Embriologia

Pegue dois ovos no início de dezembro. O primeiro está numa caixa na geladeira: casca dura, clara, gema, uma célula fecundada do tamanho de um ponto sobre a gema, e, se for posto numa chocadeira a 37,5 °C, em 21 dias sai dali um pintinho que respirou, excretou e cresceu sem nunca sair de dentro da casca. O segundo está numa poça de Planaltina depois da chuva: um grão escuro envolto numa cápsula gelatinosa e transparente, sem casca, que vira girino em poucos dias e que, se a poça secar, morre em horas. Os dois começaram exatamente do mesmo jeito, uma célula só que se dividiu em duas, quatro, oito. O que os separa é uma sequência de invenções embrionárias: uma bolsa de líquido que o embrião carrega consigo, um depósito para o lixo, uma membrana para respirar e uma casca que deixa passar ar e segura água. Com elas, a galinha, a lagartixa e a vaca puderam nascer longe da lagoa; sem elas, o sapo continua voltando à água todo verão.

Esta página acompanha esse trajeto do começo ao fim: a fecundação que junta dois gametas num zigoto; a segmentação que multiplica células sem crescer; a mórula, a blástula e a gástrula; os três folhetos de que saem pele, músculo e intestino; a diferença entre quem tem dois folhetos e quem tem três, entre quem faz a boca primeiro e quem faz o ânus primeiro, entre quem tem celoma e quem não tem; a notocorda e o tubo neural; os quatro anexos embrionários e a placenta; o ovo amniótico como conquista da terra firme; o calendário humano; os gêmeos; e, por fim, como ler um esquema de corte, que é a forma em que tudo isso aparece na prova. Seis itens reais do PAS 2 (2009, 2013, 2018, 2020 e 2024) entram comentados onde ensinam alguma coisa.

O que fica em páginas vizinhas: a meiose que fabrica os gametas está em mitose e meiose; os órgãos, os hormônios e o ciclo que preparam a fecundação e a gravidez, em sistema reprodutor; os tecidos adultos em que os folhetos se transformam, em tecidos humanos; a árvore dos filos que a embriologia ajuda a montar, em taxonomia e sistemática e em evidências da evolução. A ficha fisiológica de peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos (respiração, circulação, excreção) e a dos artrópodes terão páginas próprias; aqui esses grupos aparecem só pelo modo como nascem.

Tudo começa com dois gametas e um encontro

Um gameta é uma célula haploide, com um conjunto só de cromossomos (n), fabricada por meiose. Nos animais, os dois gametas são muito diferentes um do outro, e a diferença tem lógica. O espermatozoide é pequeno, móvel e descartável: uma cabeça com o núcleo e uma vesícula de enzimas na ponta (o acrossomo), uma peça intermediária cheia de mitocôndrias e um flagelo; na espécie humana mede uns 60 µm de comprimento, e um homem produz centenas de milhões por dia. O ovócito é grande, imóvel e caro: carrega o citoplasma, as organelas e as reservas de que o embrião vai viver nos primeiros dias; na espécie humana tem cerca de 0,1 mm de diâmetro, a maior célula do corpo, visível a olho nu como um grão de pó, e é liberado um por ciclo. Em volta dele há a zona pelúcida, uma capa de glicoproteínas, e, nos mamíferos, células foliculares que o acompanham (a corona radiata).

O resultado importa mais que a sequência: a fecundação restaura a diploidia. A meiose tinha reduzido 2n a n em cada gameta; a fusão devolve 2n ao zigoto, com metade dos cromossomos de cada genitor. É por isso que reprodução com gametas é sexuada: há dois genitores e mistura de material genético, mesmo que os dois nunca se toquem. Na assexuada não há gameta nem fusão: um indivíduo só produz cópias de si mesmo, por divisão, brotamento ou fragmentação.

Onde o encontro acontece define muito do que vem depois. Na fecundação externa, os gametas são liberados no ambiente, quase sempre na água, que os transporta e impede que sequem: é o caso da maioria dos peixes ósseos, dos anfíbios anuros (o macho abraça a fêmea no amplexo e libera os espermatozoides sobre os ovos à medida que ela os solta) e de invertebrados aquáticos como ouriços e corais. O preço é a aposta: milhões de gametas, pouquíssimos zigotos sobrevivem, e nenhum pode nascer fora da água. Na fecundação interna, o espermatozoide é depositado dentro do corpo da fêmea e o encontro acontece ali: répteis, aves, mamíferos, insetos, tubarões (os machos têm clásperes, apêndices das nadadeiras pélvicas) e, surpresa frequente em prova, a maioria das salamandras, em que o macho deposita um pacote de espermatozoides (espermatóforo) que a fêmea recolhe, sem cópula. Fecundação interna não exige terra firme, mas é a condição para ela: um zigoto formado dentro do corpo pode receber casca, membranas e reservas antes de sair.

Depois do zigoto, há três lugares em que o embrião pode se desenvolver. No animal ovíparo, o ovo é posto e o embrião se desenvolve fora do corpo materno, às custas do vitelo (peixes, anfíbios, a maioria dos répteis, todas as aves, os mamíferos monotremados). No ovovivíparo, o ovo fica retido no corpo da mãe até eclodir, mas o embrião continua vivendo do vitelo, sem trocas com a mãe (muitos tubarões, a jararaca e outras serpentes, alguns lagartos). No vivíparo, o embrião se nutre do corpo materno, por placenta ou estrutura equivalente, e nasce sem ovo (mamíferos marsupiais e placentários; alguns tubarões e lagartos também chegaram lá por caminhos próprios). E há ainda a pergunta de como o filhote sai: no desenvolvimento direto, nasce um indivíduo com a forma do adulto, só menor (réptil, ave, mamífero); no indireto, nasce uma larva, diferente do adulto em forma e modo de vida, que passa por metamorfose (o girino do sapo, a lagarta da borboleta, a larva pluteus do ouriço).

