Развитие цыпленка

Многовековые эмбриологические исследования на цыплятах значительно продвинули наше понимание развития позвоночных. Широкое распространение домашних кур означает, что их эмбрионы можно легко и недорого получить. Кроме того, эмбрионы развиваются извне и доступны для многих физических и генетических манипуляций, что позволяет детально изучать процессы развития. В данном видео будут рассмотрены основы размножения кур, анатомия яйца и развитие эмбриона, после чего будут подробно описаны некоторые лабораторные методы, использующие данную систему развития.

Прежде чем переходить к обсуждению эмбриогенеза, давайте вспомним, как формируются основные структуры яйца.

Куры-несушки откладывают яйца почти каждый день, независимо от спаривания; этой особенностью мы часто пользуемся за завтраком!

Процесс сборки яйца, который занимает 24 часа, начинается с яйцеклетки в яйцеводе. Эта клетка представляет собой богатый питательными веществами желток, заключенный в вителлиновую оболочку. Если курица недавно спаривалась, на этом этапе происходит оплодотворение, что инициирует деление клеток, ограниченное небольшой областью на поверхности желтка, называемой зародышевым диском. По мере продвижения яйца по яйцеводу вокруг желтка формируется слой альбумина, или яичного белка, содержащий воду и белки для защиты и питания. Затем добавляются оболочки скорлупы, содержащие кератин, которые обеспечивают защиту от бактерий. Наконец, в матке формируется полупроницаемая скорлупа из карбоната кальция, которая защищает яйцо и обеспечивает газообмен и влагообмен.

Теперь, когда мы немного разобрались в том, что происходит внутри куриного яйца, давайте рассмотрим следующие этапы после снесения яиц.

Хотя на этом этапе развитие уже началось, прогресс приостановится, так как яйца подвергаются воздействию более низких температур. Поскольку дальнейший рост зависит от инкубации при 37.5 °C, стадии развития цыпленка чаще всего определяются по морфологическим признакам, описанным в серии стадий Гамбургера-Гамильтона.

В момент снесения яйца цыпленок находится на 1-й стадии Гамбургера-Гамильтона. На этом этапе клетки, из которых сформируется эмбрион, расположены внутри прозрачной «area pellucida» в центре белой структуры, напоминающей мишень, которая называется бластодермой. Следующая фаза развития характеризуется появлением клеточного образования по средней линии эмбриона, известного как примитивная полоска. Клетки area pellucida мигрируют через борозду, образующуюся в полоске, создавая три отдельных слоя, известных как зародышевые листки.

Первые клетки, перемещающиеся через полоску, становятся энтодермой, которая формирует выстилку кишечника и дыхательных путей; клетки, проходящие позже, становятся мезодермой, из которой образуются мышцы и кровь. Клетки, остающиеся на поверхности, представляют собой эктодерму, которая превращается в кожу и нервную ткань.

Этот процесс, называемый гаструляцией, начинается в массе клеток, известной как узел Гензена, на переднем конце примитивной полоски. Трансплантация этой структуры в другой эмбрион приводит к формированию вторичных эмбриональных структур, что демонстрирует решающую роль узла в формировании оси эмбриона.

Анализ экспрессии генов в этом вторичном эмбрионе дополнительно показывает, что узел участвует в спецификации нервных тканей, таких как нервная трубка, из которой позже формируются мозг и спинной мозг эмбриона.

Заметной особенностью более поздних эмбрионов является сложная сеть кровеносных сосудов, расходящихся по желтку. Циркуляция по этим сосудам необходима для распределения питательных веществ из желтка по всему быстро растущему эмбриону. По мере усложнения эмбриона усложняется и система васкуляризированных внезародышевых оболочек, поддерживающих его. В то время как желточный мешок в основном участвует в доставке питательных веществ, аллантоис и хорион играют критическую роль в дыхании и экскреции эмбриона. Примерно через 7 дней инкубации эти две мембраны сливаются, образуя хориоаллантоическую мембрану или CAM. Благодаря своему расположению CAM обеспечивает газообмен с внешней средой, а также позволяет эмбриону использовать скорлупу в качестве источника кальция.

Эта транспортная система сопровождает эмбрион на протяжении примерно 21 дня развития, после чего цыпленок пробивает отверстие в обедненной кальцием скорлупе и вылупляется.

Теперь, когда мы рассмотрели некоторые ключевые этапы развития цыпленка, давайте узнаем, как исследователи изучают эти процессы в лаборатории.

Как и в экспериментах с узлом Гензена, трансплантация между эмбрионами позволяет продемонстрировать функцию отдельных тканей в процессе развития. Одним из распространенных расширений этого метода является пересадка тканей других видов птиц, например перепела, в эмбрионы цыпленка. В таких исследованиях за трансплантированными клетками можно легко проследить с помощью специфических для перепела маркеров, чтобы оценить их влияние на процессы развития, такие как формирование челюсти.

Динамические паттерны экспрессии генов направляют удивительные трансформации, наблюдаемые в ходе развития цыпленка. Для более глубокого понимания путей развития используется гибридизация РНК in situ, которая позволяет визуализировать экспрессию генов в целых эмбрионах. Для этой процедуры эмбрионы собирают, фиксируют, а затем инкубируют с РНК-зондом, который связывается со специфическими мишенями мРНК. Метки на зондах подсвечивают клетки с высоким содержанием целевых мРНК, что указывает на активную экспрессию генов.

Мы видели, как в эмбрионе цыпленка формируются примитивные нейральные структуры, но как они развиваются в сложную нервную систему позвоночного? Один из подходов к изучению эмбриональных нейронных связей называется нейротрэйсингом. Исследователи вводят краситель в интересующие их нейроны и позволяют ему распространиться по аксону. Затем фиксированные эмбрионы нарезают тонкими срезами и подвергают иммуноокрашиванию. Пути, по которым проходят нейроны, можно визуализировать с помощью метки красителя вместе с известными маркерами тканей мозга.

Вы только что посмотрели видео JoVE о развитии цыпленка. В этом видео были рассмотрены основы формирования яйца, ключевые этапы развития цыпленка, а также некоторые распространенные методы исследования, используемые для более глубокого понимания этого удивительного превращения из завтрака в ужин. Спасибо за просмотр!