Los científicos han creado la primera quimera humano-cerdo. Según el portal IFLscience.com, un equipo internacional de investigadores realizó un experimento en el que lograron obtener un embrión que es un híbrido de cerdo y humano.

Se introdujeron células madre humanas en embriones de cerdo en etapa inicial. Como resultado se obtuvieron más de dos mil híbridos, que se introdujeron en el cuerpo de la cerda. 186 embriones se convirtieron en quimeras, organismos formados por células genéticamente diferentes.

Sólo 1 célula entre 10 mil del embrión era humana, pero el hecho de que las células humanas echaran raíces y funcionaran como parte de un solo organismo ya es evidente. Gran paso para la ciencia. Hasta ahora, los científicos no habían podido cruzar a un ser humano con otro animal grande. Esto se ve obstaculizado, en particular, por las diferentes tasas de desarrollo de los organismos: por ejemplo, el embarazo en humanos dura 9 meses, en cerdos, en promedio 112 días.

Hay una escasez mundial de órganos para trasplantes. La gente espera durante años un trasplante de órgano; algunos mueren sin esperar a un donante adecuado. A pesar de esto, experimentos científicos, capaces de resolver este problema, provocan una gran protesta pública y debate sobre la ética.

Debido a esto, los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE. UU., la principal agencia gubernamental responsable de los avances médicos, se negaron a financiar tales experimentos en 2015. En agosto de 2016, los NIH propusieron levantar la moratoria sobre estos estudios, pero esto aún no ha sucedido.

Se dejó que los embriones de cerdo y humanos se desarrollaran durante 28 días (este período corresponde al primer trimestre de gestación en un cerdo). Una vez que demostraron ser viables, fueron retirados del cuerpo de la cerda.

"Esto es tiempo suficiente para comprender cómo se mezclan las células humanas y porcinas, pero no lo suficiente como para generar un debate ético sobre los animales quiméricos adultos", dijo el autor principal, Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor del Instituto. investigación biológica Salka, California, Estados Unidos.
La idea de crear un híbrido humano-cerdo para proporcionar trasplantes de órganos a quienes los necesitan es realmente sorprendente. El debate sobre la ética de tales experimentos aún no se ha calmado. por mucho tiempo, si alguna vez se desvanecen. Después de todo, hoy en día conviven de alguna manera en el mismo mundo personas que consumen productos cárnicos todos los días y quienes consideran antinatural criar animales con único propósito- cometelos.

Basado en materiales de: iflscience.com

El concepto de ontogenia.

Ontogénesis - desarrollo individual individuos, todas las transformaciones sucesivas de un organismo vivo desde el momento de su inicio hasta el final de su vida. La ontogénesis tiene lugar en base genética bajo la influencia continua y multidireccional de factores ambiente externo. El entorno externo se refiere no sólo a las condiciones de detención fácilmente controlables, sino también a cualquier factor externo al propio organismo. Para el feto en el útero, el organismo materno en sí no es sólo una fuente de vida, sino también un factor ambiental. Después del nacimiento, este factor es la “relación” entre el lechón y la madre, entre los lechones en el nido. Todos estos momentos juegan un papel importante en su vida, en particular a la hora de moldear el comportamiento del animal. Las principales características de la ontogénesis son la continuidad, la periodicidad y la dirección estrictamente controladas por el genotipo.

Factores de ontogénesis

La ontogénesis es, en términos generales, la implementación del programa para el crecimiento y diferenciación de todos sistemas internos, asegurando su integridad y subordinación entre sí y al organismo, sus necesidades generales. Pero la ontogénesis no es una simple repetición de los caminos y métodos de existencia de generaciones anteriores, sino un reflejo único, e incluso único, especial de los niveles moleculares, genéticos y organizativos de evolución de una especie determinada. Por tanto, parece necesario mostrar esquemáticamente cómo se lleva a cabo el mecanismo de herencia de características y propiedades básicas, que regula colectivamente los procesos de desarrollo.

genes

Un gen se considera una unidad de herencia y el esquema de desarrollo más simple es la fórmula "gen - enzima - rasgo". Sin embargo, se sabe que el gen en sí es Estructura compleja, compuesto por partes estructurales y regulatorias. Debido al hecho de que la parte estructural de los genes tiene Estructura compleja con un número diferente de nucleótidos en relación con los residuos de aminoácidos, existe la posibilidad de alteración genética y recombinación de sus partes, lo que puede conducir a la aparición de un nuevo gen.

