En la biología del desarrollo de principios del siglo XX, un campo morfogenético es un grupo de células capaces de responder a señales bioquímicas discretas y localizadas que conducen al desarrollo de estructuras u órganos morfológicos específicos . [1] [2] Las extensiones espaciales y temporales del campo embrionario son dinámicas, y dentro del campo hay una colección de células que interactúan a partir de las cuales se forma un órgano particular. [3] Como grupo, las células dentro de un campo morfogenético determinado están restringidas: por lo tanto, las células en un campo de extremidad se convertirán en tejido de extremidad, aquellas en un campo cardíaco se convertirán en tejido cardíaco. [4] Sin embargo, la programación celular específica de células individuales en un campo es flexible: una célula individual en un campo cardíaco puede redirigirse mediante señalización de célula a célula para reemplazar células específicas dañadas o faltantes. [4] Los discos imaginales en larvas de insectos son ejemplos de campos morfogenéticos. [5]
El concepto de campo morfogenético, fundamental a principios del siglo XX para el estudio del desarrollo embriológico, fue introducido por primera vez en 1910 por Alexander G. Gurwitsch . [6] El apoyo experimental lo proporcionaron los experimentos de Ross Granville Harrison al trasplantar fragmentos de un embrión de tritón en diferentes lugares. [7]
Harrison pudo identificar "campos" de células que producen órganos como extremidades, cola y branquias y demostrar que estos campos podrían fragmentarse o agregarse células indiferenciadas y aún así se obtendría una estructura final normal completa. Por tanto, se consideró que era el "campo" de células, más que las células individuales, el que se modelaba para el desarrollo posterior de órganos particulares. El concepto de campo fue desarrollado aún más por el amigo de Harrison, Hans Spemann , y luego por Paul Weiss y otros. [3] El concepto era similar al significado del término entelequia de vitalistas como Hans Adolf Eduard Driesch (1867-1941).
Sin embargo, en la década de 1930, el trabajo de los genetistas, especialmente Thomas Hunt Morgan , reveló la importancia de los cromosomas y los genes para controlar el desarrollo, y el surgimiento de la nueva síntesis en la biología evolutiva disminuyó la importancia percibida de la hipótesis de campo. Morgan fue un crítico particularmente duro de los campos, ya que el gen y el campo eran percibidos como competidores por el reconocimiento como unidad básica de la ontogenia . [3] Con el descubrimiento y mapeo de genes de control maestro, como los genes homeobox , la preeminencia de los genes parecía asegurada. Pero a finales del siglo XX el concepto de campo fue "redescubierto" como parte útil de la biología del desarrollo. Se descubrió, por ejemplo, que diferentes mutaciones podrían causar las mismas malformaciones, lo que sugiere que las mutaciones estaban afectando a un complejo de estructuras como una unidad, una unidad que podría corresponder al campo de la embriología de principios del siglo XX.
Scott F. Gilbert propuso que el campo morfogenético es un término medio entre los genes y la evolución. [3] Es decir, los genes actúan sobre campos, que luego actúan sobre el organismo en desarrollo. [3] Jessica Bolker describió los campos morfogenéticos no simplemente como estructuras u órganos incipientes, sino como entidades dinámicas con sus propios procesos de desarrollo localizados, que son fundamentales para el campo emergente de la biología evolutiva del desarrollo ("evo-devo"). [8] En 2005, Sean B. Carroll y sus colegas mencionan los campos morfogenéticos sólo como un concepto propuesto por los primeros embriólogos para explicar el hallazgo de que un brote de una extremidad anterior podría trasplantarse y aun así dar lugar a una extremidad anterior; definen "campo" simplemente como "una región discreta" en un embrión. [9]