Desenvolvimento embrionário do ouriço-do-mar

Introdução



Figura 1 - Ouriço-do-mar



Nesta atividade prática, o objetivo foi observar gâmetas masculinos e femininos (óvulos e espermatozóides) de ouriços do mar, executando posteriormente a fecundação destes gâmetas e observar as várias etapas da formação da larva através do microscópio óptico.

Para se conseguir visualizar o que era pretendido, segui-se vários passos do procedimento que nos foi dado. Utilizou-se, com a maior exatidão possível, os materiais e as quantidades apresentadas.

Figura 2 - Morfologia do ouriço-do-mar

Nome: Ouriço-do-mar

Nome Científico: Paracentrotus lividus

Família: Echinidae

Grupo: Estrelas, ouriços e pepinos -do-mar

Classe: Invertebrados

 

O ouriço do mar (figura 1) é um animal marinho, logo apresenta características, em que algumas delas são: o revestimento de espinhos que serve de proteção; intestino que faz a digestão química e absorção e contêm um tubo digestivo completo; não possuem sistema circulatório e, são animais dioicos*. Uma importante distinção que pode ser feita é entre a localização face ventral e a fase dorsal, sendo que a face ventral é onde se situada a boca e a face dorsal a parte oposta, onde se encontra o ânus (figura 2). Utilizou-se o ouriço do mar, pois é um animal cuja extração de gâmetas é fácil, e encontra-se facilmente no seu habitat.

*Dioico - animal em que os gâmetas são produzidos separadamente, indivíduos distintos. 

Figura 3

A reprodução dos ouriços acontece dentro da água. As fêmeas libertam os óvulos que, se forem fecundados pelo esperma dos machos, também libertado na água, ocorre a fecundação formando o zigoto e posteriormente após sucessivas mitoses a evolução para larvas. A larva possui mobilidade, nadando durante algumas semanas até se fixar no fundo do mar ou sobre uma alga, onde ocorre o processo de transformação em ouriço-do-mar. 

                    

Figura 4 e 5 - Exemplificação de uma larva

Figura 6 -  Ouriço-do-mar em seu habitat natural

Na fecundação, a união dos gâmetas femininos e masculinos,  dá-se no meio extra corporal, ou seja na água. Antes da fusão do material genético ocorre a reação acrossómica que consiste na libertação de enzimas contidas no acrossoma do espermatozoide, de forma
a chegar até à membrana citoplasmática do óvulo.
 Após fecundação o ovo imediatamente cria uma membrana de fertilização.



Reação acrossómica



              Figura 7 - Processo de fecundação entre o ouriço macho (à esquerda) e ouriço fêmea (à direita).

Depois de  fecundado, o ouriço-do-mar irá sofrer as várias fases do desenvolvimento embrionário: segmentação, gastrulação e organogénese. Na segmentação, o ovo sofre múltiplas mitoses até atingir o estado de blástula (para que haja boa formação da larva é necessário que esta esteja num meio de menos de 25ºC). Durante o estado de blástula, o embrião adquire cílios, passando a ter movimentos de rotação dentro da membrana de fecundação. Depois do rompimento da membrana de fecundação, o embrião sai possuindo mobilidade própria.

A fase da gastrulação começa através de uma invaginação que ocorre na larva, originando assim o intestino primitivo, seguindo-se depois da formação de outras partes. A larva move-se e alimenta-se através dos cílios adquiridos na fase de blástula. Mais tarde, dá-se a fase de organogénese, onde os restantes órgãos são devidamente desenvolvidos até formar um ouriço completo. 

Com base na figura 8, é-nos possível identificar as fases descritas acima.

Figura 8 -. Desenvolvimento embrionário do ouriço do mar A- óvulo; B- ovo fecundado; C- Início da primeira clivagem; D- Estado de 2 células; E-Inicioda segunda mitose F- Estado de 4 células; G- Estado de 8 células; H- Estado de mórula; I- Blástula; J- Gástrula; L - Larva plateus

Cada grupo teve como função realizar o processo de procura e apanha destes animais, como poderão confirmar através de algumas imagens que poderão visualizar abaixo.