El desarrollo de cualquier rasgo está controlado inicialmente por uno o más genes (rasgos cualitativos) o muchos genes (rasgos cuantitativos). Cualquiera de ellos tiene una especificidad de acción estricta: discreción - la capacidad de sufrir reordenamientos, poligenicidad - interacción con otros genes, pleiotropía - influencia sobre otros rasgos. Estas propiedades del gen están asociadas con su actividad química como compuesto complejo.

Los genes están contenidos en cada Nucleo celular, más precisamente en los cromosomas del núcleo, por lo que cada individuo tiene una gran cantidad de ellos y hay muchas opciones para la interacción genética. Esto da motivos para creer que cada organismo es único y que esta singularidad está determinada por la interacción de los genotipos con el medio ambiente. Sin embargo, podemos hablar de un cierto tipo de desarrollo de individuos de origen similar en condiciones de vida relativamente idénticas, porque su genoma es prácticamente el mismo, al igual que su genotipo (el conjunto de inclinaciones hereditarias), y esta similitud se materializa en el fenotipo. en el mismo hábitat.

Cuando las células se dividen, el principio hereditario se distribuye uniformemente entre ellas; los genes son catalizadores de reacciones intracelulares. Como resultado, se forman enzimas y hormonas en las células. compuestos químicos, responsable del metabolismo intracelular y la energía. Se produce una especialización celular que conduce a la formación de órganos y tejidos que se diferencian entre sí no solo en su especificidad, sino también en diferentes velocidades de formación. Finalmente, reacciones bioquímicas complejas dentro de los tejidos conducen a la formación de procesos corporales generales. En etapas de desarrollo estrictamente definidas, los genes individuales o sus grupos se activan (o desactivan) dependen de la concentración de enzimas u hormonas, y la actividad de las hormonas depende de la calidad y el nivel de las reacciones intersticiales. A su vez, para que las reacciones a nivel del organismo y de los tejidos se desarrollen con normalidad, es necesario recibirlo del exterior (con alimentos y agua). nutrientes, para cuya normal asimilación también son necesarias otras condiciones (temperatura ambiente, humedad, luz, etc.). En este nivel, el curso y la corrección del metabolismo están influenciados por el estado del sistema nervioso, que señala la correspondencia de las condiciones de vida con el estado fisiológico general del cuerpo.

En este complejo proceso continuo de metabolismo y energía, pueden ocurrir alteraciones en cualquier nivel de ontogénesis: a nivel genético molecular, en forma de mutaciones; en células y tejidos, en forma de enfermedades; a nivel del organismo, en forma de un fenotipo defectuoso. El programa de ontogenia se desarrolla mediante prueba y error durante la microevolución, desarrollo historico tipo específico. El genotipo como base hereditaria de la ontogénesis asume su alta repetibilidad en generaciones y es la base de un proceso predecible, dirigido y controlado.

El fenotipo es un genotipo realizado, pero los factores de desarrollo paratípicos también tienen una importancia considerable, es decir, Condiciones para la alimentación y tenencia del animal. El medio ambiente afecta al cuerpo de forma continua y completa, por lo que es imposible separar el genotipo del medio ambiente. Comprender esto llevó al académico M.F. Ivanov a una fórmula lógica y simple: "Los mejores genotipos deben buscarse entre los mejores fenotipos".

La influencia del medio ambiente en la ontogenia.