O vitelo decide como o ovo se divide

O vitelo é a reserva do ovo: proteínas, lipídios e fosfolipídios estocados no citoplasma do ovócito para alimentar o embrião até que ele consiga comer ou receber alimento de fora. Quanto vitelo um ovo carrega, e onde ele fica, depende de quanto tempo o embrião vai passar fechado em si mesmo. O embrião de um mamífero placentário logo se liga à mãe e precisa de muito pouco; o de uma ave passa três semanas numa casca fechada e precisa de uma gema inteira. A quantidade e a distribuição do vitelo são o primeiro critério de classificação dos ovos, e elas determinam o segundo, o padrão da primeira divisão.

Os nomes das clivagens dizem o que acontece. Holoblástica (do grego holos, inteiro) é a clivagem em que o sulco de divisão atravessa o ovo todo; meroblástica (meros, parte) é a que só divide uma parte, porque o vitelo é tanto que o sulco não consegue atravessá-lo. Em todos os ovos há dois polos: o polo animal, onde está o núcleo e onde o citoplasma é mais ativo, e o polo vegetativo, onde o vitelo se acumula. Na rã, o polo animal é a metade escura (pigmentada) do ovo e o vegetativo, a metade clara e pesada, que fica voltada para baixo; a diferença de tamanho entre as células das duas metades, visível ao microscópio, é a clivagem desigual na prática. Na galinha, o “ovo” que você compra é um único ovócito gigante: a gema é o vitelo, e o embrião se forma a partir de um disco de citoplasma de uns 3 mm de diâmetro sobre ela (a cicatrícula, o pontinho esbranquiçado que se vê na gema).

Exemplo resolvido. Um texto descreve o ovo de uma espécie como “rico em vitelo, concentrado no polo vegetativo, com o citoplasma ativo reduzido a um disco sobre a reserva”, e pergunta o tipo de ovo, o padrão de clivagem e um grupo em que isso ocorre. Vitelo abundante e disco de citoplasma no polo animal é a definição de ovo telolécito; se só o disco se divide, a clivagem é meroblástica discoidal; aves, répteis e peixes são os grupos de referência. Conferência: se a descrição dissesse “vitelo concentrado embaixo, mas a divisão atravessa o ovo inteiro e gera células grandes embaixo e pequenas em cima”, seria heterolécito com clivagem holoblástica desigual, o ovo de rã. O que distingue os dois é se o sulco atravessa o ovo ou não.

Segmentação: muitas células, o mesmo volume

Formado o zigoto, começa a segmentação (ou clivagem): uma série de mitoses rápidas e seguidas, sem a fase de crescimento que as células comuns têm entre uma divisão e outra. Cada divisão produz células chamadas blastômeros, e cada rodada deixa os blastômeros com metade do tamanho da rodada anterior. O embrião ganha células e não ganha volume: depois de uma divisão são 2 células; depois de duas, 4; depois de três, 8, e assim por diante, $2^n$ células depois de $n$ divisões, cada uma com $1/2^n$ do volume do zigoto. Na espécie humana, a primeira divisão acontece cerca de 30 horas depois da fecundação, e o embrião de 8 células do terceiro dia ainda cabe dentro da mesma zona pelúcida em que o ovócito estava.

A segmentação leva a dois estágios com nome. A mórula (do latim morula, amorinha) é o maciço compacto de 16 a 32 células parecido com a fruta; na espécie humana corresponde ao terceiro e ao quarto dia, quando o embrião chega ao útero. A blástula é o estágio seguinte: as células se organizam numa esfera oca, com uma cavidade cheia de líquido no meio, a blastocele. A blástula não tem folhetos, não tem intestino, não tem eixo: é uma bola de células com um espaço dentro.

Nos mamíferos, a blástula tem nome próprio e uma organização a mais. O blastocisto tem duas populações de células. Por fora, uma camada única chamada trofoblasto, que não vai formar o embrião: forma o cório e, depois, a parte fetal da placenta, e é ela que produz o hormônio que os testes de gravidez detectam. Por dentro, encostado num lado da cavidade, um grupo chamado embrioblasto ou massa celular interna, de onde sai o embrião propriamente dito e os outros anexos. Na espécie humana, o blastocisto está pronto por volta do quinto dia; sai da zona pelúcida e, entre o sexto e o sétimo dia, o trofoblasto se gruda ao endométrio e começa a cavar nele: é a nidação (implantação), concluída por volta do décimo ao décimo segundo dia. As células do embrioblasto são as células-tronco embrionárias dos laboratórios: totipotentes nas primeiras divisões, pluripotentes no blastocisto, capazes de dar qualquer tecido do corpo.

Exemplo resolvido. Um zigoto de anfioxo, com volume $V$, passa por seis divisões de segmentação sem crescimento. Quantos blastômeros há, e qual é o volume de cada um? Seis divisões: $2^6 = 64$ células. Se o volume total não muda, cada uma tem $V/64$. Conferência: na sétima divisão seriam 128 células de $V/128$; o produto número de células × volume de cada uma é sempre $V$. Se uma questão disser que depois de seis divisões o embrião tem 12 células, há erro, porque a segmentação dobra a contagem a cada rodada (o número real pode ser um pouco diferente de uma potência de 2, porque nem todas as células se dividem no mesmo instante, mas nunca fica tão abaixo).

A gástrula inventa o intestino e os folhetos

A blástula é uma esfera; o animal é um tubo com camadas. A passagem de uma coisa à outra é a gastrulação, o movimento de células mais importante de toda a embriologia, e a frase que a resume é do embriologista Lewis Wolpert: não é o nascimento, nem o casamento, nem a morte, mas a gastrulação que é o momento verdadeiramente importante da vida. Na gastrulação, parte da parede da blástula migra para dentro e o embrião ganha, ao mesmo tempo, o intestino primitivo e as camadas de células de que todos os tecidos vão derivar.