   

Figura 9 Figura 10

Figura 11

Figura 12

Material

Figura 13: 1- Solução de KCl de concentração 0,5Mol; 2- Lamelas; 3- Copo; 4- Microscópio óptico Leica; 5- Placas de Petri; 6- Lâminas escavadas; 7- Laminas Laboratoriais; 8- Seringa de plástico; 9- Água do mar; 10- Pipeta de Pasteur

Procedimento

 Depois de adquiridos os ouriços do mar:

1. Observou-se o ouriço do mar de diferentes ângulos; 
2. Identificou-se algumas zonas do ouriço, como a parte ventral e parte dorsal;
3. Injetou-se, com a ajuda de uma seringa, 2,0 ml de KCl 0,5 M na cavidade do corpo através da membrana que rodeia a boca;
4. Colocou-se a face ventral para baixo, sobre uma lâmina até o animal libertar os gâmetas no lado dorsal;
5. Verificou-se a cor do líquido produzido por cada animal.
6. Inverteu-se o ouriço (se for fêmea) sobre um copo com agua do mar, para que o os óvulos dela produzidos sejam depositados na água tendo o líquido uma cor laranja ou avermelhada;
7. Inverteu-se o ouriço (se for macho) sobre uma caixa de Petri seca para recolher o esperma, em que o líquido apresenta cor branca ou amarelo claro;
8. Transferiu-se , com uma pipeta de Pasteur, uma gota da suspensão que contém os óvulos para uma lâmina de vidro e observou-se ao microscópico ótico;
9. Transferiu-se, com outra pipeta de Pastour, uma gota de suspensão que contém os espermatozoides para uma lâmina de vidro e observou-se;
10. Adicionou-se uma gota de esperma diluído aos óvulos que se encontram na lâmina e observou-se imediatamente ao microscópio.
11. Reduziu-se a intensidade luminosa para permitir a visualização do flagelo. Captou-se imagens microscópicas daquilo que se observou;
12. Adicionou-se  uma gota  de esperma diluído aos óvulos que se encontram na lâmina e observa-se  imediatamente ao microscópio óptico com grande ampliação. Após 2 a 5 minutos observou-se a formação da membrana de fertilização. Captou-se imagens daquilo que se observou.  

Este vídeo tem como objetivo documentar a atividade experimental relativa à fecundação in vitro dos ouriços do mar.

Nota: A velocidade de desenvolvimento varia com a temperatura. No entanto, os ovos devem ser mantidos a temperaturas inferiores a 25ºC.

Resultados e Discussão:

 

 

 




 

 

Através desta sequência de imagens (cronológica) do processo realizado pode-se observar a obtenção de gâmetas dos ouriços. Na última imagem apresentada, é possível observar o momento em que se juntou os gâmetas femininos e masculinos e por consequência o seu processo.

Abaixo serão apresentadas imagens microscópicas das várias fases que antecederam e se sucederam à fecundação dos gâmetas do ouriço-do-mar, respectivamente: visualização dos gâmetas masculinos e femininos anteriormente à fecundação, ocorrência da fecundação e posterior formação do zigoto e seu desenvolvimento.

Fig 14 - Observação dos gâmetas masculinos (espermatozoides). Ampliação 100 (10X10).

  Fig 15 - Observação dos dois primeiros blastómeros. Também é possível observar 4 óvulos que se encontram em fecundação eminente pela presença de espermatozoides em roda destes. Ampliação 400 (40X10).

Fig 16 - Já é possivel identificar a fase de Blástula nesta imagem onde já existem um pequeno aglomerado de células. Ampliação 400 (40X10).

 Fig 17 - Com o início de uma invaginação pode-se assumir que se encontra na fase de grastrulação. Ampliação 400 (40X10).

 Fig 18 - Já se observa a fase de larva do ouriço do mar. Ampliação 400 (40X10).

A partir da imagem 15 pode-se observar o desenvolvimento do ouriço do mar desde blastómero até larva. Imediatamente após a fecundação, as células foliculares granulares que envolvem o óvulo retraem-se e liberta-se o conteúdo dos grânulos corticais de forma a impedir a entrada de mais espermatozoides o que vai permitir a formação dos blastómeros.




Após a fecundação.

 Conclusão:

Através desta atividade foi possível ter um maior conhecimento de como se dá a reprodução exterior, ou seja, ocorre num ambiente húmido fora dos organismos, já que fomos protagonistas na geração de novos ouriços do mar. A experiência em si envolveu um processo de apanha, de fazer os ouriços expulsar os gâmetas através da solução de cloreto de potássio, observar os gâmetas tanto femininos, como masculinos e proceder à fecundação fazendo-nos estar presente na pré-atividade, atividade laboratorial em si e também na pós-atividade.