La ontogénesis de un individuo implica la transformación de factores de desarrollo externos en internos. La diferenciación de los sistemas internos del cuerpo va acompañada del establecimiento continuo de un equilibrio óptimo entre sistemas. La capacidad del cuerpo para autorregularse está determinada y fija hereditariamente. larga evolución, se manifiesta en forma de homeostasis, es decir. Equilibrio de líquidos entre el organismo y el medio ambiente.

El medio ambiente es un conjunto complejo de factores positivos y negativos. Pero dado que este complejo afecta al organismo de forma continua durante toda la vida del animal, la ontogénesis puede considerarse como la respuesta del organismo a la acción de factores ambientales. Por primera vez, la idea de interacción entre genotipo y medio ambiente fue expresada por el destacado académico científico I. I. Shmalgauzen.

Periodización de la ontogenia.

El desarrollo de cualquier individuo debe considerarse en comparación con indicadores similares de un grupo de animales y en condiciones ambientales controladas. Con este análisis se revela el factor de interacción “genotipo - ambiente”, cuyo resultado es la ontogénesis misma.

En relación con los cerdos y otros tipos de animales de granja, se distinguen los períodos de desarrollo prenatal (embrionario, uterino) y posnatal (postembrionario). El desarrollo prenatal se divide en fases: embrionario (desde el momento de la fecundación del óvulo hasta el día 18 de gestación de la cerda), prefetal (hasta el día 32 de desarrollo) y fetal (hasta el momento del nacimiento). En los cerdos, la fase fetal constituye alrededor del 20% del desarrollo uterino, mientras que en los bovinos es aproximadamente el 35%.

En el período posnatal, se utiliza la periodización relacionada con la tecnología de cría: el período lechero, incluida la fase neonatal (hasta el día 7-10 después del nacimiento), la fase de alimentación con leche (antes del destete de los lechones de la madre) y la fase post-destete. fase de crianza de lechones, y el período de engorde. También se utiliza la periodización. rasgos característicos formación mayor actividad: primer período: desde el nacimiento hasta el inicio de la pubertad a los 4-5 meses de edad; el segundo es el período de pubertad (hasta los 7-8 meses de edad) y el período de edad adulta del cerdo.

En cualquier clasificación de los períodos de ontogénesis, es necesario resaltar los aspectos más importantes de la actividad vital durante estos períodos, y entre ellos se encuentran la formación del sistema neurohumoral, la capacidad de reproducción normal de la descendencia y la capacidad de adaptación. Como resultado, lo principal en la clasificación es la naturaleza de la relación del organismo con el medio ambiente, que se manifiesta en el tipo y nivel de metabolismo y energía de un determinado individuo o grupo de individuos, y la fuente de estos cambios. son los factores nutricionales, el estado del entorno externo, la estructura de las comunidades (grupos, rebaños) de animales.

En este sentido, es aceptable la periodización de la postembriogénesis por K. B. Svechin con algunas aclaraciones y adiciones, en la que se distingue el período de juventud (desde el nacimiento hasta el cese del crecimiento), el período de madurez y el período de envejecimiento. El período de la juventud incluye las fases de nuevo nacimiento, alimentación con leche, alimentación post-láctea (en los cerdos es la crianza de los lechones destetados, independientemente de si el lechón recibe leche o no), la pubertad. La última fase de desarrollo en condiciones normales caracterizado por el crecimiento más intenso del animal en términos de medidas corporales y peso. Durante el período de madurez, los animales reproductores muestran la máxima productividad. La ontogénesis termina con un período de envejecimiento y el desarrollo toma la dirección opuesta. En la ganadería, los animales viejos rara vez se utilizan, ya que su productividad disminuye y mantener la salud requiere costos importantes y a menudo injustificados.

El desarrollo de un individuo incluye los procesos de crecimiento y diferenciación, que no pueden separarse. Este complejo asegura la integridad del cuerpo y la unidad con las condiciones. ambiente. Consideremos la ontogenia del cerdo por períodos y fases de desarrollo.