O modelo didático é o anfioxo, um cordado marinho de ovo oligolécito. A parede do polo vegetativo da blástula se dobra para dentro, como se você empurrasse uma bola de borracha com o polegar: é a invaginação (ou embolia). A esfera vira um cálice de parede dupla. A nova cavidade interna é o arquêntero, o intestino primitivo; a abertura por onde ele se comunica com o exterior é o blastóporo; a blastocele, apertada entre as duas camadas, quase desaparece. A camada de fora é a ectoderma; a de dentro, que reveste o arquêntero, é a endoderma. A terceira camada, a mesoderma, nasce entre as duas: no anfioxo e nos equinodermos, por bolsas que se evaginam do teto do arquêntero (enterocelia); na maioria dos invertebrados, por uma massa de células que se solta junto ao blastóporo e depois se fende por dentro (esquizocelia). Nos amniotas (répteis, aves e mamíferos), o mesoderma se origina da linha primitiva, um sulco no disco embrionário por onde as células mergulham, e o celoma se abre depois por uma fenda na lâmina lateral do mesoderma; nos anfíbios, as células que vão formar o mesoderma involuem pelo lábio do blastóporo, como se descreve a seguir.

Nem todo animal gastrula por invaginação. No ovo heterolécito da rã, as células grandes e cheias de vitelo do polo vegetativo não conseguem dobrar; são as células pequenas do polo animal que crescem por cima delas, como um gorro que desce sobre a cabeça (epibolia), e o arquêntero se forma por uma fenda, o lábio dorsal do blastóporo, por onde as células mergulham e involuem. Nos ovos telolécitos de aves e répteis e nos mamíferos, não há esfera para dobrar: o embrião é um disco, e a gastrulação é a formação da linha primitiva, por onde as células da superfície migram para baixo e se espalham como mesoderma e endoderma. O resultado é sempre o mesmo, uma gástrula com três folhetos, e é esse resultado que a prova cobra.

Blastóporo: boca ou ânus? Protostômios e deuterostômios

O blastóporo é um buraco que precisa virar alguma coisa. Nos animais triblásticos ele tem dois destinos possíveis, e esse detalhe divide o reino animal em duas linhagens. Nos protostômios (protos, primeiro; stoma, boca), o blastóporo dá origem à boca, e o ânus se abre depois na extremidade oposta: platelmintos, nematódeos, anelídeos, moluscos e artrópodes. Nos deuterostômios (deuteros, segundo), o blastóporo dá origem ao ânus, e a boca se abre depois: equinodermos (ouriços, estrelas-do-mar) e cordados, inclusive nós. É uma das ironias preferidas dos professores: pela embriologia, o ser humano é parente mais próximo do ouriço-do-mar do que do polvo, e a primeira abertura do nosso corpo foi o ânus.

A divisão vem acompanhada de outras diferenças que aparecem em questões de vestibular. Nos protostômios, a clivagem costuma ser espiral (cada camada de blastômeros fica deslocada em relação à de baixo) e determinada (o destino de cada célula é fixado cedo; separe os dois primeiros blastômeros e cada um dá meio embrião); o mesoderma e o celoma se formam por esquizocelia. Nos deuterostômios, a clivagem é radial (as camadas se empilham alinhadas) e indeterminada (cada um dos primeiros blastômeros, separado, dá um embrião inteiro, o que é a base biológica dos gêmeos idênticos); o mesoderma vem de bolsas do arquêntero nos grupos mais basais. A genética molecular confirmou a separação em duas grandes linhagens e a refinou: dentro dos protostômios, hoje se distinguem os que mudam de cutícula (Ecdysozoa: nematódeos e artrópodes) dos que têm larva trocófora ou lofóforo (Lophotrochozoa: anelídeos e moluscos). Para a prova, o que decide é o destino do blastóporo.

O celoma: a cavidade que organiza o corpo

Com três folhetos, surge a pergunta sobre o espaço entre a parede do corpo e o intestino. O celoma é uma cavidade corporal inteiramente revestida por mesoderma: a sua parede externa reveste por dentro a parede do corpo, e a interna reveste por fora o tubo digestório e os órgãos; na espécie humana as cavidades pleural, pericárdica e peritoneal são celoma, e o peritônio é o seu revestimento mesodérmico. O celoma não é uma cavidade qualquer: é cheio de líquido, e esse líquido faz várias coisas de uma vez. Serve de esqueleto hidrostático (a minhoca avança contraindo músculos contra o líquido incompressível dos seus segmentos); permite que o intestino se mova sem depender da parede do corpo; dá espaço para órgãos crescerem e se dobrarem; e em muitos animais transporta nutrientes, gases e excretas (o líquido celomático). Pela relação com o celoma, os triblásticos se dividem em três planos de corpo.

Dois detalhes evitam erros. Primeiro, o celoma pode ser reduzido sem deixar de existir: nos artrópodes e na maioria dos moluscos, a cavidade principal do corpo é a hemocele, por onde circula o sangue (a circulação aberta deles), e o celoma verdadeiro fica restrito a pequenas cavidades em volta do coração e das gônadas; esses animais são celomados mesmo assim. Segundo, nos anelídeos e nos cordados o celoma e o mesoderma são repartidos em segmentos repetidos ao longo do corpo, a metameria; os anéis da minhoca e as vértebras, as costelas e os músculos intercostais do nosso tronco são metameria. É a repetição de segmentos que dá a esses animais a versatilidade de movimento que uma lombriga, com um pseudoceloma contínuo, não tem.

Neurulação: a notocorda manda e a ectoderma obedece

Nos cordados, a gástrula faz uma coisa a mais, e é ela que define o grupo. Do mesoderma dorsal, logo abaixo da linha média do dorso, condensa-se um bastão flexível de células, a notocorda, o eixo de sustentação do embrião e a estrutura que dá nome ao filo. No anfioxo ela persiste a vida inteira; nos vertebrados é substituída pela coluna vertebral, e dela sobra, no adulto, o núcleo pulposo dos discos intervertebrais, a parte gelatinosa que se desloca numa hérnia de disco.

