4.2: 병아리 소개

공식적으로 Gallus gallus domesticus로 알려진 발달 중인 닭 또는 병아리는 생물 의학 연구를 위한 중요한 모델 시스템입니다. 각 닭 달걀 안에는 유전적 및 발생학적 조작의 대상이 될 수 있는 배아가 있습니다. 이러한 실험은 인간과 병아리 게놈의 유사성 때문에 인간의 건강과 질병과 관련이 있습니다. 이 비디오에서는 chick 모델 시스템의 개요, chick에서 발견한 몇 가지 주요 사항 및 오늘날 실험실에서 어떻게 사용되는지에 대한 몇 가지 흥미로운 예를 다룹니다.

병아리의 과학적 가치에 대해 이야기하기 전에 몇 가지 기본적인 닭 생물학을 검토해 보겠습니다. 파충류 및 포유류와 마찬가지로 Gallus gallus는 배아 발달을 지원하는 배아 외 막의 존재로 정의되는 척추 동물 군집 Amniota에 속합니다. 알 내의 이 막 체계의 진화는 조상의 양막이 수백만 년 전에 육지 환경에 서식할 수 있게 했으며, 이는 먼저 온 것이 알이라는 것을 거의 증명합니다!

Aves 클래스 내에서 닭은 육상 조류의 Phasianidae 가족에 속하며 대부분의 삶을 육지에서 보냅니다. 우리가 맛있는 먹이 공급원으로 알고 있는 새는 사실 동남아시아에 서식하는 일반적으로 붉은 정글새(Red Junglefowl)로 알려진 갈루스 갈루스(Gallus gallus)의 아종입니다. 오늘날 전 세계적으로 수십억 마리의 닭이 육류와 계란 생산을 위해 사육되고 있습니다.

분명히 이 새들은 인간의 식단에서 큰 부분을 차지하지만, 그들은 무엇을 먹는 것을 좋아합니까? 닭은 벌레, 씨앗, 식물을 찾기 위해 땅을 샅샅이 뒤지는 잡식성입니다. 암컷 닭 또는 암탉은 거의 매일 낳는 알을 만드는 데 많은 에너지를 쏟기 때문에 특히 좋은 식사가 필요합니다. 수컷이 주변에 있으면 알 수 있습니다. 수탉은 더 크고, 더 화려하고, 훨씬 더 큽니다!

수탉과 암탉이 짝짓기를 하기 위해 모일 때, 생명 주기는 내부 수정으로 시작됩니다. 25시간 후에 다세포 배아를 포함하는 난자를 낳습니다. 21일의 부화 후 병아리가 부화합니다. 성적 성숙은 대부분의 닭에서 31주까지 일어나며 주기를 완료합니다.

이제 이 일반적인 농장 동물이 과학 연구에서 인기 있는 이유를 살펴보겠습니다. 첫째, 수정란은 일년 내내 비교적 저렴한 비용으로 쉽게 얻을 수 있습니다. 둘째, 배양 온도를 조절하여 발달 실험의 시간을 정확하게 맞출 수 있습니다.

셋째, 배아는 외부에서 발달하기 때문에 과학자들은 대부분의 발달 단계에 접근하기 위해 껍질의 창문을 잘라내기만 하면 됩니다. 배아는 또한 실험적 조작을 매우 잘 견디는데, 난자 흰자 또는 알부민은 자연적으로 항균 작용을 하기 때문입니다.

마지막으로, 닭과 인간 게놈은 고도로 보존되어 있습니다. 닭 게놈이 인간의 약 1/3 크기라는 사실에도 불구하고 비슷한 수의 유전자를 가지고 있습니다. 이 중 60%는 인간 유전자에 해당하며, 평균 75%가 인간 유전자와 동일합니다.

이제 병아리를 훌륭한 모델로 만드는 것에 대해 논의했으므로 이 시스템에서 이루어진 몇 가지 주요 발견을 검토해 보겠습니다. 병아리 연구는 고대 그리스로 거슬러 올라가는데, 아리스토텔레스가 닭 달걀을 발달시키는 과정에서 관찰한 배아 외막과 인간의 태반 및 탯줄이 모두 배아에 중요한 영양을 제공한다고 가정했을 때입니다. 수년 후인 1672 년에 Marcello Malpighi는 신경계를 형성하는 신경관과 같은 발달 중인 닭 배아의 기본적인 척추 동물 구조를 처음으로 설명했습니다. 그리고 골격근과 같은 여러 조직을 생성하는 소미트(somites).

1817년, 하인즈 크리스티안 팬더(Heinz Christian Pander)는 초기 단계의 닭 배아를 연구하여 생식층(germ layer)으로 알려진 세 개의 원시 세포층을 발견했다. 외배엽(ectoderm), 중배엽(mesoderm), 내배엽(endoderm)과 같은 층의 세포는 유기체를 구성하는 모든 조직을 형성합니다. 이 연구로 Pander는 발생학의 창시자라는 칭호를 얻었습니다.

1951년, 빅터 햄버거(Viktor Hamburger)와 하워드 L. 해밀턴(Howard L. Hamilton)은 갓 낳은 난자부터 부화에 이르기까지 해부학적 구조를 기반으로 배아를 식별하기 위해 46부로 구성된 스테이징 시리즈를 출판했습니다. Hamburger and Hamilton 병기 결정 시리즈는 병아리 생물학자에게 그들이 연구하는 배아의 병기 결정을 표준화할 수 있는 방법을 제공하여 다양한 배양 온도로 인해 발생하는 변수를 줄입니다.

또한 1950년대에 리타 레비-몬탈치니(Rita Levi-Montalcini)는 생착된 쥐 종양에 노출되었을 때 병아리 뉴런이 자라게 하는 신비한 요인을 발견했습니다. 스탠리 코헨(Stanley Cohen)은 이 알려지지 않은 화합물을 NGF(신경 성장 인자)로 식별하는 데 도움을 주었습니다. 이 공로로 1986년 노벨상을 수상했다.

병아리 연구가 어떻게 중요한 발견으로 이어졌는지 논의했으니 이제 오늘날 실험실에서 병아리가 어떻게 사용되는지 살펴 보겠습니다.

첫째, 닭 배아는 초기 세포 이동을 추적하는 데 자주 사용됩니다. 세포를 이웃 세포와 구별할 수 있도록 과학자들은 메추라기와 같은 다른 조류 종의 세포를 병아리 배아에 이식합니다. 메추라기 특이적 마커를 사용하여 세포가 개발 중인 구조에 통합될 때 며칠에 걸쳐 추적됩니다.

병아리는 또한 신경 세포 패턴을 연구하는 데 매우 유용합니다. 배아에서 채취한 신경 조직은 축삭 추적, 회로, 심지어 신경 활동을 검사하는 데 사용할 수 있습니다.

마지막으로, CAM이라고도 하는 융모대립막(chorioallantoic membrane)은 암 연구에 자주 사용되는 고도로 혈관화된 막입니다. 닭 배아는 자연적으로 면역이 결핍되어 있어 이식된 인간 암세포가 CAM 내의 혈관을 쉽게 명령하여 종양을 형성할 수 있습니다. 암세포의 확산 또는 전이는 이 매우 유용한 분석법에서 쉽게 연구할 수 있습니다.

당신은 방금 Gallus gallus에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이 비디오는 이 새들에 대한 간략한 개요, 배아를 훌륭한 모델 유기체로 만드는 특징, 병아리에서 이루어진 중요한 과학적 발견, 생물학 연구에 사용되는 방식을 엿볼 수 있도록 했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!