4.2: ニワトリ: Gallus gallus domesticus入門

発育中のニワトリ、またはヒヨコは、正式にはGallus gallus domesticusとして知られており、生物医学研究の重要なモデルシステムです。各鶏の卵の中には、遺伝的および発生学的操作を受けることができる胚があります。このような実験は、ヒトとヒヨコのゲノムが類似しているため、ヒトの健康と疾患に関連しています。このビデオでは、ひよこモデルシステムの概要、ひよこで得られたいくつかの重要な発見、および今日のラボでひよこがどのように使用されているかのいくつかのエキサイティングな例について説明します。

ひよこの科学的価値について話す前に、いくつかの基本的なニワトリの生物学を確認しましょう。爬虫類や哺乳類と同様に、Gallus gallusは脊椎動物のクレードであるAmniotaに属しており、胚の発生をサポートする胚外膜の存在によって定義されます。卵の中のこの膜のシステムの進化により、祖先の羊膜類は何百万年も前に陸地環境に生息することができました。これは、最初に来たのが卵であったことをほぼ証明しています。

アベスクラス内では、ニワトリは陸生鳥類のPhasianidaeファミリーに属しており、一生のほとんどを陸上で過ごします。おいしい食料源として知られている鳥は、実際には東南アジアに生息するアカジャングルファウルとして一般に知られているGallus gallusの亜種です。今日、世界中で何十億羽もの鶏が肉と卵の生産のために飼育されています。

明らかにこれらの鳥は人間の食事の大きな部分を占めていますが、彼らは何を食べるのが好きですか?ニワトリは雑食動物で、地面を探り回って虫、種子、植生を探します。雌鶏、または鶏は、ほぼ毎日産まれる卵を作ることに多くのエネルギーを注ぐため、特においしい食事が必要です。男性が近くにいれば、あなたはそれを知るでしょう。オンドリはより大きく、よりカラフルで、そしてはるかに騒々しいです!

雄鶏と雌鶏が一緒になって交尾すると、ライフサイクルは体内受精から始まります。25時間後に多細胞胚を含む卵子が産まれます。21日間の孵化後、ひよこが孵化します。性的成熟はほとんどの鶏で31週までに起こり、サイクルが完了します。

それでは、この一般的な家畜が科学研究で人気がある理由を見てみましょう。まず、受精鶏卵を比較的低コストで一年中簡単に手に入れることができます。第二に、インキュベーション温度を調節することで、発生実験のタイミングを正確に計ることができます。

第三に、胚は外部で発生するため、科学者はほとんどの発生段階にアクセスするために殻に窓を開けるだけで済みます。また、卵白(アルブミン)は自然に抗菌性があるため、胚は実験的な操作に非常によく耐えます。

最後に、確かに重要なことですが、ニワトリとヒトのゲノムは高度に保存されています。ニワトリのゲノムは人間のゲノムの約3分の1の大きさであるにもかかわらず、同じくらいの数の遺伝子を詰め込んでいます。これらのうち、60%はヒトの遺伝子に対応し、平均して75%はヒトの遺伝子と同一です。

さて、ひよこが優れたモデルである理由について説明したので、このシステムで行われたいくつかの重要な発見を確認しましょう。ひよこの研究は古代ギリシャにさかのぼり、アリストテレスは、ニワトリの卵の発生時に観察した胚外膜と、人間の胎盤と臍帯の両方が胚に重要な栄養を提供すると仮定しました。何年も後の1672年に、マルチェロ・マルピーギは、神経系を形成する神経管など、発達中のニワトリの胚の基本的な脊椎動物の構造を初めて説明しました。そして体節は、骨格筋のように複数の組織を生じさせます。

1817年、ハインツ・クリスチャン・パンダーは初期段階のニワトリの胚を研究し、胚葉として知られる細胞の3つの原始層を発見しました。これらの層(外胚葉、中胚葉、内胚葉)の細胞は、生物を構成するすべての組織を形成します。この研究により、パンダーは「発生学の創始者」の称号を獲得しました。

1951年、ヴィクター・ハンバーガーとハワード・L・ハミルトンは、産卵したばかりの卵から孵化まで、解剖学に基づいて胚を特定するための46部構成のステージングシリーズを発表しました。ハンバーガーとハミルトンの病期分類シリーズは、ひよこ生物学者に、研究する胚の病期分類を標準化する方法を提供し、異なるインキュベーション温度によってもたらされる変数を削減します。

また、1950年代には、リタ・レヴィ・モンタルチーニが、生着したマウスの腫瘍にさらされるとニワトリのニューロンが成長する不思議な因子を発見しました。スタンリー・コーエンは、この未知の化合物をNGF(神経成長因子)として特定するのを助けました。この作品で1986年にノーベル賞を受賞。

ひよこの研究が重要な発見にどのようにつながったかについて説明したので、今日の研究室でひよこがどのように使用されているかを見てみましょう。

まず、ニワトリの胚は、初期の細胞の動きを追跡するために頻繁に使用されます。細胞を隣の細胞と区別できるようにするために、科学者たちはウズラなどの他の鳥類の細胞をニワトリの胚に移植します。ウズラ特異的マーカーを使用して、細胞が発達中の構造に組み込まれる間、細胞を数日間にわたって追跡します。

ひよこは、ニューロンのパターン形成の研究にも非常に役立ちます。胚から採取した神経組織を使用して、軸索のトレース、回路、さらにはニューロンの活動を調べることができます。

最後に、絨毛尿膜は、CAMとも呼ばれ、がん研究に頻繁に使用される高度に血管新生された膜です。ニワトリの胚は自然に免疫不全であるため、移植されたヒトのがん細胞はCAM内の血管を容易に徴発して腫瘍を確立することができます。がん細胞の広がり、または転移は、この非常に有用なアッセイで簡単に研究できます。

JoVEのGallus gallusの紹介を見ました。このビデオでは、これらの鳥の簡単な概要、その胚を優れたモデル生物にする特徴、ひよこで行われた重要な科学的発見、および生物学研究でそれらがどのように使用されているかを垣間見ました。ご覧いただきありがとうございます!