A notocorda não é só esqueleto: é um emissor de sinais. As moléculas que ela secreta fazem a ectoderma que está logo acima dela se espessar numa placa neural; a placa afunda num sulco neural; as bordas do sulco se erguem como pregas neurais e se fecham por cima, formando o tubo neural, que se destaca da ectoderma e fica por dentro. É a neurulação, e o embrião nesse estágio é a nêurula. O tubo neural é o sistema nervoso central inteiro: a extremidade anterior se dilata e vira o encéfalo; o resto vira a medula espinhal; a cavidade do tubo persiste como os ventrículos cerebrais e o canal central da medula, cheios de líquido cefalorraquidiano. Da crista das pregas, no momento em que o tubo se fecha, uma população de células se solta e migra pelo embrião inteiro: são as cristas neurais, de que vêm os neurônios sensitivos e os gânglios do sistema nervoso periférico, as células de Schwann, a medula das suprarrenais, os melanócitos da pele e boa parte dos ossos e cartilagens da face. Ao lado da notocorda, o mesoderma se organiza em blocos pareados, os somitos, que vão dar as vértebras, os músculos esqueléticos do tronco e a derme do dorso; é a metameria dos cordados em formação.

Esse “a notocorda manda” tem nome na história da ciência: indução embrionária. Em 1924, Hans Spemann e Hilde Mangold, em Freiburg, transplantaram o lábio dorsal do blastóporo de uma gástrula de salamandra para o ventre de outra e obtiveram um segundo embrião, com tubo neural e tudo, formado por células da hospedeira. O pedaço transplantado não virou o segundo embrião: induziu a vizinhança a virar. Spemann chamou a região de organizador e recebeu o Nobel de 1935 (Mangold morrera num acidente doméstico em 1924, antes de a tese ser publicada). A lição geral é que o destino de uma célula embrionária depende dos sinais que ela recebe das vizinhas, não só do que ela herdou na segmentação.

De que folheto vem cada parte do corpo

Depois da neurulação, o embrião entra na organogênese: cada folheto se diferencia em órgãos e tecidos. A regra geral é fácil de guardar pela posição: a ectoderma, que está por fora, forma o que fica em contato com o mundo (pele) e o que nasceu dela por dobradura (sistema nervoso); a endoderma, que reveste o arquêntero, forma o revestimento do tubo digestório e tudo o que brota dele (fígado, pâncreas, pulmões, tireoide); a mesoderma, no meio, forma o que preenche o corpo (músculo, osso, sangue, rins, gônadas, coração).

Dois detalhes derrubam distraídos. A pele vem de dois folhetos: a epiderme é ectoderma, a derme é mesoderma. E um órgão pode ter partes de origens diferentes: no dente, o esmalte é ectodérmico e a dentina e a polpa vêm das cristas neurais; nas suprarrenais, o córtex é mesodérmico e a medula, ectodérmica (crista neural); no pulmão, o epitélio dos alvéolos é endodérmico e o tecido conjuntivo e os vasos em volta são mesodérmicos. Quando um item diz “o pulmão deriva da endoderma”, está pensando no epitélio, e a banca costuma aceitar; quando diz “o sangue deriva da endoderma” ou “os músculos derivam da ectoderma”, está errado sem desculpa.

Quatro anexos, quatro funções

Os embriões dos vertebrados não se desenvolvem nus. Em volta deles, as mesmas células dos folhetos constroem membranas que não vão fazer parte do corpo do animal: os anexos embrionários. Eles alimentam, protegem, respiram e limpam por conta do embrião até que ele tenha intestino, pele, pulmão e rim funcionando. Há quatro, e a prova testa os quatro pelo mesmo truque, trocar a função de um pelo de outro; por isso vale guardar cada um com a sua ficha completa, inclusive de onde vem.

Exemplo resolvido. Um pesquisador que monitora ninhos de tartaruga-da-amazônia abre, com autorização, um ovo de casca flexível com cerca de 40 dias de incubação e anota quatro estruturas, numeradas de 1 a 4: (1) uma bolsa transparente, cheia de líquido, colada ao embrião; (2) uma massa amarela, já reduzida, coberta por uma rede de vasos; (3) uma membrana rosada e muito vascularizada, achatada contra a face interna da casca, com um grumo branco e pastoso no fundo; (4) uma película fina que forra a casca por dentro e envolve todo o conjunto. Qual é cada anexo? Use a posição e o conteúdo. A bolsa que envolve o embrião de perto (1) é o âmnio; o líquido é o seu “lago” portátil. A massa amarela com vasos (2) é o vitelo dentro da vesícula vitelínica, e os vasos são os vitelínicos, que levam o alimento ao embrião. A membrana que se expandiu contra a casca (3) é o alantoide; o grumo branco é o ácido úrico que o embrião acumulou, porque não tem como lançar excretas para fora, e a vascularização mostra que ela também respira, fundida ao cório, pelos poros da casca. A película que forra tudo (4) é o cório, a membrana mais externa. Conferência: as quatro tarefas de um ovo fechado (flutuar protegido, comer, guardar o lixo, respirar) ficaram cada uma com um anexo, sem repetição; se duas caíssem no mesmo, uma etiqueta estaria trocada. E o contraste que fecha o raciocínio: numa ova de peixe só existe o anexo 2; a água em volta faz o serviço dos outros três, e é por isso que a ova não sobrevive fora dela.

