Esta atividade laboratorial realizou-se com o objetivo de observar os gâmetas e a fecundação dos ouriços-do-mar, assim como o seu desenvolvimento embrionário.

     A fecundação do ouriço-do mar (fig. 1), tal como todo o desenvolvimento embrionário, é externa, ou seja, realiza-se no exterior do corpo do animal. O desenvolvimento embrionário, para além de ser externo, também é indireto, uma vez que, antes de chegar à fase adulta, o ouriço-do-mar passa pelo estado de larva.

Figura 1 - Interior do ouriço do mar

     Apesar de não apresentarem dimorfismo sexual externo, estes animais possuem sexos separados. Deste modo, só é possível distingui-los após a análise dos gâmetas libertados pelas suas gónadas (fig. 2).

Figura 2 - Gónadas do ouriço-do mar

     Na altura da reprodução, os gâmetas femininos e masculinos são libertados para a água do mar através dos gonóporos, geralmente ao mesmo tempo. Os óvulos, após serem libertados, produzem uma substância química que atrai os espermatozoides produzidos pelos ouriços macho. Esta técnica irá permitir que:

  • a fecundação seja feita apenas entre indivíduos da mesma espécie;
  • haja mais probabilidades do óvulo ser fertilizado.

     Em seguida, o gâmeta masculino entra no interior do óvulo e ocorre a fusão dos dois núcleos originando o ovo ou zigoto (diploide). Após este acontecimento iniciam-se as divisões celulares (tabela 1).

Formação da membrana de fecundação
2-5 Minutos
2 Blastómeros
50-70 Minutos
4 Blastómeros
78-107 Minutos
8 Blastómeros
103-145 Minutos
Blástula
6-10 Horas
Gástrula
12-20 Horas
Larva Pluteus
24-48 Horas

 Tabela 1 – Duração aproximada dos estádios de desenvolvimento embrionário do ouriço-do-mar

 Desenvolvimento Embrionário

     O desenvolvimento embrionário inicia-se a partir da formação do ovo e termina com a formação da Larva de pluteus. Esta fase é relativamente curta pois existe pouco material de reserva no interior do ovo.

     O desenvolvimento embrionário divide-se em 3 etapas:

  1. Segmentação;
  2. Gastrulação;
  3. Organogénese.

Segmentação

     A segmentação é o processo que leva à formação de um embrião multicelular. Inicia-se com a formação do ovo e termina com a formação da Blástula.

     A primeira divisão do ovo ocorre passados 50 a 70 minutos, dando origem a 2 blastómeros, passados mais 20 minutos formam-se 4 blastómeros e, mais tarde, formam-se os 8 blastómeros. Nesta altura, distinguem-se 2 camadas diferentes de blastómeros:

  1. Pólo animal ou hemisfério animal (camada superior);
  2. Pólo vegetativo ou hemisfério vegetal (camada inferior).

     Em seguida, as 4 células do pólo animal (representado a azul na fig.3) dividem-se dando origem a 8 células iguais (mesómeros) e as 4 células do pólo vegetativo (representado a laranja e amarelo na fig.3), por sua vez, dividem-se formando 4 células grandes (macrómeros) e 4 células pequenas (micrómeros). Nesta altura obtem-se a mórula, aglomerado de 16 células.

Figura 3 - 16 Blastómeros

     O embrião continua a dividir-se até que forma a Blástula (fig.4). Esta estrutura é delimitada por uma camada de células (Blastoderme) e apresenta uma cavidade com líquido (Blastocélio). Durante esta fase, o embrião adquire cílios.

Figura 4 - Blástula

     No final da segmentação, a membrana de fecundação rompe-se, deixando o embrião livre, capaz de se mover devido à existência dos cílios.

Gastrulação

     A gastrulação constitui a segunda fase do desenvolvimento embrionário que se inicia com a formação da Blástula e termina com a formação dos 3 folhetos (ectoderme, mesoderme e endoderme).

     Este processo inicia-se com a invaginação das células do pólo vegetativo em direção ao pólo animal (fig.5 – 1), formando uma gástrula com os folhetos ectoderme e endoderme. A ectoderme constitui o revestimento primário do corpo, enquanto a endoderme delimita o intestino primitivo (arquêntero) e constitui a boca primitiva (blastóporo).

     Posteriormente, as células do pólo vegetativo começam a migrar para o interior do blastocélio, formando o mesênquima primário (esqueleto) (fig.5 – 2). Nesta mesma altura, outras células começam a soltar-se, dando origem ao mesênquima secundário (fig. 5 – 3).

     A invaginação continua, e, consequentemente, as células da parede do arquêntero alongam-se (fig. 5 – 4) até entrar em contacto com a ectoderme (fig. 5 – 5), onde se irá formar a boca definitiva. O blatóporo (fig. 5 – 6) torna-se a abertura anal.

     A mesoderme forma-se a partir de desinvaginações laterais da endoderme.

Figura 5 - Gastrulação

Organogénese

     Durante esta fase, existe um processo de diferenciação que originará os diferentes tecidos a partir dos folhetos formados na gastrulação.

     Estes 3 folhetos vão originar vários orgãos e tecidos:

  • Ectoderme – orgãos dos sentidos e sistema nervoso;
  • Endoderme – tubo digestivo e orgãos anexos;
  • Mesoderme – músculos, esqueleto e sangue.

     O desenvolvimento embrionário termina com a formação da Larva de pluteus.

Larva de Pluteus

     Esta larva forma-se cerca de 24horas após a fecundação. Possui simetria bilateral e movimenta-se autonomamente. Nesta fase há a formação do intestino, a partir da parte central da larva.

