ESTUDIO DE LA FECUNDACIÓN IN VITRO Y DESARROLLO EMBRIONARIO DE LOS ERIZOS DE MAR
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Para irnos a los inicios de la agricultura y la ganadería nos tenemos que remontar al Neolítico, sin embargo la historia de la acuicultura es mucho más reciente. Las referencias más antiguas sobre el cultivo de especies animales y vegetales acuáticas datan de los 3800 a.C. en la antigua China, pero no fue hasta 1758 con el descubrimiento de la reproducción artificial de especies de huevos de Salmón y trucha por Stephen Ludvig Jacobi, cuando la acuicultura se empezó a desarrollar.
Hoy en día, siguen siendo técnicas poco impulsadas en Andalucía a pesar de tener 954km de costa, por lo que prácticamente nos dedicamos a recolectar y por lo tanto a esquilmar la biodiversidad de nuestros ecosistemas acuáticos.
Este proyecto ha tratado de que el alumnado entienda la importancia de la acuicultura como un mecanismo de protección de la biodiversidad de nuestros ecosistemas acuáticos y también buscar nuevos alimentos de origen marino que enriquezca si cabe aún más nuestra ya variada y excelente gastronomía.
Nosotros hemos elegido el erizo de mar porque no está muy introducido en nuestra dieta y sin embargo en otras culturas se considera un gran manjar.
Para criar en cautividad cualquier especie, se necesita conocer y controlar el proceso de reproducción. Nosotros vamos a estudiar la fecundación del erizo de mar común e investigar sobre las variables ambientales que más afectan al proceso de reproducción y la viabilidad de los embriones.
El Programa Profundiza nos ha brindado la oportunidad de conocer la planta de acuicultura experimental, IMARE NATURAL, que está desarrollando la bióloga Ana Esther Ortiz en Motril en colaboración con la Universidad de Granada y cuya línea de investigación está íntimamente relacionada con la nuestra, así que nos servirá de apoyo técnico para nuestras investigaciones.
Los objetivos propuestos para este proyecto han sido:
- Introducir al alumnado en las técnicas de trabajo de campo y hábitos científicos
- Concienciar al alumnado de la importancia de la acuicultura como método para mantener la biodiversidad de los ecosistemas acuáticos
- Fomentar el amor, respeto y cuidado del medio natural.
- Identificar las distintas especies de erizos de mar de nuestro litoral con la ayuda de guías de campo.
- Realizar una clave dicotómicamente que ayuden a identificar las especies capturadas.
- Estudio de la anatomía y fisiología del erizo común.
- Observar la fecundación y los primeros estadíos del desarrollo embrionario del erizo de mar común.
- Estudiar la influencia de distintas variables del entorno en el éxito de la fecundación y la viabilidad de los embriones.
- Conocer las cualidades gastronómicas de las especies estudiadas.
- Familiarizarse con el trabajo científico y su proyección laboral.
- Expresar de forma oral y por escrito las conclusiones obtenidas.
La metodología ha sido activa y participativa, además, ha facilitado el aprendizaje tanto individual como colectivo y perseguir, como uno de sus ejes fundamentales, la adquisición de las competencias clave, especialmente la competencia básica en ciencia y tecnología, la competencia aprender a aprender y sentido de iniciativa y espíritu emprendedor.
En este proyecto se ha introducido al alumnado en el uso del método científico, como la mejor herramienta que la ciencia tiene para la adquisición de la verdad científica.
El proyecto se ha realizado en 8 sesiones de 3 horas cada una.
Sesión 1. 06/03/18.
Reunión informativa:
El martes, 6 de marzo, a las 16:15 h se convocó a padres y alumnado seleccionado a una reunión informativa sobre la finalidad del proyecto presentado, las obligaciones que el alumnado y su familia se comprometen a realizar en el desarrollo del proyecto, entre ellas está la asistencia obligatoria a excepción de dos ausencias justificadas y la participación en la Feria de la Ciencia del Parque de la Ciencia el 2018. También se le comunicó el calendario de de reuniones y programa de actividades por sesión. Para seguir la sesión informativa diseñé una presentación que se puede observar en el siguiente enlace
En esta primera sesión, los padres también firmaron la autorizaciones para la publicación de imágenes y de las salidas al entorno.
BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN
La segunda parte de esta sesión la dedicamos a buscar información sobre las especies de erizos de mar más comunes en el Mediterráneo. Una vez encontradas, entre todos fuimos poniendo las características anatómicas más relevantes, la época de maduración sexual y el hábitat. Una vez puesto toda la información en la pizarra, Busca de información (libros, folletos, internet…) sobre las especies más comunes de erizo de mar en el Mediterráneo, prestando especial atención al conocimiento de sus características anatómicas que nos ayuden a identificarlos y su ciclo vital para conocer la época en las que se encuentran fértiles.
Sesión 2. 16/03/18.
