuevo miembro si el original se pierde.
Los lagartos pueden regenerar una nueva cola; Incluso los seres humanos pueden regenerar partes del hígado. Las razones de las diferencias en los poderes regenerativos en los diferentes animales siguen siendo un misterio fascinante de gran importancia práctica.
Cuando la regeneración se produce, algunas células especializadas suelen perder sus características especializadas y entrar en un período de un aumento de la tasa de división celular, posteriormente, las nuevas células se vuelven a especializar en los tejidos de la parte original del cuerpo.
Las plantas cuyos tops se pierden como en la poda también pueden formar a veces nuevos centros meristemáticos de tejidos latentes y producir nuevos brotes.
Crecimiento celular compensatorio
Muchos órganos de los animales se presentan en parejas, y si uno se pierde, el miembro restante aumenta de tamaño, como si respondiera a las demandas de un mayor uso. Si se quita uno de los dos riñones de un ser humano, por ejemplo, el otro aumenta de tamaño.
Esto se llama reacción compensatoria y puede ocurrir ya sea por algún aumento en el tamaño de la célula (hipertrofia), por un aumento en la tasa de división celular (hiperplasia), o ambos.
Aunque un aumento en el número de células es el principal responsable de la reacción compensatoria del riñón, el número de unidades individuales de filtración (glomérulos) no aumenta. Por lo tanto, la división celular aumenta el tamaño de los glomérulos, pero no el número total.
Algunos de los ejemplos más llamativos de aumentos en el tamaño de las células en los animales tienen lugar durante la estimulación de los órganos endocrinos, que secretan sustancias reguladoras llamadas hormonas; Cuando se estimula la glándula tiroides, por ejemplo, las células individuales de la glándula pueden aumentar dramáticamente en tamaño.
Factores que regulan el crecimiento
Factores ambientales
TEMPERATURA
El entorno en el que vive un organismo juega un papel importante en la modificación de la tasa y el grado de crecimiento. Los factores ambientales pueden ser físicos (por ejemplo, temperatura, energía radiante y presión atmosférica) o químicos.
Los organismos y las células de los que están compuestos son extremadamente sensibles a los cambios de temperatura; A medida que la temperatura disminuye, las reacciones bioquímicas necesarias para la vida ocurren más lentamente. Una disminución de la temperatura en 10 ° C (18 ° F) ralentiza el metabolismo por lo menos dos veces y con frecuencia más.
La anchura de los árboles aumenta en parte por la división celular y la ampliación del tejido meristemático secundario debajo de la corteza. Durante el frío del invierno, la división celular y la ampliación pueden cesar completamente; Pero durante la primavera se produce un crecimiento renovado. Este crecimiento intermitente está influenciado por la temperatura, la luz y el agua.
La cantidad de crecimiento puede disminuir considerablemente si el resorte está frío, si la longitud del día es cambiada por las obstrucciones que obstruyen la luz del sol, o si una sequía ocurre. De hecho, el ancho de los anillos de crecimiento visibles en la superficie del tronco cortado proporciona una historia parcial de las condiciones climáticas, el espaciamiento de los anillos de crecimiento de diferentes tamaños se ha correlacionado con períodos conocidos de sequía y frío para proporcionar datación arqueológica confiable De varias estructuras, como en las maderas usadas en pueblos indios en el suroeste de los Estados Unidos.
La temperatura afecta también a los animales de sangre caliente y fría. Muchos vertebrados de sangre caliente (por ejemplo, osos) y de sangre fría (por ejemplo, ranas) dejan de crecer durante el invierno frío y simplemente entran en un estado inactivo o inactivo, que se caracteriza por una tasa muy baja de metabolismo.
En los animales que no se vuelven latentes, el aumento de la demanda de consumo de alimentos se produce durante los períodos de frío para proporcionar energía para mantener la temperatura corporal; Esta utilización de la energía alimentaria puede limitar la energía disponible para aumentar el tamaño si los alimentos son escasos.
PRESIÓN
Debido a que la presión atmosférica es relativamente constante, excepto en las montañas, es probable que tenga poca importancia en la regulación del crecimiento. Sin embargo, los aumentos en la presión en las profundidades del océano pueden ser significativos, ya que se sabe que los aumentos en la presión hidrostática interfieren con la división celular.
Los tejidos de peces de aguas profundas deben haberse adaptado a tales efectos de presión, que hasta ahora han sido poco estudiados. Los movimientos de la atmósfera terrestre -los vientos- pueden afectar los patrones de crecimiento de los árboles y arbustos, como es evidente en las formas exóticas de ciertas coníferas que crecen a lo largo de las costas expuestas a fuertes vientos predominantes.
