Civcivin Gelişimi

Civcivler üzerinde gerçekleştirilen yüzyıllar süren embriyolojik çalışmalar, omurgalı gelişimi konusundaki anlayışımızı önemli ölçüde ilerletmiştir. Tavukların yaygın olarak evcilleştirilmiş olması, embriyolarının kolay ve uygun maliyetle temin edilebildiği anlamına gelir. Ayrıca embriyolar harici olarak gelişir ve gelişimsel süreçlerin derinlemesine araştırılmasına olanak tanıyan birçok fiziksel ve genetik manipülasyona uygundurlar. Bu video, bu gelişimsel sistemden yararlanan bazı laboratuvar tekniklerini incelemeden önce tavuk üremesinin temellerini, yumurta anatomisini ve embriyo gelişimini ele alacaktır.

Embriyogenezi tartışmadan önce, yumurtanın birçok temel yapısının nasıl oluştuğunu gözden geçirelim.

Dişi tavuklar, çiftleşme davranışından bağımsız olarak hemen hemen her gün yumurtlarlar; bu, kahvaltı masasında sıkça faydalandığımız bir özelliktir!

Yumurtanın 24 saatlik montaj süreci, ovidukt içerisindeki bir ovum ile başlar. Bu hücre, vitellin membran ile çevrelenmiş besin açısından zengin bir sarısından oluşur. Eğer tavuk yakın zamanda çiftleşmişse, döllenme bu aşamada gerçekleşir ve hücre bölünmeleri, sarının yüzeyinde germinal disk olarak adlandırılan küçük bir alanla sınırlı olarak başlar. Yumurta ovidukt boyunca ilerledikçe, sarının etrafında koruma ve besleme için su ve protein içeren bir albumen veya yumurta akı tabakası oluşur. Ardından, bakterilere karşı savunma sağlayan keratin içeren kabuk membranları eklenir. Son olarak, uterus içerisinde yumurtayı koruyacak, gaz ve nem değişimine izin verecek kalsiyum karbonattan oluşan yarı geçirgen bir kabuk oluşturulur.

Tavuğun içinde neler olup bittiğine dair biraz bilgi edindiğimize göre, yumurtalar yumurtlandıktan sonraki sonraki adımları gözden geçirelim.

Gelişim bu noktada zaten başlamış olsa da, yumurtalar daha soğuk sıcaklıklara maruz kaldığında ilerleme duracaktır. Sürekli büyüme 37.5 °C'de inkübasyona bağlı olduğundan, civciv gelişim aşamaları en yaygın olarak Hamburger Hamilton evreleme serisinde belirtildiği gibi morfolojik dönüm noktalarıyla tanımlanır.

Yumurta yumurtlandığında, civciv Hamburger Hamilton evre 1'dedir. Bu noktada, embriyoyu oluşturacak hücreler, blastoderm adı verilen beyaz hedef tahtası benzeri yapının merkezindeki şeffaf bir "area pellucida" içinde bulunur. Gelişimin bir sonraki aşaması, embriyo orta hattında primitif çizgi (primitive streak) olarak bilinen hücresel bir oluşumun ortaya çıkmasıyla belirlenir. Area pellucida hücreleri, çizgi içinde oluşan bir oluktan göç ederek germ tabakaları olarak bilinen üç ayrı tabaka oluşturur.

Çizgi boyunca hareket eden ilk hücreler, bağırsak ve solunum yolu astarını oluşturan endodermi oluşturur; daha sonra geçen hücreler ise kas ve kanı oluşturan mezoderme dönüşür. Yüzeyde kalan hücreler ise deri ve sinir dokusuna dönüşen ektodermi temsil eder.

Gastrulasyon olarak bilinen bu süreç, primitif çizginin ön ucunda Hensen düğümü olarak bilinen bir hücre kitlesinde başlar. Bu yapının başka bir embriyoya nakledilmesi, ikincil embriyonik yapıların oluşumuyla sonuçlanır ve bu da düğümün embriyonik eksenin şekillenmesinde kritik rol oynadığını kanıtlar.

