En la biología del desarrollo de principios del siglo XX, un campo morfogenético es una hipótesis de investigación y una región discreta de células en un embrión . [1] [2]
El término campo morfogenético conceptualiza el hallazgo científico experimental de que un grupo embrionario de células , por ejemplo, un brote de una extremidad anterior, podría trasplantarse a otra parte del embrión y, en el desarrollo individual en curso , dar lugar a una extremidad anterior en un lugar extraño del organismo. Y describe un grupo de células embrionarias capaces de responder a señales bioquímicas localizadas, llamadas campo , que conducen a la génesis de estructuras morfológicas : tejidos , órganos o partes de un organismo . [3] [4]
Las extensiones espaciales y temporales de dicha región de células madre embrionarias son dinámicas, y dentro de ella hay una colección de células interactuantes a partir de las cuales se forma un tejido, órgano o parte del cuerpo en particular. [5] Como grupo, las células dentro de un campo morfogenético en un embrión están restringidas: así, las células en un campo de extremidades se convertirán en tejido de extremidades, las de un campo cardíaco se convertirán en tejido cardíaco. [6] Las células individuales dentro de un campo morfogenético en un embrión son flexibles: así, las células en un campo cardíaco pueden ser redirigidas a través de señalización de célula a célula para reemplazar células dañadas o faltantes. [6]
El disco imaginal en las larvas es un ejemplo de una región de campo morfogenético discreto de células en un embrión de insecto. [7]
El concepto de campo morfogenético fue introducido por primera vez en 1910 por Alexander G. Gurwitsch . [1] El apoyo experimental fue proporcionado por los experimentos de Ross Granville Harrison trasplantando fragmentos de un embrión de tritón en diferentes lugares. [8]
Harrison fue capaz de identificar "campos" de células que producen órganos como extremidades, cola y branquias y demostrar que estos campos podían fragmentarse o tener células indiferenciadas añadidas y aun así resultaría una estructura final normal completa. Por lo tanto, se consideró que era el "campo" de células, en lugar de células individuales, lo que estaba modelado 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. [5] El concepto era similar al significado del término entelequia de vitalistas como Hans Adolf Eduard Driesch (1867-1941). Por lo tanto, la hipótesis del campo de la ontogenia se volvió fundamental a principios del siglo XX para el estudio del desarrollo embriológico.
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 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 la unidad básica de la ontogenia . [5] Con el descubrimiento y el mapeo de los genes de control maestro, como los genes homeobox que se descubrieron por primera vez en 1983, la preeminencia de los genes parecía asegurada.
A finales del siglo XX se "redescubrió" el concepto de campo de ontogénesis como una parte útil de la biología del desarrollo. Se descubrió, por ejemplo, que diferentes mutaciones podían causar las mismas malformaciones, lo que sugería 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. En 1996, Scott F. Gilbert propuso que el campo morfogenético era un punto intermedio entre los genes y la evolución. [5] Es decir, los genes actúan sobre campos , que a su vez actúan sobre el organismo en desarrollo. [5] Luego, en 2000, 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"). [9]
En 2005, Sean B. Carroll y sus colegas mencionan los campos morfogenéticos simplemente como un concepto propuesto por los primeros embriólogos para explicar el hallazgo de que un brote de una extremidad anterior podría trasplantarse y aún así dar lugar a una extremidad anterior; definen "campo" simplemente como "una región discreta" en un embrión. [2]