Logo na primeira fase (apanha do ouriço) surgiu-nos um grande obstáculo, apenas se consegui apanhar um ouriço e como contraditoria era juvenil, não tinha atingido a maturação sexual, logo os seus gâmetas eram quase inexistentes o que comprometeu de certa forma a observação laboratorial.

Embora o aparecimento deste percalço, conseguiu-se ver os gâmetas e o nosso grupo conseguiu também fazer a fecundação tendo o objetivo principal sido alcançado de forma positiva.

Concluíu-se também que, a fecundação dos ouriços-do-mar é claramente diferente da do Homem. No homem, a fecundação ocorre no interior do corpo da mulher – é interna – enquanto que, nos ouriços este processo ocorre certamente no mar - é externa. Por outro lado, o ser humano apresenta dimorfismo sexual, ou seja, há a possibilidade de conseguirmos distinguir homens e mulheres externamente, coisa que não acontece com os ouriços, que só conseguimos distinguir os machos das fêmeas quando abrimos estes animais e observamos as gónadas. No entanto, os gâmetas são muito semelhantes – tal como os espermatozoides dos ouriços-do-mar, os espermatozoides humanos também têm cabeça e cauda, movimentando-se rapidamente em direcção aos óvulos que são grandes e redondos.  
Podemos dizer que, o trabalho foi gratificante já que presenciámos uma forma interessante de gerar vida. 

Bibliografia

http://www.oceanario.pt/cms/636/
http://www.colegioweb.com.br/biologia/ouricodomar.html
http://area.dgidc.min-edu.pt/escola_movel/o_farol/ex_ouricos_tomas.htm 
http://karol-biologia.blogspot.com/2010/07/equinodermos.html
http://ouricosnaescola.110mb.com/multimedia.php

http://iaracaju.infonet.com.br/biologia/embriologia.htm

Autores:

• Paula Rebelo, nº21
• Ruben Luz, nº25
• Sofia Vieira, nº26
• Tatiana Fragata, nº27



Gametogénese - Espermatogénese

Introdução: 

Esquema 1 - Espermatogénese

 Nos mamíferos do sexo masculino, ocorre o desencadeamento do ciclo sexual na puberdade, especificamente nos testículos, local responsável pela produção de espermatozoides (gametogénese), neste caso designada de espermatogénese cujas etapas são: multiplicação, crescimento, maturação e diferenciação, demonstrados no esquema 1. Estas etapas ocorrem nos tubos seminíferos (estruturas constituintes dos testículos).

Nos tubos seminíferos (Esquema 2)  é possível identificar uma série de células que servirão de apoio ao processo de formação de espermatozoides ou então, irão originá-los como: 

    
1. Espermatógonias: 

     Células germinativas que irão dar origem aos espermatozoides, encontram-se na periferia dos tubos seminiferos, estando em constantes mitoses. (1 espermatogónia - 4 espermatozoides). Corresponde à fase da multiplicação.

     2. Espermatócito I: 

       Células originadas a partir das espermatogónias onde existe um aumento de volume, resultante da síntese e acumulação de substancias de reserva. A sua formação corresponde à fase do crescimento.   

     3. Espermatocitos II / Espermatideos: 

Esquema 2 -Tubos seminíferos

       Cada espermatócito I dá origem a dois espermatócitos II por meiose. De seguida nos espermatócitos II há a 2ª fase da meiose originando 4 espermatídeos. Fase da maturação.

     4. Espermatozoides:   

      São os gâmetas masculinos originários dos espermatídeos  através de um processo de transformação onde há a perda de grande parte do citoplasma, reorganização dos organelos e diferenciação de um flagelo, a partir dos centriolos. Fase da diferenciação.

     5. Células de Leydig: Células responsáveis pela produção de testosterona, que libertada no sangue irá regular o ciclo sexual.

     6. Células de Sertoli: Células somáticas que garantem a sobrevivência e o desenvolvimento das células germinativas.

Após a explicação teórica de como se processa a espermatogénese, prosseguiremos com a apresentação da atividade prática que tem como objetivo consolidar a "matéria" e mostrar como é o interior dos testículos dos mamíferos através das preparações dos cortes histológicos.