LUZ
De todos los factores físicos, la luz desempeña el papel mejor comprendido y más dramático. Muchos de los efectos de la luz sobre el crecimiento de las plantas son evidentes y directos. La energía de la luz es la fuerza impulsora de la fotosíntesis, la serie de reacciones químicas en las plantas verdes en las que el dióxido de carbono y el agua forman los hidratos de carbono y de los que depende en última instancia toda la vida.
La falta de luz provoca la muerte o el retraso del crecimiento en las plantas verdes. Pero la luz también tiene efectos indirectos de gran importancia. Las plantas verdes poseen pequeñas cantidades de un pigmento llamado fitocromo que puede existir en dos formas.
Una forma absorbe la luz roja (660 milimicrones, o mμ: 1 mμ = 3,937 × 10-8 pulgadas). Cuando las plantas que contienen este pigmento absorben la luz roja, el pigmento se convierte en otra forma, que absorbe la luz rojo lejano (730 mμ); La última forma puede convertirse nuevamente de nuevo a la forma original de absorción de color rojo.
Estas conversiones tienen consecuencias dramáticas; Por ejemplo, la luz roja inhibe la elongación del tallo y la formación de raíces laterales, pero estimula la expansión de las hojas, el desarrollo del cloroplasto, la coloración de las flores rojas y la germinación de las esporas. Los ciclos de luz roja y roja lejana también pueden afectar la formación de las flores.
Los efectos de la luz sobre los animales, aunque menos obvios, pueden ser importantes, como, por ejemplo, el efecto de la luz sobre el crecimiento del sistema reproductor de algunos animales. Aumento en la longitud del día, por lo tanto en la cantidad de luz, parece iniciar el crecimiento y el desarrollo de los órganos sexuales (gónadas) en algunas aves durante la primavera.
Curiosamente, los ojos no son los receptores de la señal luminosa que activa el sistema endocrino para iniciar el crecimiento de las gónadas; Más bien, las células en el fondo del cerebro son sensibles a las pequeñas cantidades de luz que pasan directamente a través del cráneo delgado del pájaro.
La mayoría de los animales muestran actividad cíclica, o ritmos, en varios eventos físicos importantes (por ejemplo, movimiento) y químicos (por ejemplo, respiración) que son esenciales para el individuo. Estos ritmos se regulan a menudo por la exposición corta a la luz.
Factores químicos que afectan el crecimiento
Los factores químicos de importancia en el medio ambiente incluyen los gases en la atmósfera y el agua, los minerales y el contenido nutricional de los alimentos.
Las plantas requieren dióxido de carbono, agua y luz solar para la fotosíntesis; La sequía ralentiza el crecimiento de las plantas y puede incluso matar a la planta. Se sabe que los efectos de contaminantes atmosféricos -por ejemplo, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono- tienen efectos deletéreos en el crecimiento y la reproducción tanto de plantas como de animales.
Las plantas y los animales requieren minerales y pequeñas cantidades de elementos como el zinc, el magnesio y el boro. El nitrógeno y el fósforo se proporcionan a las plantas como nitratos y fosfatos en el suelo. Las cantidades inadecuadas de cualquier factor nutricional en el suelo dan como resultado un crecimiento pobre de las plantas y un rendimiento pobre de los cultivos.
Los animales requieren oxígeno, agua y elementos del medio ambiente. Debido a que son incapaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, los animales deben adquirir estos nutrientes a través de la dieta, ya sea directamente, por el consumo de plantas, o indirectamente, por el consumo de otros animales que a su vez han utilizado las plantas como alimento. Si la calidad o la cantidad de este alimento es pobre, el crecimiento se retrasa o se produce la muerte (ver nutrición).
Vitaminas, una clase de compuestos con una variedad de estructuras químicas, son necesarios por los animales en pequeñas cantidades. Los animales no pueden sintetizar todas las vitaminas que necesitan; Los que no pueden ser sintetizados deben ser adquiridos en la dieta, ya sea a partir de plantas o de otros animales que pueden sintetizar la vitamina. Debido a que ciertas vitaminas son necesarias en ciertas reacciones metabólicas importantes, la deficiencia de vitamina durante el crecimiento puede tener una variedad de efectos: retraso del crecimiento, malformación, enfermedad o muerte.
Factores internos que afectan el crecimiento celular
El organismo depende del medio ambiente para las materias primas para el crecimiento, pero el crecimiento también está regulado internamente. Debido a que el tamaño y la forma de las plantas y los animales están bajo control genético, los eventos tales como la tasa y el sitio de la división celular y la extensión de la ampliación celular pueden verse afectados por mutaciones.
