פיתוח האפרוח

מאות שנים של מחקרים עובריים שבוצעו על אפרוחים קידמו באופן משמעותי את הבנתנו את התפתחות החוליות. ביות נרחב של תרנגולות פירושו כי העוברים שלהם נרכשים בקלות ובמחיר סביר. בנוסף, העוברים מתפתחים חיצונית והם מקובלים על מניפולציות פיזיות וגנטיות רבות המאפשרות חקירה מעמיקה של תהליכים התפתחותיים. וידאו זה יכסה את היסודות של רביית עוף, אנטומיה ביצה, ופיתוח העובר לפני להתעמק כמה טכניקות מעבדה לנצל את המערכת ההתפתחותית הזאת.

לפני דיון עוברי, בואו לסקור איך המבנים החיוניים רבים של הביצה נוצרים.

תרנגולות נקבות, או תרנגולות, מטילות ביצים כמעט כל יום, ללא קשר להתנהגות ההזדווגות; תכונה שאנחנו לעתים קרובות מנצלים בשולחן ארוחת הבוקר!

המשימה 24 שעות ביממה של הרכבת ביצה מתחילה עם ביצית ב oviduct. תא זה מורכב חלמון עשיר בחומרים מזינים כרוך בקרום vitelline. אם תרנגולת הזידווג לאחרונה, ההפריה מתרחשת בשלב זה, ייזום חלוקות תאים מוגבלות לאזור קטן על פני השטח של החלמון שנקרא דיסק הנבטים. כאשר הביצה עוברת במורד האובידוקט, נוצרת שכבה של אלבומן או חלבון ביצה סביב החלמון, המכילה מים וחלבון להגנה והזנה. לאחר מכן, ממברנות פגז המכילות קרטין מתווספים, מתן הגנה מפני חיידקים. לבסוף, קליפה חדירה למחצה עשויה סידן פחמתי מורכבת ברחם, אשר יגן על הביצה ולאפשר חילופי גז ולחות.

עכשיו שאנחנו יודעים קצת על מה שקורה בתוך העוף, בואו נסקור את השלבים הבאים לאחר מטילי הביצים.

למרות שהפיתוח כבר החל בשלב זה, ההתקדמות תיעצר כאשר הביצים חשופות לטמפרטורות קרירות יותר. מאז המשך הצמיחה תלויה דגירה ב 37 °C (5 °F), שלבים של התפתחות אפרוח מוגדרים בדרך כלל על ידי אבני דרך מורפולוגיות, כפי שמתואר בסדרת ההיערכות המבורגר המילטון.

כשהביצה מוטלת, האפרוח נמצא בשלב 1 של המבורגר המילטון. בשלב זה, התאים שייצרו את העובר נמצאים בתוך "אזור פלוצידה" שקוף במרכז המבנה הלבן דמוי בול פגיעה הנקרא blastoderm. השלב הבא של ההתפתחות מסומן על ידי הופעת היווצרות תאית בקו האמצע של העובר המכונה הפס הפרימיטיבי. תאים של האזור pellucida נודדים דרך חריץ שנוצר בפס כדי ליצור שלוש שכבות נפרדות, המכונה שכבות הנבט.

התאים הראשונים שעוברים דרך הרצף הופכים לאנדרם, היוצר את רירית המעיים ודרכי הנשימה; ותאים שעוברים דרך תאים מאוחרים יותר הופכים למסודרמה, היוצרת שרירים ודם. תאים שנותרו על פני השטח מייצגים את הקטודרם, שהופך לעור ולרקמה העצבית.

תהליך זה, המכונה גסקולציה, מתחיל במסה של תאים המכונה הצומת של הנסן בקצה העורפי של הרצף הפרימיטיבי. השתלת מבנה זה לעובר אחר גורמת להיווצרות מבנים עובריים משניים, ומדגים את תפקידו המכריע של הצומת בדוגמת הציר העוברי.

ניתוח ביטוי גנים בעובר משני זה מראה עוד כי הצומת מעורב במפרט של רקמות עצביות כגון הצינור העצבי, אשר מאוחר יותר יוצר את המוח העוברי ואת חוט השדרה.

מאפיין בולט של עוברים מאוחרים אלה הוא הרשת המורכבת של כלי הדם מקרינים החוצה מעל החלמון. זרימת הדם דרך כלי אלה חיונית להפצת חומרים מזינים מהחלמון לאורך העובר הגדל במהירות. ככל שהעובר גדל מורכב יותר, כך גם המערכת של ממברנות חוץ-כרוכיות וסקולריות התומכות בו. בעוד שק החלמון מעורב בעיקר באספקת חומרים מזינים, האלנטוי והמקהלה ממלאים תפקידים קריטיים בנשימה ובהפרשה של העובר. לאחר כ 7 ימים של דגירה, שני ממברנות אלה להתמזג, יצירת הממברנה chorioallantoic או CAM. הודות למיקומה, CAM מאפשר חילופי גז עם העולם החיצון וגם מאפשר לעובר להשתמש בקליפה כמקור סידן.

מערכת הובלה זו נושאת את העובר במשך כ -21 ימים של התפתחות, ולאחר מכן האפרוח שובר חור בקליפה מרוקנת הסידן ובקע.

כעת, לאחר שנגענו בכמה מהצעדים המרכזיים בהתפתחות העוף, בואו נבחן כיצד חוקרים חוקרים את התהליכים האלה במעבדה.

כמו בניסויים על הצומת של הנסן, השתלה בין עוברים יכולה להדגים את תפקודן של רקמות מבודדות בהתפתחות. הרחבה נפוצה אחת של טכניקה זו היא השתלת רקמות ממיני עופות אחרים, כגון שליו, לעוברים אפרוח. במחקרים אלה, ניתן לעקוב בקלות אחר התאים המושתלים באמצעות סמנים ספציפיים לשלו כדי להעריך את השפעתם על תהליכים התפתחותיים, כמו היווצרות לסת.

דפוסי ביטוי גנים דינמיים מכוונים את התמורות המרתקות שנצפו במהלך התפתחות האפרוחים. כדי להבין טוב יותר מסלולים התפתחותיים, RNA בהכלאה במקום משמש להדמיית ביטוי גנים בעוברים שלמים. עבור הליך זה, עוברים נאספים, קבועים, ולאחר מכן דגירה עם גשושית RNA, אשר נקשר למטרות mRNA ספציפיות. תוויות על הבדיקות מדגישות את התאים שבהם mRNAs היעד הם בשפע, המציין ביטוי גנים חזק.

ראינו איך נוצרים המבנים העצביים הפרימיטיביים בגוזל, אבל איך הם מתפתחים למערכת עצבים מורכבת של חוליות? גישה אחת לחקר קשרים עצביים עובריים נקראת מעקב עצבי. חוקרים מזריקים צבע לנוירונים בעלי עניין ומאפשרים לצבע להתפשט דרך האקסון. עוברים קבועים נחתכים דק, וחיסון. הנתיבים כי נוירונים לעקוב לאחר מכן ניתן לדמיין באמצעות תווית צבע יחד עם סמנים ידועים של רקמת המוח.

הרגע צפית בסרטון של ג'וב על פיתוח תרנגולות. וידאו זה כיסה את היסודות של היווצרות ביצים, אירועים מרכזיים בפיתוח אפרוחים, וכמה טכניקות מחקר נפוצות המשמשות כדי לקבל הבנה טובה יותר של השינוי המרתק מארוחת הבוקר לארוחת ערב. תודה שצפיתם!