A placenta troca sem misturar

Nos mamíferos placentários, o ovo não tem casca nem vitelo em quantidade, e o conjunto de anexos é reaproveitado para outra solução: trazer a mãe para dentro do problema. A placenta é um órgão temporário formado por duas partes de origens diferentes: a parte fetal, o cório (reforçado pelos vasos do alantoide), que emite milhares de projeções ramificadas, as vilosidades coriônicas; e a parte materna, o endométrio modificado do útero, em que as vilosidades se enterram. Na espécie humana, o sangue materno extravasa dos vasos do endométrio e banha as vilosidades diretamente, em lagos de sangue (os espaços intervilosos); dentro das vilosidades correm os capilares fetais. Entre o sangue da mãe e o sangue do filho ficam poucas camadas de células, a barreira placentária, e tudo o que passa de um para o outro atravessa essas camadas por difusão ou por transporte: os dois sangues nunca se misturam. Se misturassem, a mãe e o filho de tipos sanguíneos diferentes se aglutinariam; é justamente porque não se misturam que a incompatibilidade Rh só vira problema quando a placenta se rompe no parto.

O que a placenta faz: respira pelo feto (O₂ entra, CO₂ sai), alimenta (glicose, aminoácidos, lipídios, vitaminas, minerais), excreta (ureia e outros resíduos passam para a mãe, que os elimina pelos rins), protege parcialmente (anticorpos IgG da mãe atravessam e dão ao recém-nascido meses de imunidade passiva) e secreta hormônios: hCG no começo, para manter o corpo lúteo, e, a partir do fim do primeiro trimestre (por volta da 10.ª semana), a própria progesterona e os estrogênios que mantêm a gravidez, assumindo a tarefa do corpo lúteo. O que a placenta não barra: álcool, nicotina, monóxido de carbono, muitos medicamentos e drogas, e vários agentes infecciosos, como o vírus da rubéola, o citomegalovírus, o HIV, o Zika, o Toxoplasma gondii e a bactéria da sífilis. A epidemia de microcefalia de 2015 e 2016 no Nordeste brasileiro foi a demonstração mais dolorosa: o Zika atravessa a placenta e destrói células do encéfalo em formação, e o Brasil foi o primeiro país a estabelecer o vínculo entre a infecção na gestante e a malformação, confirmado pela Fiocruz e pelo Ministério da Saúde no fim de 2015.

O cordão umbilical é a estrada entre os dois. Tem três vasos envolvidos numa geleia: duas artérias umbilicais, que levam do feto para a placenta sangue pobre em oxigênio e rico em resíduos, e uma veia umbilical, que traz da placenta para o feto sangue rico em oxigênio e nutrientes. A nomenclatura inverte o hábito: aqui a veia carrega o sangue oxigenado, porque artéria e veia são definidas pelo sentido (sai do coração; volta ao coração), não pela carga de oxigênio. O cordão deriva do pedículo do embrião, com os vasos do alantoide e o resto da vesícula vitelínica dentro dele.

O ovo amniótico libertou os vertebrados da água

Peixes e anfíbios são anamniotas: o seu ovo tem um anexo só, a vesícula vitelínica, e não tem casca. Esse ovo depende da água para tudo: para não secar, para ser fecundado (a fecundação é externa), para diluir a amônia que o embrião excreta e para receber oxigênio dissolvido. O anfíbio adulto pode caminhar pela mata, mas precisa voltar à água para se reproduzir, e por isso os sapos cantam nas lagoas quando chove. Os répteis resolveram o problema no Carbonífero, há cerca de 320 milhões de anos, com uma invenção que as aves e os mamíferos herdaram: o ovo amniótico. É o ovo com os quatro anexos e, nos ovíparos, uma casca em volta.

A casca é a parte da mãe. Nos répteis é geralmente flexível, de aspecto de pergaminho; nas aves é rígida, de carbonato de cálcio; nas duas é atravessada por milhares de poros microscópicos que deixam passar o oxigênio e o gás carbônico e seguram a maior parte da água. Por dentro da casca, duas membranas e, na extremidade romba, a câmara de ar, que cresce com a perda de água durante a incubação. O albúmen (a clara) é água e proteína: fonte de água para o embrião e amortecedor; a calaza, os dois cordões torcidos que seguram a gema no centro. A gema é o vitelo. E sobre ela, do tamanho de um ponto, o embrião, que vai fabricar os quatro anexos e, com eles, respirar pelo cório e pelo alantoide, beber do albúmen, comer da gema, guardar o ácido úrico no alantoide e flutuar no âmnio. Com o ovo amniótico, a fecundação tem de ser interna (a casca é posta depois) e o desenvolvimento passa a ser direto: não há larva aquática, e o filhote sai com a forma do adulto.

Vale a comparação com as plantas. As briófitas e as pteridófitas precisam de água para que o gameta masculino nade até o feminino, como os anfíbios; as gimnospermas inventaram o grão de pólen e a semente, que carregam o embrião com reserva e proteção para longe da água. A semente é, para a planta, o que o ovo amniótico é para o vertebrado: a mesma resposta ao mesmo problema, dada por grupos que não têm parentesco próximo. Em questões de vestibular, “gimnospermas e répteis” é o par que a independência da água junta.

Os mamíferos aparecem três vezes nessa tabela porque resolveram o nascimento de três maneiras. Os monotremados (o ornitorrinco e as equidnas, da Austrália e da Nova Guiné) ainda põem ovos amnióticos de casca mole, incubam e, depois da eclosão, alimentam o filhote com leite que escorre por poros da pele, sem mamilos. Os marsupiais (cangurus, coalas e, no Brasil, os gambás ou saruês, as cuícas e as catitas) têm placenta rudimentar, feita da vesícula vitelínica, e gestação curtíssima: a de um gambá dura cerca de 13 dias, e o filhote nasce vivo, do tamanho de um grão de feijão e sem terminar de se formar; rasteja até o marsúpio, a bolsa, gruda-se a uma teta e completa ali, mamando por meses, o desenvolvimento que os placentários fazem no útero. Os placentários (do rato ao elefante, do tamanduá-bandeira ao ser humano) têm a placenta corioalantoica e gestação longa, com o filhote nascendo pronto para respirar e mamar.