Visita a iMare natural:
El viernes fuimos a visitar a Ana Esther Ortiz, bióloga marina de la empresa Imare Natural.
iMare Natural colabora en nuestro proyecto como soporte técnico. De ellos hemos aprendido como mantener a nuestro acuario en un estado de habitabilidad idóneo para nuestros erizos. además hemos aprendido a que se dedica la empresa y la importancia de la investigación en acuicultura con fines gastronómicos y médicos. En este enlace puedes informarte más sobre la empresa iMare natural
El equipo profundiza estuvo muy atento a las explicaciones dadas por la bióloga y le hicieron algunas preguntas sobre la acuicultura y la acuariofilia. En esta entrada de nuestra web explicamos las condiciones que se deben de dar para mantener a los erizos en cautividad.
Sesión 3. 20/03/18.
Estudio del desarrollo embrionario
Durante la tercera sesión nos dedicamos a estudiar las etapas del desarrollo embrionario de los erizos de mar y también se trabaja el tiempo que tarda en observarse cada una de las etapas
Observación de rotíferos y artemias al microscopio.
En iMare nos dieron muestras de rotíferos, artemias y bacterias floculadas que sirven de alimento a especies acuáticas como las anémonas. Esta actividad ha servido para que el alumnado se familiarice con el microscopio y hagan prácticas en la realización de fotografías microscópicas con los móviles.
Sesión 4. 06/04/18.
Observación de un ecosistema de litoral
Elegimos el acantilado de la Caleta (Salobreña) por tratarse de una zona de fácil acceso y la plataforma de abrasión presenta piscinas naturales poco profundas donde se puede observar las especies más comunes del litoral del mar de Alborán.
En las piscinas de la plataforma es un hábitat idóneo para los erizos, pero los temporales de los últimos días arrastraron la mayoría de los erizos ellos o estaban poco accesibles para capturarlos. Mi equipo se esmeró mucho y usó el ingenio para alcanzarlos.
Hubo también uno que otro chapuzón inesperado, menos mal que llevábamos ropa de recambio.
Entre las especies capturadas destacamos:
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Arbacia luxulus. Erizo negro
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Anemonia viridis. Anémona común
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Actinia equina. Actinia roja
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Patella vulgata. Lapa
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Littorina litorena. Bigaro común
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palaemon serratus. Camarón serratus
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Alevines de peces sin identificar.
Cogimos algunas piedras con algas porque a los erizos le gusta posase sobre las piedras y agua marina para llenar nuestro acuario.
Al terminar la expedición nos llevamos los erizos a iMare. Ana nos tenía preparado un acuario para nuestros especímenes.
Debido a que solamente pudimos capturar cuatro erizos, decidimos que durante el fin de semana visitaríamos de manera particular otras zonas costeras para capturar algunos más. Yo fui a los espigones de Torrenueva donde pude capturar otros cuatro más y Diego Rivera y sus padres fueron a Calahonda, pero el temporal impidió que pudieran acceder a la zona rocosa.
El sábado, quedé con Ana Esther Ortiz para llevarle a la planta los nuevos erizos capturados, concidió que ella salió a bucear ese día y nos pudo conseguir cinco erizos más.
¡Ya tenemos suficiente erizos para poder comenzar la experiencia!
Sesión 5. 10/04/18.
Extracción y observación de los gametos
En esta sesión estaba programado realizar el estudio anatómico del erizo, pero debido a que disponíamos de pocos erizos, se optó por cambiar el orden de las actividades y centrarnos en la fecundación ya que es el objetivo principal del proyecto y no había seguridad de poder encontrar más.
Previamente a la realización de la práctica tuvimos recopilar y que lavar minuciosamente todo el material de laboratorio que necesitamos para hacer la práctica. Una vez lavado, lo enjuagamos con agua destilada.
La siguiente tarea fue hacer la disolución 0,5M de KCl, para ello pesamos 3,75 g de la sal, la echamos en una probeta y enrasamos hasta los 100ml.
La disolución de sal se le inocula a los erizos en la membrana oral y sirva para estimular la eyaculación de los gametos. Los erizos carecen de dimorfismo sexual, así que solo sabremos el sexo por el color de sus gametos: rojo en la hembra y blanco en el macho.
En esta sesión solo pudimos observar los óvulos, pues ninguno de nuestro erizos eran macho.
Hemos preparado un manual para desarrollar la práctica que se puede ver en la Web que hemos diseñado para este proyecto. https://gramalpack.wixsite.com/fecundacionerizos.
La práctica ha sido todo un éxito, hemos podido observar todo el desarrollo embrionario y hemos obtenido larvas pluteus.
Sesión 6. 24/04/18.
Observación de la fecundación y los primeros estadios del desarrollo embrionario
Para asegurarnos tener ejemplares de ambos sexos, trajimos al acuario del laboratorio del instituto 10 ejemplares.
Preparamos cuatro mesas de trabajo donde pusimos todo el material necesario para hacer la práctica, esta vez con bastante más rapidez pues se trata del mismo material utilizado la semana pasada.
