مقدمة عن الكتكوت: Gallus gallus domesticus

يعد جنين الدجاج النامي، المعروف رسمياً باسم Gallus gallus domesticus، نظاماً نموذجياً هاماً في الأبحاث الطبية الحيوية. فداخل كل بيضة دجاج يوجد جنين يمكن إخضاعه للتلاعبات الجينية والجنينية. وتكتسب هذه التجارب أهمية بالنسبة لصحة الإنسان وأمراضه نظراً للتشابه بين الجينوم البشري وجينوم الدجاج. يغطي هذا الفيديو نظرة عامة على نظام نموذج الدجاج، وبعض الاكتشافات الرئيسية التي تم التوصل إليها باستخدام الدجاج، وبعض الأمثلة المثيرة حول كيفية استخدامه في المختبرات اليوم.

قبل الحديث عن القيمة العلمية للصيصان، دعونا نراجع بعض الأساسيات في بيولوجيا الدجاج. ينتمي الدجاج من نوع Gallus gallus، مثل الزواحف والثدييات، إلى فرع Amniota من الفقاريات، والتي تتميز بوجود أغشية خارج جنينية تدعم تطور الجنين. وقد سمح تطور هذا النظام من الأغشية داخل البيضة لأسلاف Amniota باستيطان البيئات البرية منذ ملايين السنين، وهو ما يثبت تقريباً أن البيضة هي التي جاءت أولاً!

ضمن طائفة Aves، ينتمي الدجاج إلى عائلة Phasianidae من الطيور البرية التي تقضي معظم حياتها على الأرض. والطيور التي نعرفها كمصدر غذائي شهي هي في الواقع نويع من Gallus gallus، والمعروف باسم دجاج الأدغال الأحمر، والذي يستوطن جنوب شرق آسيا. واليوم، يتم تربية المليارات من الدجاج لإنتاج اللحوم والبيض في جميع أنحاء العالم.

من الواضح أن هذه الطيور تشكل جزءاً كبيراً من النظام الغذائي البشري، ولكن ماذا تفضل أن تأكل؟ الدجاج حيوانات كليّة الغذاء تبحث في الأرض عن الحشرات والبذور والنباتات. وتحتاج الدجاجات الإناث بشكل خاص إلى وجبات غذائية جيدة لأنها تستهلك الكثير من الطاقة في إنتاج البيض، الذي يتم وضعه يومياً تقريباً. وإذا وجد ذكر في المكان، فستعرف ذلك؛ إذ إن الديوك أكبر حجماً، وأكثر ألواناً، وأعلى صوتاً بكثير!

عندما يتزاوج الديوك والدجاجات، تبدأ دورة الحياة بالإخصاب الداخلي. ثم تُوضع البيضة بعد 25 ساعة، وتحتوي على جنين متعدد الخلايا. وبعد 21 يوماً من الحضانة، يفقس الصوص. وتحدث النضوج الجنسي بحلول الأسبوع 31 في معظم أنواع الدجاج، وبذلك تكتمل الدورة.

والآن، دعونا نرى سبب شعبية هذا الحيوان المزرعي الشائع في الأبحاث العلمية. أولاً، من السهل الحصول على بيض دجاج ملقح بتكلفة منخفضة نسبياً على مدار العام. ثانياً، يمكن تحديد توقيت تجارب النمو بدقة من خلال تنظيم درجة حرارة الحضانة.

ثالثاً، نظراً لأن الجنين ينمو خارجياً، يحتاج العلماء فقط إلى فتح نافذة في القشرة للوصول إلى معظم مراحل النمو. كما تتحمل الأجنة التلاعبات التجريبية بشكل جيد، لأن بياض البيض، أو الألبومين، مضاد للبكتيريا بشكل طبيعي.

وأخيراً وليس آخراً، فإن جينومات الدجاج والبشر محفوظة للغاية. وعلى الرغم من أن جينوم الدجاج يبلغ حجمه حوالي ثلث حجم الجينوم البشري، إلا أنه يحتوي على عدد مماثل من الجينات. ومن بين هذه الجينات، يتطابق 60% منها مع جينات بشرية، وهي متطابقة بنسبة 75% في المتوسط مع نظيراتها البشرية.