El cigoto, de 140-160 micrones de tamaño y forma esférica, formado como resultado de la fusión de células germinales, comienza a dividirse rápidamente. Después de 20 a 24 horas, algunos cigotos se encuentran en la etapa de 2 a 4 blastómeros, y dentro de dos días de movimiento a lo largo del oviducto, en la etapa de 2 a 8 blastómeros.

El tercer día, los cigotos ingresan al útero y ya tienen de 4 a 8 blastómeros; el cuarto día, se forma una mórula a partir del cigoto, en la que el embrión ya tiene muchos blastómeros de pequeño tamaño. En una sección bajo un microscopio, el embrioblasto es claramente visible, es decir. un embrión cubierto por una sola fila de células que forman el trofoblasto, que proporciona nutrición al embrión. A partir de este momento, el embrión se nutre de las secreciones del útero (órgano).

Al quinto día, el embrión entra en la etapa de blástula (vesículas), que se estiran como resultado de la entrada de masa nutricional al embrión desde la cavidad uterina. Al sexto día, la membrana transparente estalla, el embrión se libera y comienza a aumentar drásticamente de tamaño. En esta etapa, los embriones varían mucho de tamaño.

Al noveno día, los blastocistos pierden forma esférica, en ellos se depositan las capas germinales. El embrioblasto se diferencia en ecto y endodermo, aparecen células de mesodermo entre ellos y el trofoblasto crece rápidamente y se convierte en el amnios que rodea al embrión. Las células del mesodermo forman el saco vitelino que, junto con la superficie interna del trofoblasto, penetra en la red de vasos sanguíneos. En ese momento, el embrión mide entre 10 y 12 mm de largo y unos 3 mm de ancho.

En el día 13-14, el embrión se estira formando un hilo de hasta 7 cm de largo con un diámetro de 104 micrones. Posteriormente, el embrión cambia de forma: su longitud disminuye drásticamente, pero su grosor aumenta. La implantación de embriones en los cuernos uterinos finaliza el día 18, lo que marca el final del período de desarrollo embrionario.

El día 14 aparecen los primeros somitas en el embrión, a partir de los cuales se forman las vértebras. Entonces todas las capas germinales quedan claramente diferenciadas. Del ectodermo surge el epitelio externo del cuerpo, las glándulas mamarias, sebáceas y sudoríparas, las cerdas y las pezuñas, el epitelio intestinal, el esmalte dental y todo sistema nervioso. A partir del endodermo se forman. tubo digestivo, páncreas, glándulas tiroides y paratiroides, órganos respiratorios y oído medio. El mesodermo da origen al esqueleto y a los músculos esqueléticos, corazón, músculos lisos, tejido conectivo vasos sanguíneos, células sanguíneas, corteza suprarrenal, pleura y peritoneo, pericardio, órganos reproductivos y urinarios.

El día 20, los órganos principales del feto son claramente visibles; el mesonefros; gran masa tejido en comparación con el tamaño de todo el embrión; el cerebro ya está dividido en cinco secciones y los 12 pares de nervios craneales están presentes. El corazón pasa de ser un tubo a un órgano de cuatro cámaras. Durante este período el hígado juega papel vital en el suministro de sangre fetal, ya que toda la sangre placentaria pasa a través de él.

Así, en el período embrionario en los cerdos tiene lugar la formación principal de todos los sistemas y órganos y la placenta comienza a funcionar. Los embriones difieren bastante claramente en la calidad de la diferenciación (especialmente en el tamaño corporal). Este tiempo representa hasta el 75%. pérdidas totales frutos antes del parto. Se considera que una de las principales causas de la muerte de cigotos y embriones es la inferioridad de las células germinales y el tamaño insuficiente de los óvulos en el momento de la fecundación. Un tercio de las pérdidas se deben a cambios en los cromosomas, así como a un aumento de la temperatura corporal de la cerda por encima de los 40 °C en los primeros 13 días tras la inseminación. Las altas temperaturas del aire exterior (32-39 °C) provocan la muerte de los cigotos en los dos primeros días después de la fecundación. El período crítico se observa entre los días 6 y 7 del embarazo, cuando la membrana del blastocisto estalla y las células embrionarias entran en contacto directo con el entorno uterino. Las desviaciones del patrón hormonal normal de la madre afectan negativamente la supervivencia de los embriones.