Sin embargo, aún no se sabe con exactitud cómo estos factores, que son los últimos determinantes del crecimiento, se controlan en células individuales.
Una clase muy importante de reguladores de crecimiento intrínsecos es la de las hormonas. La principal hormona vegetal, la auxina, se produce en las hojas; Se mueve por mecanismos precisos, aún poco comprendidos, a las otras partes de la planta, controlando procesos como el alargamiento de las células vegetales.
Auxin de alguna manera cambia las características de la pared celular rígida de la célula vegetal para que se vuelva más flexible; La presión interna dentro de la celda entonces la obliga a hacerse más grande.
Otras hormonas vegetales también pueden desempeñar un papel en el proceso; Las hormonas como las citoquininas y las giberelinas influyen en la tasa de división celular en los meristemas. Algunas plantas enanas pueden ser estimuladas para crecer hasta el tamaño normal simplemente aplicando giberelina.
Las hormonas también juegan un papel decisivo en el crecimiento animal. Una hormona de la glándula pituitaria en la base del cerebro se llama hormona del crecimiento debido a sus amplios y generalizados efectos sobre el crecimiento.
Una deficiencia de la hormona del crecimiento en pre-adolescentes resulta en enanismo, y la sobreoferta de la hormona (a menudo causada por un tumor) resulta en gigantismo.
Si se produce un exceso de hormona del crecimiento después de que los huesos largos ya no puedan crecer, es decir, después de la adolescencia, se produce una enfermedad llamada acromegalia, que se caracteriza por aumentos en el tamaño de las manos y los pies y el ensanchamiento de las características faciales. Una deficiencia de la hormona tiroidea en los niños también causa retraso en el crecimiento.
Las hormonas sexuales secretadas por la glándula pituitaria interactúan de una manera compleja para regular el crecimiento de las gónadas. Las gónadas a su vez producen estrógeno y progesterona en las mujeres y la testosterona en los hombres; Estas hormonas controlan el desarrollo de las características sexuales secundarias humanas: vello corporal, agrandamiento de las glándulas mamarias en las hembras y crecimiento de las cuerdas vocales en los machos.
Aunque las hormonas del crecimiento y las hormonas sexuales juegan un papel vital en el crecimiento, el mecanismo exacto por el cual funcionan no se ha establecido con certeza.
Además de tener la capacidad de sintetizar los factores que regulan el crecimiento, las plantas y los animales evidentemente poseen mecanismos exquisitos para integrar y regular la producción de hormonas; Es decir, las cantidades apropiadas de las hormonas correctas se producen en el momento adecuado y el lugar correcto para el crecimiento normal.
Aunque muchas plantas, incluyendo árboles, crecen a lo largo de sus vidas, el crecimiento de partes del organismo no es perpetuo; Por ejemplo, las hojas de una especie dada alcanzan un tamaño específico y pueden crecer no más grandes. En los animales, el crecimiento se detiene por completo, excepto el reemplazo, después del período juvenil.
Los límites para el tamaño total del cuerpo y el tamaño del órgano probablemente se establecen por mecanismos genéticos. Los factores que intervienen en la limitación del crecimiento de un organismo aún no se conocen con certeza, pero la evidencia indica que el hígado libera en las moléculas de proteínas de la circulación sanguínea que pueden limitar el crecimiento del órgano.
Por lo tanto, una visión teórica es que un órgano puede producir sustancias que sirven para limitar su propio crecimiento, estableciendo así un mecanismo de retroalimentación. Una proteína llamada factor de crecimiento nervioso es importante para el crecimiento de algunas partes del sistema nervioso de los mamíferos.
Si está presente demasiado del factor de crecimiento nervioso, el crecimiento de las fibras nerviosas simpáticas es extenso y aberrante. Si el factor de crecimiento nervioso se elimina del cuerpo -por inyección de un anticuerpo contra el factor- los nervios simpáticos se marchitan y desaparecen. Otras substancias reguladoras de crecimiento sutil específicas para diversos sistemas de órganos pueden eventualmente ser descubiertas.
La dinámica del crecimiento
Medición del crecimiento
El análisis matemático de la tasa de crecimiento ha sido un tema de interés durante muchos años. Se basa en la regla de la división celular: una célula da lugar a dos células hijas. Por lo tanto, el aumento teórico en el número de células sería una serie geométrica, en la que una célula produce dos células, luego cuatro, ocho, 16 y así sucesivamente.
En realidad, sin embargo, la tasa de crecimiento no es constante, pero disminuye después de un período de tiempo, generalmente debido a influencias en el medio ambiente o debido a limitaciones genéticas inherentes. Por lo tanto, la curva que muestra el crecimiento de las poblaciones celulares y de los organismos suele ser en forma de S, o sigmoide, cuando el crecimiento se representa en función del tiempo en un gráfico.