O item mais citado da embriologia no PAS 2 é o 52 de 2018, sobre um texto a respeito do mapeamento mundial dos répteis: “A vantagem evolutiva da reprodução de anfíbios e répteis na água em áreas úmidas de florestas tropicais se deve ao surgimento do ovo amniótico, que promove o desenvolvimento embrionário direto”. Gabarito E, e o erro é duplo. O anfíbio não tem ovo amniótico, e é exatamente por isso que se reproduz na água, com larva; o réptil tem o ovo amniótico, e é exatamente por isso que não precisa da água para se reproduzir. O item junta os dois grupos, dá o ovo a quem não tem e põe na água quem foi libertado dela. A parte correta da frase, “o ovo amniótico promove o desenvolvimento direto”, serve de isca. No sentido oposto, o item 64 do PAS 2 de 2020, sobre a Serra da Canastra, afirmou que “o tamanduá-bandeira e o veado-campeiro são exemplos de mamíferos placentários”, gabarito C: os dois são placentários, como todos os mamíferos brasileiros que não são gambás ou cuícas.

A embriologia humana no calendário

A espécie humana percorre as mesmas etapas, com datas que a prova pode cobrar. Conte os dias a partir da fecundação (os obstetras contam a partir da última menstruação, duas semanas antes; por isso “40 semanas de gravidez” correspondem a 38 semanas de desenvolvimento).

A divisão em período embrionário (até a oitava semana) e período fetal (da nona em diante) não é burocracia. É no período embrionário que os órgãos se formam, e por isso ele é o intervalo de maior sensibilidade a agentes que causam malformações, os teratógenos: álcool, talidomida, rubéola, Zika, radiação, falta de ácido fólico. Um agente que age na sexta semana pode impedir a formação de um órgão; o mesmo agente na trigésima semana atrapalha o crescimento, mas encontra o órgão já feito. A talidomida, vendida contra enjoo nos anos 1950 e 1960, causou encurtamento dos membros em milhares de bebês justamente porque era tomada no início da gravidez, nas semanas em que os brotos dos membros se formam.

Gêmeos: um zigoto ou dois?

Toda gestação dupla responde a uma pergunta: houve um zigoto ou dois? Os gêmeos bivitelinos (dizigóticos, fraternos) vêm de dois ovócitos, liberados no mesmo ciclo, cada um fecundado por um espermatozoide diferente. São dois zigotos, dois embriões, duas placentas (que podem se fundir se as nidações forem vizinhas), e geneticamente são irmãos comuns que dividiram o útero: compartilham em média metade dos genes e podem ter sexos diferentes. A frequência de gêmeos bivitelinos varia com a hereditariedade materna, com a idade da mãe e com os tratamentos de fertilidade, que estimulam a liberação de mais de um ovócito; por isso ela subiu em todo o mundo desde os anos 1980.

Os gêmeos univitelinos (monozigóticos, “idênticos”) vêm de um único ovócito fecundado por um único espermatozoide: um zigoto, que em algum momento das primeiras duas semanas se separa em dois embriões. Como os dois têm o mesmo genoma, são sempre do mesmo sexo e muito parecidos (não idênticos: impressões digitais, pintas e mutações adquiridas depois da separação diferem). A sua frequência é quase constante no mundo inteiro, uns 3 a 4 em cada 1 000 nascimentos, o que sugere que a separação é um acidente do desenvolvimento, não uma herança. Os casos de três ou mais podem combinar os dois mecanismos.

O momento da separação decide quantas membranas os univitelinos vão dividir, e essa cronologia é tema clássico de questão. Se a separação acontece antes do terceiro dia, ainda na segmentação, cada embrião forma o seu próprio blastocisto: dois córios, dois âmnios, duas placentas, como se fossem bivitelinos (cerca de um quarto a um terço dos univitelinos). Se acontece entre o quarto e o oitavo dia, o blastocisto já existe e é a massa celular interna que se divide: um só cório e uma só placenta, mas dois âmnios (a maioria, perto de dois terços). Se acontece depois do oitavo dia, com o âmnio já formado, os dois embriões dividem a mesma bolsa amniótica (raro, cerca de 1 %, com risco de os cordões se enrolarem). E se a separação começa depois do décimo terceiro dia e não se completa, os embriões ficam unidos por alguma parte do corpo: são os gêmeos siameses (xifópagos), um caso em cerca de 50 a 100 mil nascimentos.

O item 126 do PAS 2 de 2009 afirmou que “a formação de gêmeos univitelinos na espécie humana resulta da fecundação de um único óvulo por dois espermatozoides”. Gabarito E, por dois motivos acumulados. Um ovócito fecundado por dois espermatozoides não forma gêmeo nenhum: forma um zigoto triploide (3n), inviável, e o bloqueio da polispermia existe para impedir isso. E os univitelinos resultam de um zigoto normal, com um núcleo paterno e um materno, que se separa depois. “Um óvulo e dois espermatozoides” é um erro de fecundação; “dois óvulos e dois espermatozoides” são bivitelinos; “um óvulo e um espermatozoide, e depois a separação” são univitelinos.

Exemplo resolvido. Um ultrassom de uma gestação dupla mostra uma única placenta, uma membrana fina separando os dois embriões (dois âmnios) e dois fetos do mesmo sexo. O que se pode concluir? Uma placenta e um cório com dois âmnios é o padrão de univitelinos que se separaram entre o quarto e o oitavo dia, no blastocisto. O mesmo sexo é compatível, mas não prova nada sozinho (bivitelinos têm 50 % de chance de serem do mesmo sexo). Conferência pela exceção: dois córios e duas placentas não permitiriam decidir, porque tanto bivitelinos quanto univitelinos separados antes do dia 3 têm esse padrão; já um só cório é exclusivo de univitelinos, porque dois zigotos nunca compartilham cório.