El curso de implantación desde el día 10 al 24, así como la capacidad y movilidad del útero durante la placentación, tienen una gran influencia en la supervivencia.

Durante el período prefetal, que no dura más de dos semanas, se forman los centros sanguíneos: el hígado y los riñones, luego los órganos linfoides y, por último, la médula ósea. Durante este período, los glóbulos rojos constituyen el 20% del volumen sanguíneo total, su concentración es de 560 mil/mm 3, mientras que la mayoría de las células tienen núcleos, que posteriormente son reemplazados por otros no nucleados. La complicación de los sistemas morfológicos continúa, especialmente entre los días 28 y 30 de embarazo. Los rudimentos de las glándulas mamarias ya son visibles y la diferenciación de los testículos y los ovarios está en marcha. El peso del feto en el día 30 de desarrollo es de 1,5 ± 0,05 g, la longitud es de 25 ± 0,3 mm, el embrión contiene aproximadamente un 95% de agua y la materia seca es un 68% de proteínas. En la quinta semana de embarazo se completa la transición a la nutrición placentaria del feto.

El período fetal de embriogénesis se caracteriza por procesos activos de diferenciación y crecimiento del feto: el día 51, la masa aumenta 33 veces, el día 72, casi 150 veces, el contenido de agua disminuye en un 7%, debido a la osificación de la concentración. En el cuerpo aumenta muchas veces el calcio, un poco menos el fósforo. Los cambios más notables son los parámetros morfológicos de la sangre. Para endocrinología, es decir. La actividad de las glándulas endocrinas del feto está muy influenciada por la alimentación del útero preñado. La hormona del crecimiento se detectó en los frutos ya en el día 50, y la actividad gonadotrópica de la glándula pituitaria se detectó en el día 80, las glándulas suprarrenales estaban completamente formadas en el día 70; Las hormonas tiroideas aparecen mucho antes, el día 52. En la etapa fetal temprana, ya aparecen diferencias entre razas en el desarrollo del esqueleto y sus partes. La naturaleza de la embriogénesis, especialmente en las primeras etapas, está influenciada por el tipo de cuerpo de las cerdas intrarazas: en las cerdas del tipo sebáceo, las pérdidas embrionarias son un 2,4% mayores que en las del tipo de carne.

En el período prenatal y especialmente fetal, la principal causa de muerte de los fetos es su infección a través del cuerpo materno, así como las alergias y la alteración del estado hormonal de la madre. La mortalidad se manifiesta en forma de momificación o maceración (licuefacción) del fruto, y con una infección microbiana se produce una descomposición putrefacta del fruto.

Debido al crecimiento intensivo en el último tercio del embarazo, la principal causa de muerte fetal es también la insuficiencia placentaria, es decir. una violación de la relación normal entre el tamaño y el número de fetos, por un lado, y el tamaño del útero y la placenta, por el otro. Esto explica los menores nacimientos múltiples de reinas jóvenes, especialmente pequeñas, en comparación con las adultas y las grandes.

embriogénesis

La embriogénesis determina la calidad de los fetos al nacer, criterio principal que es la capacidad que tiene un lechón recién nacido de contrarrestar los efectos adversos de su entorno nuevo ambiente. En comparación con otros tipos de animales domésticos, un cerdo recién nacido parece muy imperfecto, fisiológicamente inmaduro. Esta imperfección se debe a varios factores.