     Ao fim de 2 meses dirige-se para o fundo do mar e atinge o estádio adulto (ouriço-do-mar), através de várias metamorfoses.

Material:

  • Vários ouriços-do-mar;
  • Microscópio ótico;
  • Solução de Cloreto de Potássio de concentração 0,5 mol;
  • Lâminas e Lamelas;
  • 1 Caixa de Petri;
  • Seringa;
  • Pipeta de Pasteur;
  • Gobelé;
  • Água do mar.

Metodologia:

  1. Injetou-se 2,o ml de KCl 0,5 M na cavidade do corpo, através da membrana que rodeia a boca;
  2. Colocou-se a face ventral para baixo sobre uma lâmina até o animal libertar os gâmetas no lado dorsal;
  3. Inverteu-se a fêmea sobre o copo com 25 ml de água do mar.
  4. Lavaram-se os óvulos, com água do mar, 3 vezes;
  5. Preparou-se uma suspensão de óvulos adicionando 5 gotas da solução concentrada de óvulos a 100 ml de água do mar.
  6. Inverteu-se o macho sobre uma caixa de Petri e recolheu-se o esperma;
  7. Cobriu-se e guardou-se o esperma num local fresco;
  8. Preparou-se uma suspensão de espermatozoides adicionando 1-2 gotas de esperma seco a 10 ml de água do mar;
  9. Transferiu-se com uma pipeta de Pasteur, uma gota de suspensão que contém óvulos para uma lâmina de vidro e observou-se a preparação ao microscópio;
  10. Repetiu-se o passo 9 para a suspensão com os espermatozoides;
  11. Adicionou-se uma gota de esperma diluído nos óvulos que se encontram na lâmina e observou-se ao microscópio;
  12. Observou-se em diferentes alturas de modo a observar-se os diferentes estádios de formação.

Resultados:

Figura 6 - Espermatozoides (Ampliação 400x)

Figura 7 - Fecundação

Figura 8 - Blastómeros

Figura 9 - Mórula

Figura 10 - Paramécias

Figura 11 - Bástula

Figura 12 - Gástrula inicial

Figura 13 - Gástrula

Figura 14 - Larva de Pluteus

Discussão:

     As figuras de 6 a 13 representam as várias fases observadas do desenvolvimento embrionário do ouriço do mar.

     Na figura 6 podemos encontrar vários espermatozoides, em que cada ponto preto corresponde a uma cabeça do gâmeta. Na figura 7 pode-se encontrar vários óvulos e espermatozoides, assim como a membrana de fecundação, uma vez que é possível encontrar uma fina camada à volta do óvulos vazia. Na figura seguinte é possível afirmar a existência de um embrião com dois blastómeros, ou seja duas células, e, à volta deste encontram-se possivelmente outros ovos de ouriço do mar, pois ainda não se encontram divididos. Na nona figura encontramos a mórula, estrutura composta por vários blastómeros e com forma semelhante a uma amora, como é  possível verificar. Na figura 10 é possível identificar Paramécias, seres eucariontes unicelulares, que se encontram a comer, óvulos e ovos que não se desenvolveram. Na figura que se segue, encontramos uma blástula com a membrana de fecundação à sua volta. É possível afirmar que se trata de uma blástula, pois tem uma forma esférica e ao olharmos com atenção podemos constatar a existência de inúmeras células no seu interior. Na décima segunda imagem encontra-se fotografada uma gástrula inicial, devido à existência de uma cavidade no seu interior. Na figura 13 pode-se ver a existência de uma gástrula, possivelmente, no inicio da invaginação, porque a membrana celular não se encontra unida numa zona.

     Finalmente, a figura 14 representa a Larva de Pluteus, devido à sua simetria bilateral.

Conclusão:

     Nesta atividade laboratorial o objetivo seria observar os gâmetas, a fecundação e as várias fases do desenvolvimento embrionário, incluindo a Larva pluteus. Devido à inexistência de ouriços do mar em condições para a realização da experiência não nos foi possível observar estas etapas em laboratório.

     Apenas conseguimos fazer a dissecação do ouriço e identificar as diversas estruturas e orgãos no interior deste animal, como por exemplo, a lanterna de Aristóteles (fig. 14), estrutura que constitui a boca do ouriço do mar, e as gónadas.

Figura 14 - Lanterna de Aristóteles

     Tivemos pena de não poder ter visto tanto os gâmetas como a fecundação, uma vez que, gostávamos de poder pôr em prática os conhecimentos adquiridos nas aulas, ou seja, poder observar algo que aprendemos apenas na teoria.

     Muitas das imagens postadas nos resultados não apresentam ampliação porque nenhum dos elementos do grupo realizou a atividade experimental. As fotografias apresentadas foram-nos disponibilizadas pelo turno que conseguiu realizar a experiência e pela professora da disciplina que fotografou as fases que coincidiam com o horário extra-curricular.

     Finalmente, é possível concluir que a fecundação e o desenvolvimento embrionário do ouriço do mar difere em algumas fases da do ser humano (tabela 2).

Ouriço-do-mar

Ser Humano

Fecundação é externa

Fecundação é interna

A gástrula apresenta uma invaginação

A gástrula não apresenta invaginações

Passa por um estado intermédio (larva)

Não passa por estados intermédios (larva)

A blástula não tem botão embrionário

A blástula tem botão embrionário
 Tabela 2 – Diferenças entre a fecundação e o desenvolvimento embrionário do ouriço do mar e do ser humano

Bibliografia:

Autores: Carolina, Cláudia, Carlos e Catarina