Atividade Laboratorial: Observação de espermatozoides e de cortes histológicos de testículo.

Material: Microscópio óptico composto (Leica). 

Procedimento: 

1. Colocou-se a preparação no microscópio e observaram-se as várias imagens através de diferentes ampliações (4X10; 10X10; 40X10); 
2. Identificaram-se as várias estruturas que compõem os testículos; 
3. Tiraram-se fotografias através do microscópio óptico composto.  

Resultados:

Fig.1

Fig.2



Preparação definitiva de corte histológico dos testículos, ampliação 100 (10X10).
Legenda: 1- Espermatogónias; 2- Espermatozoides; 3- Vasos sanguíneos; 4- Espermatogónias, espermatócitos I, espermatócitos II, espermatídeos e espermatozoides da periferia para o interior.

Fig.3



Preparação de corte histológico dos testículos, ampliação 100 (10X10).
Legenda: 1- Células de Leydig; 2- Conjunto formado por espermatogónias, espermatócitos I e II e espermatídeos; 3- Espermatozoides; 4- Vaso sanguíneo.



Fig.4



Preparação de cortes histológicos de testículos, ampliação 400 (40X10).
Legenda: 1- Espermatogónias; 2- Espermatócitos I; 3- Espermatócitos II; 4- Espermatídeos; 5- Espermatozoides; 6- Vaso sanguíneo.
2,3 e 4 divisão aproximada.



Fig.5


Preparação de cortes histológicos de testículos, ampliação 400 (40X10).
Legenda: 1- Espermatogónias; 2- Espermatozoides.

 Fig.6

Preparação de cortes histológicos de testículos, ampliação 400 (40X10).
Legenda: 1- Espermatogónias; 2-Espermatozoides; 3- Células de Leydig.

Discussão/Conclusão: Nas seguintes imagens acima apresentadas, podemos observar os vários elementos que constituem os tubos seminíferos e ao longo das ampliações (de 4x 10 - 40x 10), foi-nos possível identificar as inúmeras células germintativas, tais como: espermatogónias, espermatócitos I e II, espermatídeos e por fim, espermatozoides no interior dos tubos seminíferos. Porém, no decorrer da atividade, deparámo-nos com um problema: não foi possível identificar/observar as células de Sertoli e também tivemos alguma dificuldade nas células de Leydig, embora conseguissemos observar em minoria estas últimas células.

A espermatogénese ocorre da periferia para o lúmen.

Conclusão final:

Durante muitos anos falar num tema como a reprodução, era um tema tabu, ou seja, era evitado por todos e devido a essa mesma razão, houve sempre uma falha na explicação deste processo. Com a evolução da sociedade, para melhor, começou a haver um maior estudo e consequente exposição que poderemos dar em conta ao longo deste trabalho, o que permitiu o reconhecimento da importância dos processos que levam há formação de novos seres.

De uma forma geral este trabalho correu bem e de uma forma mais interativa possibilitou-nos a visualização de parte do corpo de mamíferos, e sendo nós mamíferos, a visualização de parte do nosso organismo. Como aspetos negativos, apontamos o fato de alguns microscópicos óticos não estarem nas melhores condições.   

Este trabalho laboratorial permitiu-nos de uma forma positiva compreender a função e importância de cada uma das estruturas presentes nas gónadas, quer masculinas como femininas tendo-nos feito perceber a complexidade envolvida nos processos reprodutivos. Proporcionou também, com a possibilidade da visualização das diferentes estruturas, um melhor conhecimento das mesmas e possibilidade de diferenciação das diferentes fases da oógénese e espermatogénese que nos surpreenderam pela existência de uma elevada organização e pelo "timing" da formação de cada estrutura.

Bibliografia:

MARTINS, Pedro; MATIAS, Osório; Biologia 12, ARIAL EDITORES, SA, Porto, 2010.
http://www.infoescola.com/biologia/espermatogenese/
http://biohelp.blogs.sapo.pt/4481.html
http://pt.scribd.com/doc/37920146/espermatogenese
http://biohelp.blogs.sapo.pt/4103.html
http://biologia12.files.wordpress.com/2007/10/05-gametogenese.pdf

Autores:

• Paula Rebelo, nº21
• Ruben Luz, nº25
• Sofia Vieira, nº26
• Tatiana Fragata, nº27