1. Debido al período de gestación relativamente corto (10-15% de la duración del crecimiento posnatal), la formación de estructuras óseas en los lechones está lejos de ser completa: el esqueleto al nacer se compone de un 30% de cartílago y la médula ósea constituye un 26% de la masa esquelética. No hay ácido clorhídrico libre en el jugo intestinal, por lo que la microflora se desarrolla intensamente en el estómago.
2. Presentado por V.G. Yanovich et al., el contenido de glucógeno en el hígado y los músculos esqueléticos disminuye drásticamente. Independientemente del suministro de nutrientes con el calostro, los niveles de glucosa en sangre disminuyen 10 o más veces durante los dos primeros días de vida. Por lo tanto, incluso un breve retraso en la primera alimentación es perjudicial para los lechones. Además, los lechones que amamantan a su madre liberan oxitocina.
3. En los lechones débiles, a menudo se observan pliegues parciales del tejido pulmonar, que es una de las reacciones a los cambios en la temperatura del aire. El nivel ácido-base en sangre cambia mucho; en general, la acidosis es característica de los lechones. Las primeras 2 horas después del nacimiento son especialmente peligrosas.
4. Por 1 kg de peso corporal hay 900 cm 2 de superficie de piel sin barba con tejido subcutáneo poco desarrollado. Al mismo tiempo, el nivel de glucosa en sangre disminuye rápidamente y el cuerpo pierde agua. Todo esto conlleva una pérdida de calor interno.
5. Los factores anteriores indican la imperfección del mecanismo de termorregulación en los lechones. La termorregulación química se establece sólo después del día 20 de vida del lechón y está completamente ausente la primera semana después del parto.
6. La ausencia de anticuerpos provoca bronconeumonía, especialmente cuando se combinan. temperaturas bajas aire con alta humedad interior. Los lípidos constituyen sólo el 1% del peso corporal, varias veces menos que en otras especies de animales recién nacidos.
7. Los lechones nacen con un corazón pequeño (1% del peso corporal), un volumen de sangre pequeño (8,6 g por 100 g de peso corporal) y una relación sístole/diástole de 1:1, mientras que en otras especies de animales recién nacidos es más parecida. a 2:1. Cuando se consume calostro, el volumen sanguíneo aumenta rápidamente a 9,5-10 y disminuye gradualmente a las 2-3 semanas de edad a 7,1-7,4 ml/100 g de peso corporal.
8. La actividad de la corteza suprarrenal alcanza su máximo en la primera pereza de la vida. Presentado por V.P. Urbana, los factores protectores humorales (vitamina A y proteínas séricas) tienen los valores más bajos en los lechones, luego aumentan bruscamente hasta los 4 días y a partir del décimo día. el dia pasa su decadencia. Los factores celulares de resistencia natural (linfocitos T y B, actividad peroxidasa de los leucocitos) tienden a aumentar después del nacimiento.
9. Anemia, es decir una disminución del contenido de hemoglobina en la sangre después del nacimiento es común en los lechones, especialmente en los partos de invierno.

De este modo, fase del recién nacido se caracteriza por una transición de la existencia intrauterina a la independiente, y esto determina su importancia y significado para toda la vida posterior. A la influencia masiva de muchos factores ambientales se opone la utilidad biológica de la leche materna y la constitución del lechón recién nacido; , se determina el curso y el resultado de toda la post-embriogénesis.

Las principales características del período de la juventud son un aumento activo del tamaño corporal, la formación completa de los niveles individuales de metabolismo y energía, las propiedades constitucionales de la capacidad de adaptación, la formación de cualidades reproductivas y, aunque el crecimiento de los cerdos dura hasta 2,5 años. 3 años (el período de juventud termina mucho antes), su finalización se caracteriza por una variabilidad bastante alta entre diferentes individuos. EN condiciones óptimas Este periodo se prolonga hasta aproximadamente los 18 meses de edad, momento en el que los cerdos alcanzan los 180-200 kg, lo que supone aproximadamente el 70% del peso final de los animales reproductores. A esta edad, la adaptación se forma principalmente en forma de reactividad y resistencia natural, las capacidades productivas se realizan plenamente y se determinan los indicadores del valor reproductivo de la madre y el verraco.