بعد أن ناقشنا ما يجعل الصيصان نموذجاً رائعاً، دعونا نستعرض بعض الاكتشافات الرئيسية التي تحققت في هذا النظام. تعود أبحاث الصيصان إلى اليونان القديمة، عندما افترض أرسطو أن الأغشية خارج الجنينية التي لاحظها في بيض الدجاج النامي، والمشيمة والحبل السري عند البشر، كلاهما يوفران تغذية حيوية للجنين. وبعد سنوات عديدة، في عام 1672، وصف مارتشيلو مالبيغي لأول مرة التراكيب الأساسية للفقاريات في جنين الدجاج النامي، مثل الأنبوب العصبي الذي يشكل الجهاز العصبي، والجسيدات التي ستؤدي إلى تكوين أنسجة متعددة، مثل العضلات الهيكلية.

في عام 1817، درس هاينز كريستيان باندر أجنة الدجاج في مراحلها المبكرة واكتشف ثلاث طبقات بدائية من الخلايا تُعرف بطبقات الجرثومية. وتعمل الخلايا من هذه الطبقات: الأديم الظاهر، والأديم المتوسط، والأديم الباطن، على تكوين جميع الأنسجة التي يتكون منها الكائن الحي. وبسبب هذا العمل، نال باندر لقب: مؤسس علم الأجنة.

في عام 1951، نشر فيكتور هامبرغر وهوارد ل. هاميلتون سلسلة مراحل مكونة من 46 جزءاً لتحديد هوية الأجنة بناءً على التشريح، بدءاً من البيض الذي وُضع للتو وصولاً إلى الفقس. توفر سلسلة مراحل هامبرغر وهاميلتون لعلماء بيولوجيا الصيصان طريقة لتوحيد تحديد مراحل الأجنة التي يدرسونها، مما يقلل من المتغيرات الناتجة عن اختلاف درجات حرارة التحضين.

وأيضاً في الخمسينيات من القرن الماضي، اكتشفت ريتا ليفي-مونتالتشيني عاملاً غامضاً يتسبب في نمو عصبونات الصيصان عند تعرضها لأورام فئران مطعمة. وساعد ستانلي كوهين في تحديد هذا المركب المجهول على أنه NGF، أو عامل نمو الأعصاب. وبسبب هذا العمل، فازا بجائزة نوبل في عام 1986.

بعد أن ناقشنا كيف أدت الأبحاث على فراخ الدجاج إلى اكتشافات مهمة، دعونا نلقي نظرة على كيفية استخدام الفراخ في المختبرات اليوم.

أولاً، تُستخدم أجنة الدجاج بشكل متكرر لتتبع تحركات الخلايا المبكرة. ولكي يتمكن العلماء من تمييز الخلايا عن جاراتها، يقومون بنقل خلايا من أنواع طيور أخرى، مثل السمان، إلى أجنة الدجاج. وباستخدام علامات محددة للسمان، يتم تتبع هذه الخلايا على مدار عدة أيام أثناء اندماجها في الهياكل النامية.

كما أن فراخ الدجاج مفيدة للغاية في دراسة التنميط العصبي؛ حيث يمكن استخدام الأنسجة العصبية المستخرجة من الجنين لفحص تتبع المحاور العصبية، والدوائر العصبية، وحتى النشاط العصبي.

وأخيراً، يعد الغشاء الكوريوني السلوي، والمعروف باسم CAM، غشاءً غنياً بالأوعية الدموية ويُستخدم بشكل متكرر في أبحاث السرطان. وتتميز أجنة الدجاج بنقص المناعة طبيعياً، مما يسمح لخلايا السرطان البشرية المنقولة بالاستيلاء بسهولة على الأوعية الدموية داخل الـ CAM لإنشاء أورام. ويمكن دراسة انتشار الخلايا السرطانية، أو النقائل السرطانية، بسهولة في هذا الاختبار عالي الفائدة.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE عن Gallus gallus. قدم هذا الفيديو نظرة عامة موجزة عن هذه الطيور، والميزات التي تجعل أجننتها كائنات نموذجية ممتازة، والاكتشافات العلمية الهامة التي تحققت باستخدامها، ولمحة عن طرق استخدامها في الأبحاث البيولوجية. شكراً للمشاهدة!