Bu ikincil embriyodaki gen ekspresyonu analizi, düğümün daha sonra embriyonik beyin ve omuriliği oluşturan nöral tüp gibi sinir dokularının spesifikasyonunda yer aldığını daha açık bir şekilde göstermektedir.

Bu daha geç evredeki embriyoların dikkat çekici bir özelliği, yumurta sarısı üzerinde yayılan karmaşık kan damarı ağıdır. Bu damarlar aracılığıyla gerçekleşen dolaşım, besinlerin yumurta sarısından hızla büyüyen embriyo genelinde dağıtılması için esastır. Embriyo daha karmaşık hale geldikçe, onu destekleyen vaskülarize ekstraembriyonik membran sistemi de öyle olur. Vitellus kesesi öncelikle besin iletiminde yer alırken, allantois ve korion embriyo solunumu ve boşaltımında kritik roller oynar. Yaklaşık 7 günlük inkübasyondan sonra, bu iki membran birleşerek koriyoallantoik membranı veya CAM'ı oluşturur. Konumu sayesinde CAM, dış dünyayla gaz değişimini mümkün kılar ve aynı zamanda embriyonun kabuğu bir kalsiyum kaynağı olarak kullanmasına olanak tanır.

Bu taşıma sistemi, embriyoyu yaklaşık 21 günlük gelişim süreci boyunca destekler ve bunun ardından civciv, kalsiyumca fakirleşmiş kabukta bir delik açarak yumurtadan çıkar.

Tavuk gelişimindeki bazı temel adımlara değindiğimize göre, araştırmacıların bu süreçleri laboratuvarda nasıl incelediklerine bir bakalım.

Hensen düğümü üzerindeki deneylerde olduğu gibi, embriyolar arası transplantasyon, izole dokuların gelişimdeki işlevini ortaya koyabilir. Bu tekniğin yaygın bir uygulaması, bıldırcın gibi diğer kuş türlerinden alınan dokuların civciv embriyolarına greftlenmesidir. Bu çalışmalarda, transplant edilen hücreler, çene oluşumu gibi gelişimsel süreçler üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla bıldırcına özgü belirteçler kullanılarak kolayca takip edilebilir.

Dinamik gen ekspresyon modelleri, civciv gelişimi boyunca gözlemlenen büyüleyici dönüşümleri yönlendirir. Gelişimsel yolları daha iyi anlamak için, tüm embriyolardaki gen ekspresyonunu görselleştirmek amacıyla RNA in situ hibridizasyonu kullanılır. Bu prosedür için embriyolar toplanır, fikse edilir ve ardından spesifik mRNA hedeflerine bağlanan bir RNA probu ile inkübe edilir. Problar üzerindeki etiketler, hedef mRNA'ların bol olduğu hücreleri vurgulayarak güçlü gen ekspresyonuna işaret eder.

Civcivde ilkel sinir yapılarının nasıl oluştuğunu gördük, peki bunlar karmaşık bir omurgalı sinir sistemine nasıl evrilir? Embriyonik sinir bağlantılarını incelemenin bir yolu olan yönteme sinirsel izleme (neural tracing) denir. Araştırmacılar, ilgilendikleri nöronlara boya enjekte eder ve boyanın akson boyunca yayılmasına izin verirler. Fikse edilmiş embriyolar daha sonra ince dilimlere ayrılır ve immünboyama yapılır. Nöronların izlediği yollar, beyin dokusunun bilinen belirteçleri ile birlikte boya etiketi kullanılarak görselleştirilebilir.

JoVE'nin tavuk gelişimi hakkındaki videosunu izlediniz. Bu video, yumurta oluşumunun temellerini, civciv gelişimindeki temel olayları ve kahvaltılıktan akşam yemeğine uzanan bu büyüleyici dönüşümü daha iyi anlamak için kullanılan bazı yaygın araştırma tekniklerini ele almıştır. İzlediğiniz için teşekkürler!