fase de leche

La fase láctea es una etapa del desarrollo en la que la leche o sus sustitutos, similares en valor nutricional y digestibilidad, son el alimento principal, ya que biológicamente satisfacen mejor las necesidades del organismo, que está pasando por una importante reestructuración y formación de mecanismos de soporte vital. . Esta fase finaliza cuando el cuerpo comienza a prescindir del alimento lácteo. Para los lechones, esta es una edad de 100 ± 10 días con un peso de 30 kg. Este es un momento de ganancia de masa relativa bastante alta. Si suponemos que la fase neonatal finaliza aproximadamente una semana después del nacimiento, los lechones lactantes experimentan cuatro duplicaciones de peso (4, 8, 16 y 32 kg).

Composición química El organismo de los cerdos cambia hacia una rápida acumulación de grasas y ácidos grasos saturados. Al final del primer mes de vida, con un aumento de peso corporal 6 veces, el contenido de grasa en los tejidos y el tejido subcutáneo aumenta en 100 y el de proteínas solo 8 veces. El contenido relativo de agua disminuye rápidamente con la edad debido a la deshidratación de los huesos y la piel. Según A.I. Polihidratos, en el músculo longissimus dorsi, la cantidad de agua disminuye del 80 al 77% a los dos meses de edad, y la proporción de proteínas, por el contrario, aumenta del 11 al 20% y no cambia más. La concentración de glucógeno cae del 6,5 (al nacer) al 0,2% a los dos meses de edad y luego permanece constantemente por debajo del 0,5%.

Después del nacimiento, la tasa de crecimiento de las partes individuales del esqueleto cambia FUERTE en los lechones: con el aumento relativo más rápido de masa, los huesos del esqueleto periférico crecen más rápido al principio después de dos meses, los huesos del esqueleto axial se desarrollan peor; . Por lo tanto, los lechones normalmente tienen un aspecto de cabeza grande y patas largas, y a partir de los 60 días y especialmente después de los 100 días de edad, los lechones adquieren formas características de todo el período de crecimiento acelerado.

Después del nacimiento, la endocrinología de los animales cambia mucho. En lechones de 35 días de un complejo industrial, el grado de formación de órganos y tejidos depende de su desarrollo general. En particular, el timo en los lechones desnutridos (lechones con nutrición insuficiente) es varias veces más pequeño, y esto conduce a un retraso en los sistemas inmunes T y B, es decir, la resistencia disminuye. La actividad de la corteza suprarrenal es máxima el primer día de vida, luego desciende notablemente y a principios del segundo mes alcanza el nivel de los animales adultos. A medida que aumenta la intensidad del crecimiento en los lechones, la proporción de hormonas pituitarias cambia, como resultado de lo cual se vuelven más sensibles a los efectos de los factores de estrés, y el sistema neurohumoral en su conjunto es incapaz de mantener un equilibrio estable del cuerpo con el ambiente durante el engorde intensivo.

Ya a partir del décimo día, la resistencia de los lechones a la hipoglucemia inducida por el ayuno (niveles bajos de glucosa en sangre) aumenta significativamente, especialmente si la temperatura del aire se mantiene a 25 °C. Los bebés destetados de ocho semanas son resistentes a la inanición hasta tal punto que, si se les da mucha agua, pueden sobrevivir durante 24 a 28 días, incluso habiendo perdido entre el 28 y el 39% de su peso. Al mismo tiempo, no se observaron cambios significativos en los niveles de azúcar en sangre, hemoglobina, fósforo inorgánico y creatinina en el suero sanguíneo. Pero en los primeros días de vida, la hipoglucemia afecta más a la supervivencia de los lechones que al peso corporal (especialmente a temperaturas inferiores a 16 ° C).