Como ler um esquema de corte

A embriologia chega à prova como figura: um corte de blástula, uma gástrula em forma de cálice, um corte de nêurula, um ovo aberto, uma placenta esquemática. A figura vem sem nomes ou com setas numeradas, e a pergunta é “o que é a estrutura 3”. Uma rotina de quatro perguntas resolve a maioria.

1. É uma esfera, um cálice ou um tubo? Esfera maciça de células é mórula; esfera oca é blástula (a cavidade é a blastocele, não confunda com arquêntero). Esfera com uma parede dobrada para dentro, formando um saco interno aberto para fora, é gástrula: o saco é o arquêntero, a abertura é o blastóporo, a camada externa é ectoderma e a interna, endoderma; se houver uma terceira camada entre elas, é mesoderma. Um corte com um tubo dorsal acima de um bastão, acima de um tubo ventral, é nêurula: tubo neural, notocorda, intestino, nessa ordem de cima para baixo, com os somitos aos lados.

2. Onde está o vitelo? Células pequenas em cima e grandes embaixo é ovo heterolécito (rã); um disco de células sobre uma massa enorme é telolécito (ave); células todas iguais é oligolécito (anfioxo, mamífero). O vitelo diz qual animal é e, portanto, qual modo de gastrulação esperar.

3. É um ovo ou uma placenta? Num ovo em corte, a bolsa que envolve o embrião de perto é o âmnio; a que envolve o vitelo é a vesícula vitelínica; a que brota do ventre do embrião e se espalha contra a casca é o alantoide; a membrana mais externa de todas, sob a casca, é o cório. Numa placenta, os ramos que mergulham no sangue materno são as vilosidades coriônicas; o cordão com três vasos é o cordão umbilical; a bolsa em volta do feto é o âmnio.

4. Qual é o “de cima para baixo”? Nas figuras de nêurula, o dorso fica em cima: tubo neural, depois notocorda, depois intestino. Num ovo de ave, a câmara de ar fica na extremidade romba. Num blastocisto, a massa celular interna fica encostada num polo, e o trofoblasto é a camada de fora. Saber a ordem evita trocar notocorda por tubo neural, que é o erro mais comum nesse tipo de figura.

O item 87 do PAS 2 de 2013, sobre um texto a respeito da perda de biodiversidade, mostrou um outro tipo de leitura, a de ficha: “Em Amphibia, os indivíduos da ordem Anura apresentam fecundação externa, e os da ordem Gymnophiona, fecundação interna, e ambos têm fase larval” (o caderno grafa “Giminophiona”). Gabarito C no gabarito oficial preliminar, o único publicado para essa prova. A frase exige três fichas: anuros (sapos, rãs, pererecas), fecundação externa no amplexo; gimnofionos (as cobras-cegas ou cecílias, anfíbios sem pernas que vivem enterrados), fecundação interna, com um órgão copulador do macho; e a fase larval, marca do desenvolvimento indireto dos anfíbios, presente nos girinos dos anuros e nas larvas aquáticas das cecílias que põem ovos. Esse terceiro ponto é discutível: muitas cecílias são vivíparas ou têm desenvolvimento direto, e o filhote já nasce formado; a banca tratou a larva como característica do grupo, e é por esse critério que o item deve ser julgado. O que ele testa, no fundo, é se você sabe que fecundação externa não é regra para todo anfíbio: a classe tem os três modos.

Os erros que mais custam item

Dar o ovo amniótico a quem não tem. Anfíbio não tem âmnio, por isso volta à água; réptil tem, por isso dispensa a água (2018/52). Peixe ósseo também não tem. Quem tem: répteis, aves, mamíferos.

Trocar a etiqueta de um anexo. Reserva é vesícula vitelínica; proteção e líquido é âmnio; excretas e respiração é alantoide; membrana externa e trocas é cório. Um item pode descrever três certos e trocar o quarto; leia um a um.

Confundir ovo com vivíparo. Marsupial não desenvolve ovo na bolsa (2024/78); monotremado põe ovo; placentário gesta no útero. Ovovivíparo retém o ovo, mas o embrião vive do vitelo, não da mãe.

Chamar fecundação externa de reprodução assexuada. Há gametas e fusão: é sexuada (2024/87). Assexuada é sem gameta.

Fazer o embrião crescer na segmentação. O número de células dobra, o volume total não muda; os blastômeros ficam menores.

Misturar o sangue na placenta. Trocas por difusão através das vilosidades; os sangues ficam separados.

Trocar a origem dos folhetos. Sistema nervoso e epiderme, ectoderma; músculo, osso, sangue, rim, mesoderma; revestimento do tubo digestório, fígado, pâncreas, pulmão, endoderma. A pele tem dois folhetos.

Inventar gêmeos com dois espermatozoides. Univitelinos: um zigoto que se separa; bivitelinos: dois ovócitos e dois espermatozoides (2009/126). Dois espermatozoides num ovócito dá triploidia, não gêmeo.

Celoma de origem endodérmica, ou presente em platelminto. Celoma é cavidade revestida por mesoderma; platelminto é acelomado; nematódeo, pseudocelomado.

Blastóporo vira boca nos vertebrados. Vira ânus: somos deuterostômios. Boca primeiro é coisa de anelídeo, molusco, artrópode.