El aumento en el número de células resultante de la división celular representa la parte ascendente de la curva; La tasa de división celular disminuye en la meseta en la curva. La curva de crecimiento en forma de S es generalmente aplicable al crecimiento de organismos. Si el crecimiento se representa en función del tiempo en una escala logarítmica, el crecimiento intenso temprano (denominado crecimiento logarítmico) en la fase ascendente de la curva de crecimiento recae en una línea recta.
La tasa de crecimiento puede definirse por la ecuación diferencial v = dW / dt (1 / W), en la que v es la tasa de crecimiento y W es el peso en un momento dado, t. La solución de esta ecuación proporciona un valor para el aumento relativo -el aumento de peso relacionado con la masa inicial de la sustancia en crecimiento.
El animal que más se aproxima a una tasa de crecimiento constante es una larva de insectos. En la mayoría de los animales, la tasa de crecimiento disminuye a medida que el organismo se hace más grande y mayor.
Aunque la curva de crecimiento en forma de S describe con exactitud justa el crecimiento de poblaciones de células individuales, como bacterias o células de organismos superiores en el cultivo de tejidos -el crecimiento en un ambiente estéril de nutrientes de células de tejidos de organismos- las tasas de crecimiento de diferentes Partes de organismos enteros varían.
La relación del crecimiento de una parte de un organismo con la de otra parte se denomina alometría. Una ecuación que expresa la relación fundamental del crecimiento alométrico es y = bxk en la que y es el tamaño de un órgano; X es el tamaño de otro; B es una constante; Y k se conoce como la razón de crecimiento.
Aunque tales herramientas matemáticas han permitido una descripción minuciosa del crecimiento diferencial de diferentes partes de un organismo, desafortunadamente no han proporcionado información sobre el control físico y químico de la tasa de crecimiento.
El estudio del crecimiento
Aunque las bases químicas, físicas y genéticas del crecimiento son escurridizas, se ha aprendido mucho sobre el proceso creciendo los tejidos en un ambiente estéril de nutrientes. Incluso si la fuente del tejido es un órgano que ha dejado completamente de crecer, como el sistema nervioso de un animal o el floema de una planta, las células comenzarán a crecer de nuevo en el cultivo, a menudo a un ritmo logarítmico de aumento.
Por lo tanto, se puede concluir que el organismo en su conjunto impone limitaciones a la capacidad de las células individuales de reproducirse y que, cuando se eliminan estas restricciones, el potencial de crecimiento de las células ya no se restringe. Incluso en el cultivo de tejidos, sin embargo, la tasa de crecimiento celular eventualmente se ralentiza, de ahí la curva de crecimiento en forma de sigmoide.
Durante la fase de crecimiento rápido de las células en el cultivo de tejidos, suelen perder la capacidad de llevar a cabo la función especializada característica de su órgano de origen; Por ejemplo, si las células del cartílago se dividen rápidamente, ya no sintetizan la matriz cartilaginosa.
Este fenómeno de aparente desespecialización ha sido un tema de gran interés teórico: ¿son el rápido crecimiento y la especialización las actividades mutuamente excluyentes?
La evidencia muestra que algunos tipos de células especializadas pueden mantenerse en cultivo de tejidos durante períodos de tiempo muy largos y conservar la capacidad de llevar a cabo biosíntesis especializadas, de modo que la pérdida aparente de función especializada en células de cultivo de tejidos puede no resultar fundamentalmente de una mutua Exclusividad de crecimiento y diferenciación.
Cuando el crecimiento de células de cultivo de tejidos comienza a disminuir, un factor responsable es el agotamiento de los componentes críticos del medio. Pero incluso si el medio se reemplaza con frecuencia, cuando el fondo del plato de cultivo se llena densamente con una capa de células, la tasa de crecimiento disminuye -un fenómeno llamado inhibición del contacto del crecimiento.
Se cree que las células tan cerca que siempre están tocando proporcionan una señal que retarda la tasa de división celular. Al parecer células idénticas en el cultivo de tejidos también muestran una gran variación en la tasa de crecimiento.
Algunas células de la piel, por ejemplo, cuando se colocan en cultivo, pueden dividirse cada ocho horas; Otras células similares pueden dividirse sólo cada 36 horas.
El crecimiento de las células en un ambiente controlado como el cultivo de tejidos ofrece muchas posibilidades para estudiar los mecanismos fundamentales que controlan el crecimiento celular y, en consecuencia, el crecimiento de organismos y poblaciones.