Volvimos a preparar 10ml de KCl y repartí un par de erizos por mesa. Procedimos a inyectarle 0,5 ml de la sal en la membrana ocular y esperamos a que los erizos expulsaran los gametos.
Esta vez si conseguimos ambos sexos, por lo que había que actuar con mucha rapidez porque los espermatozoides mueren a las horas.
Para observar a los espermatozoides hay que tomar una gota de ellos y diluirlo en 10 gotas de agua salada esterilizadas. Tomamos una muestra y lo observamos al microscopio, el resto de la muestra se guarda en el frigorífico.
La muestra de óvulos se diluye en un poco de agua salada esterilizada.
Posteriormente se mezclan los dos gametos en una placa de petri, donde cogemos muestras para observarla.
Observamos la fecundación al microscopio y observamos la membrana de fecundación, apuntamos la hora en que observamos cada etapa y rellenamos la tabla de la guía.
Si bien podemos observar la fecundación, no hemos podido observar ninguna fase del desarrollo embrionario.
Quedamos en el recreo del miércoles, jueves y viernes para poder observar las distintas fases del desarrollo. Solamente hemos podido observar mórulas. Lo volveremos a intentar en la siguiente sesión y analizaremos porque se nos han muerto los embriones.
En el siguiente vídeo puedes ver el proceso. https://youtu.be/YYEDJ24UtOM
Sesión 7. 08/05/18.
Estudio de las diferentes variables que afectan al proceso de fecundación
En esta sesión repetimos la misma la misma actividad que en la sesión anterior, pero esta vez cada mesa de trabajo realiza la práctica de forma diferente, para valorar cuáles son las mejores condiciones en que se produce la fecundación, en función de la cantidad de espermatozoides que existan.
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Mesa 1:
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incorpora los óvulos en 100ml de agua de mar desinfectada.
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Los espermatozoides lo diluye en 10ml
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Mezcla las dos disoluciones
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Mesa 2:
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incorpora los óvulos en 100ml de agua de mar desinfectada.
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Toma una gota de espermatozoides que incorpora a la disolución de óvulos.
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Mesa 3:
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Mezcla en 100ml todo los óvulos y los espermatozoides
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Mesa 4.:
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Mezcla todos los óvulos y los espermatozoides en una pequeña cantidad de agua de mar esterilizada sin determinar.
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CONCLUSIÓN:
La mejor muestra ha sido la 2 en donde los espermatozoides se encuentran más diluidos ya que el exceso de espermatozoides hace que en ocasiones entren en el óvulo más de uno y por lo tanto hace que no prospere el desarrollo y también da lugar a una degradación rápida del medio de cultivo.
Estudio de la anatomía externa e interna del erizo de mar.
En esta sesión también hemos realizado el estudio de la anatomía externa e interna del erizo de mar.
La anatomía externa la estudiamos observando el erizo a la lupa y pudimos hacer unas estupendas fotos y vídeos de la linterna de Aristóteles y los pedicelos.
Para observar la anatomía interna procedimos a realizar la disección del erizo tal y como se observa en el vídeo. Pudimos distinguir las gónadas, el aparato digestivo y el sistema ambulacral.
En esta sesión hemos tenido una visita muy especial. Mª José Baena, coordinadora del Programa Profundiza, nos ha acompañado toda la tarde y ha participado en la experiencia como una más.
Sesión 8. 11/05/18
Preparación del material para la Feria de la Ciencia del Parque de las Ciencias
Quedamos el viernes por la tarde para preparar el materia que nos llevamos a la Feria de la Ciencia donde vamos a difundir nuestro trabajo de investigación.
También organizamos los grupos y los turnos para estar en el stand .
Los turnos son los siguientes:
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Turno 1: 10:00 – 12:00
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Turno 2: 12:00 – 14:00
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Turno 3: 14:00 – 16:00
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Turno 4: 16:00 – 18:00
Y los grupos de trabajo los siguientes:
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Grupo 1: Mantenimiento de los erizos en cautividad
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Grupo 2: Fecundación in vitro
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Grupo 3: Anatomía y clasificación de los erizos del Mediterráneo.
Por último, nos preparamos el contenido que cada grupo tiene que exponer en la Feria.
En el apartado de la Feria de la Ciencia podrás ver más detalles sobre la actividad.
La actividad desarrollada se ha difundido en la Feria de la Ciencia desarrollada en el Parque de la Ciencia el 12/05/2018 donde el equipo tuvo la oportunidad de explicar la experiencia a una gran diversidad de público
Hemos editado una página web donde se explica y se documenta con material audiovisual todo el proyecto. Se puede visitar en la siguiente dirección: https://gramalpack.wixsite.com/fecundacionerizos
Se ha editado un vídeo en youtube resumen del proyecto: https://youtu.be/yE7rhPKeIkA
La actividad ha sido todo un éxito. Se han cumplido con creces todos los objetivos programados en la misma. Todo el alumnado ha participado activamente en el desarrollo y han adquirido no solo dominio del grupo de invertebrados estudiados y su biología sino una gran autonomía en el trabajo científico y la competencia en aprender a aprender.
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