Um minuto de história

Aristóteles abriu ovos de galinha em dias sucessivos e descreveu, no século IV a.C., o coração pulsando antes de qualquer outro órgão. William Harvey, em 1651, pôs na capa do seu tratado a frase ex ovo omnia, tudo vem de um ovo, numa época em que se acreditava que o embrião já estava pré-formado em miniatura no sêmen ou no ovo e apenas crescia. Caspar Friedrich Wolff, em 1759, mostrou que os órgãos do pinto se formam a partir de camadas que não existiam antes, a epigênese, que acabou vencendo. Christian Pander, em 1817, descreveu as três camadas do embrião de galinha, e Karl Ernst von Baer, que descobriu o ovócito dos mamíferos em 1827, generalizou os folhetos para os vertebrados e formulou a regra de que os embriões de animais diferentes se parecem mais quanto mais jovens, divergindo depois: o embrião de galinha tem fendas faríngeas e cauda como o de um peixe, antes de virar ave. Ernst Haeckel exagerou a ideia em 1866 na “lei biogenética”, segundo a qual o desenvolvimento de cada indivíduo repetiria a evolução da espécie; a lei caiu, mas a semelhança dos embriões iniciais permaneceu como uma das evidências da ancestralidade comum.

O século XX perguntou “como”. Hans Driesch separou os dois primeiros blastômeros de um ouriço-do-mar em 1891 e obteve duas larvas inteiras: o embrião se regula, não é um mosaico pré-dividido. Spemann e Mangold acharam o organizador em 1924. A partir dos anos 1980, Christiane Nüsslein-Volhard, Eric Wieschaus e Edward Lewis identificaram na mosca-das-frutas os genes que desenham o plano do corpo, segmento por segmento (Nobel de 1995), e descobriu-se que os mesmos genes, os genes Hox, ordenam o eixo do corpo em todos os animais bilaterais, da mosca ao ser humano. E a embriologia virou medicina: Louise Brown, a primeira pessoa concebida por fecundação in vitro, nasceu em 25 de julho de 1978 (Nobel para Robert Edwards em 2010); no Brasil, Anna Paula Caldeira nasceu em Curitiba em 7 de outubro de 1984. Hoje, embriões de cinco dias, blastocistos, são congelados, biopsiados e implantados em clínicas do mundo inteiro.

O essencial em meia página

• Fecundação: dois gametas n fundem-se num zigoto 2n; só um espermatozoide entra (bloqueio da polispermia). Externa (peixes ósseos, anuros) ou interna (répteis, aves, mamíferos, insetos, tubarões, salamandras). Sexuada sempre que há gameta, com ou sem contato.
• Ovo pelo vitelo: oligolécito (anfioxo, mamífero) → holoblástica igual; heterolécito (anfíbio) → holoblástica desigual; telolécito (peixe, réptil, ave) → meroblástica discoidal; centrolécito (inseto) → meroblástica superficial.
• Segmentação: mitoses sem crescimento; $2^n$ blastômeros após $n$ divisões, cada um com $1/2^n$ do volume. Mórula (maciça) → blástula (oca, blastocele). Mamíferos: blastocisto = trofoblasto (fora; cório, placenta, hCG) + embrioblasto (dentro; embrião). Nidação: dias 6 a 12.
• Gastrulação: invaginação (anfioxo), epibolia (anfíbio), linha primitiva (ave, mamífero). Arquêntero = intestino primitivo; blastóporo = sua abertura. Ectoderma fora, endoderma dentro, mesoderma no meio.
• Diblásticos (cnidários: ecto + endo) × triblásticos (todos os outros com tecidos). Protostômios (blastóporo → boca: platelmintos, nematódeos, anelídeos, moluscos, artrópodes) × deuterostômios (blastóporo → ânus: equinodermos, cordados).
• Celoma = cavidade revestida por mesoderma dos dois lados. Acelomado (platelmintos), pseudocelomado (nematódeos), celomado (anelídeos, moluscos, artrópodes, equinodermos, cordados). Metameria em anelídeos e cordados.
• Neurulação: notocorda (mesoderma) induz a ectoderma a formar placa → sulco → tubo neural (SNC). Cristas neurais: nervos periféricos, gânglios, melanócitos, medula da suprarrenal. Somitos: vértebras, músculos, derme. Tubo fecha nos dias 22 a 28; ácido fólico previne espinha bífida e anencefalia.
• Derivados: ectoderma = epiderme e anexos, sistema nervoso, esmalte, retina, hipófise; mesoderma = derme, músculos, ossos, sangue, coração, rins, gônadas, serosas; endoderma = revestimento digestório, fígado, pâncreas, pulmões, tireoide.
• Anexos: vesícula vitelínica (reserva; todos os vertebrados), âmnio (líquido, proteção; amniotas), cório (externo; trocas; placenta), alantoide (excretas e respiração no ovo; vasos umbilicais nos mamíferos). Placenta = cório + endométrio; sangues não se misturam; produz hCG e progesterona; deixa passar IgG, álcool, nicotina, Zika, rubéola. Cordão: 2 artérias, 1 veia.
• Ovo amniótico (répteis, aves, mamíferos; Carbonífero): fecundação interna, desenvolvimento direto, independência da água. Anfíbio não tem: volta à água e tem larva. Mamíferos: monotremados são ovíparos (ornitorrinco, equidna); marsupiais têm gestação curta e o recém-nascido completa o crescimento na bolsa; placentários têm gestação longa com placenta corioalantoica.
• Humano: fecundação na tuba; mórula dia 3; blastocisto dia 5; nidação dias 6 a 12; gastrulação semana 3; tubo neural semana 4; organogênese até a 8.ª semana (período de maior risco de teratógenos); feto da 9.ª à 38.ª.
• Gêmeos: bivitelinos = 2 ovócitos + 2 espermatozoides (irmãos comuns, sexos podem diferir); univitelinos = 1 zigoto que se separa (mesmo genoma, mesmo sexo). Separação antes do dia 3: tudo duplo; dias 4 a 8: um cório e dois âmnios (a maioria); depois do 8: um âmnio; depois do 13: siameses.
• Na figura: esfera oca = blástula; cálice = gástrula (arquêntero, blastóporo); tubo sobre bastão sobre tubo = nêurula (neural, notocorda, intestino). No ovo: âmnio junto ao embrião, vesícula sobre o vitelo, alantoide contra a casca, cório por fora de tudo.