Rozwój pisklęcia

Wieki badań embriologicznych przeprowadzonych na pisklętach znacznie poszerzyły naszą wiedzę na temat rozwoju kręgowców. Powszechne udomowienie kurczaków oznacza, że ich zarodki można łatwo i niedrogo pozyskać. Dodatkowo zarodki rozwijają się zewnętrznie i są podatne na wiele manipulacji fizycznych i genetycznych, które pozwalają na dogłębne zbadanie procesów rozwojowych. W tym filmie omówiono podstawy rozmnażania kurczaków, anatomii jaj i rozwoju zarodka, a następnie zagłębimy się w niektóre techniki laboratoryjne, które wykorzystują ten system rozwojowy.

Zanim omówimy embriogenezę, przyjrzyjmy się, jak powstaje wiele podstawowych struktur komórki jajowej.

Samice kur lub kur składają jaja prawie codziennie, niezależnie od zachowań godowych; Cecha, którą często wykorzystujemy przy śniadaniu!

24-godzinne zadanie złożenia komórek jajowych rozpoczyna się od komórki jajowej w jajowodzie. Komórka ta składa się z bogatego w składniki odżywcze żółtka otoczonego błoną witelinową. Jeśli kura niedawno kryła, na tym etapie następuje zapłodnienie, inicjując podziały komórkowe ograniczone do niewielkiego obszaru na powierzchni żółtka zwanego krążkiem rozrodczym. Gdy jajo przechodzi w dół jajowodu, wokół żółtka tworzy się warstwa białka lub białka jaja, zawierająca wodę i białko dla ochrony i odżywienia. Następnie dodawane są błony powłokowe zawierające keratynę, zapewniające obronę przed bakteriami. Wreszcie w macicy montuje się półprzepuszczalną skorupę wykonaną z węglanu wapnia, która ochroni komórkę jajową i umożliwi wymianę gazów i wilgoci.

Teraz, gdy wiemy już trochę o tym, co dzieje się wewnątrz kurczaka, przyjrzyjmy się kolejnym krokom po złożeniu jaj.

Mimo że rozwój już się rozpoczął w tym momencie, postęp zostanie zatrzymany, ponieważ jaja są wystawione na działanie niższych temperatur. Ponieważ ciągły wzrost zależy od inkubacji w temperaturze 37,5 °C, etapy rozwoju piskląt są najczęściej definiowane przez morfologiczne kamienie milowe, jak opisano w serii inscenizacji Hamburger Hamilton.

Po złożeniu jaja pisklę znajduje się w Hamburger Hamilton stage 1. W tym momencie komórki, które utworzą zarodek, znajdują się w przezroczystym "obszarze przezroczystym" w środku białej struktury przypominającej tarczę, zwanej blastodermą. Następna faza rozwoju charakteryzuje się pojawieniem się formacji komórkowej w linii środkowej zarodka, znanej jako prymitywna smuga. Komórki obszaru przejrzystego migrują przez rowek, który tworzy się w smugi, tworząc trzy dyskretne warstwy, znane jako warstwy zarodkowe.

Pierwsze komórki, które przemieszczają się przez smugę, stają się endodermą, która tworzy wyściółkę jelit i dróg oddechowych; A komórki, które przechodzą przez późniejsze komórki, stają się mezodermą, która tworzy mięśnie i krew. Komórki, które pozostają na powierzchni, reprezentują ektodermę, która staje się skórą i tkanką nerwową.

Proces ten, znany jako gastrulacja, rozpoczyna się w masie komórek znanej jako węzeł Hensena na przednim końcu pierwotnej smugi. Przeszczepienie tej struktury do innego zarodka powoduje powstanie drugorzędowych struktur embrionalnych, co świadczy o kluczowej roli węzła w kształtowaniu osi embrionalnej.

Analiza ekspresji genów w tym wtórnym zarodku pokazuje ponadto, że węzeł jest zaangażowany w specyfikację tkanek nerwowych, takich jak cewa nerwowa, która później tworzy embrionalny mózg i rdzeń kręgowy.

Zauważalną cechą tych późniejszych zarodków jest złożona sieć naczyń krwionośnych rozchodzących się promieniście nad żółtkiem. Krążenie w tych naczyniach jest niezbędne do dystrybucji składników odżywczych z żółtka w szybko rosnącym zarodku. W miarę jak zarodek staje się coraz bardziej złożony, zmienia się również system unaczynionych błon pozaembrionalnych, które go podtrzymują. Podczas gdy woreczek żółtkowy jest przede wszystkim zaangażowany w dostarczanie składników odżywczych, okrzewek i kosmówka odgrywają kluczową rolę w oddychaniu i wydalaniu zarodka. Po około 7 dniach inkubacji te dwie błony łączą się, tworząc błonę kosmówkowo-omoczniową lub CAM. Dzięki swojemu umiejscowieniu CAM umożliwia wymianę gazową ze światem zewnętrznym, a także pozwala zarodkowi na wykorzystanie otoczki jako źródła wapnia.

Ten system transportu przenosi zarodek przez około 21 dni rozwoju, po czym pisklę wybija dziurę w skorupie zubożonej w wapń i wykluwa się.

Teraz, gdy omówiliśmy niektóre z kluczowych etapów rozwoju kurczaków, przyjrzyjmy się, jak naukowcy badają te procesy w laboratorium.

Podobnie jak w przypadku eksperymentów na węźle Hensena, przeszczep między zarodkami może wykazać funkcję izolowanych tkanek w trakcie rozwoju. Jednym z powszechnych rozszerzeń tej techniki jest szczepienie tkanek innych gatunków ptaków, takich jak przepiórki, do zarodków piskląt. W tych badaniach przeszczepione komórki można łatwo śledzić za pomocą markerów specyficznych dla przepiórek, aby ocenić ich wpływ na procesy rozwojowe, takie jak tworzenie szczęki.

Dynamiczne wzorce ekspresji genów kierują fascynującymi przemianami obserwowanymi w trakcie rozwoju piskląt. Aby lepiej zrozumieć szlaki rozwojowe, hybrydyzacja RNA in situ służy do wizualizacji ekspresji genów w całych zarodkach. W tej procedurze zarodki są zbierane, utrwalane, a następnie inkubowane za pomocą sondy RNA, która wiąże się z określonymi celami mRNA. Etykiety na sondach podkreślają komórki, w których docelowe mRNA są obfite, co wskazuje na silną ekspresję genów.

Widzieliśmy, jak u piskląt tworzą się prymitywne struktury nerwowe, ale jak one ewoluują w złożony układ nerwowy kręgowców? Jedno z podejść do badania embrionalnych połączeń neuronowych nazywa się śledzeniem neuronalnym. Naukowcy wstrzykują barwnik do interesujących neuronów i pozwalają barwnikowi rozprzestrzeniać się przez akson. Utrwalone zarodki są następnie cienko krojone i barwione immunologicznie. Ścieżki, którymi podążają neurony, można następnie zwizualizować za pomocą etykiety barwnika wraz ze znanymi markerami tkanki mózgowej.

Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat rozwoju kurczaków. W tym filmie omówiono podstawy tworzenia jaj, kluczowe wydarzenia w rozwoju piskląt oraz niektóre popularne techniki badawcze stosowane w celu lepszego zrozumienia fascynującej przemiany od śniadania do kolacji. Dzięki za oglądanie!