Los órganos internos, excepto el tracto gastrointestinal, en esta y en etapas posteriores del desarrollo aumentan mucho más lentamente que el peso corporal total. El volumen de sangre en lechones que pesan 7 kg (aproximadamente un mes de edad) es de 150 ml/kg, con un peso de 90 kg se reduce a la mitad, en cerdos adultos, a 30-40 ml/kg. Al nacer, los lechones tienen 8 dientes: 4 caninos y 4 incisivos. Los caninos se muerden inmediatamente con unas pinzas para que los lechones no dañen los pezones de la madre al succionar. Al comienzo de la pubertad, ya hay 28 dientes, incluidos 12 incisivos. Los dientes permanentes aparecen en diferentes momentos hasta el mes 20. La fórmula dental de un cerdo adulto incluye 44 dientes, incluidos tres pares de incisivos, un canino y tres pares de molares en la mandíbula superior e inferior.

La fase láctea pasa suavemente a la fase de desarrollo posterior a la leche: el sistema de intercambio de calor, en particular la termorregulación, está completamente establecido, pero este proceso se ve muy obstaculizado si no existen las condiciones de alojamiento adecuadas. Por lo tanto, los lechones son muy susceptibles a las enfermedades y la mortalidad. La práctica demuestra: si un cerdo ha cumplido los tres meses de edad, la posibilidad de sobrevivir hasta el final del engorde (hasta la muerte natural) es del 100% en condiciones normales.

Es importante tener en cuenta la fase de pubertad de los animales a la hora de dejarlos para la reproducción. De importancia práctica aquí es el conocimiento de la ontogénesis de los órganos reproductivos y de la actividad hormonal, de la que depende la severidad y el ritmo de los ciclos en las primerizas, la actividad sexual y la calidad del esperma en los verracos.

La pubertad en los cerdos ocurre entre los 4, 5 y 9 meses de edad. Se manifiesta en el rápido crecimiento de los órganos reproductivos y la formación de folículos en ambos ovarios. Madurez, es decir la capacidad de reproducirse suele aparecer en los cerdos entre los 7 y los 9 meses. Esto se manifiesta en la ovulación de óvulos maduros y en un título bajo pero constante de gonadotropina acumulada. Su concentración más alta por unidad de peso corporal y ovario se produce en el momento del nacimiento, después de lo cual disminuye gradualmente y a la edad de 7,5 meses se estabiliza en el nivel de 0,2-0,5 unidades. por un ovario. El número de óvulos ovulados aumenta, especialmente después de la tercera ovulación, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de asignar cerdos para el apareamiento. En mesa La Tabla 2.1 muestra algunos indicadores de la pubertad en cerdos de diferentes edades (según W. Pond y K. Haupt).

El momento del inicio de la pubertad en los cerdos está influenciado por la época de nacimiento y la tasa de crecimiento durante el período de cría. Cuanto mayor es el crecimiento, mejor se desarrollan los órganos reproductores, aunque esto no influye en la aparición del primer celo y posteriores. Después de la primera cacería Órganos reproductivos crecen intensamente y durante los ciclos sexuales posteriores cambian poco o nada. Pubertad En las primerizas de primavera, el parto se produce entre 10 y 12 días antes que en las primerizas de invierno. En los verracos, aproximadamente al centésimo día de vida, los testículos pasan de la cavidad interna al escroto, y la pubertad ocurre en muchas razas a la edad de 4 a 6 meses. Con la edad, el volumen de espermatozoides y la cantidad de espermatozoides en el eyaculado aumenta decenas de veces, mientras que la calidad de los espermatozoides mejora, alcanzando un óptimo a los 7 meses; se estabiliza aún más con el uso uniforme de los verracos.

En la fase de pubertad, que es muy importante, los animales jóvenes siguen creciendo intensamente.

Especial significado práctico Tiene la ontogénesis del sistema digestivo. En las primeras décadas de vida, la capacidad de crecimiento rápido de los lechones está limitada por la preparación anatómica y fisiológica de los órganos digestivos relacionada con la edad. El estómago de un recién nacido es literalmente un poco más grande que un dedal, pero al décimo día su volumen se triplica, después de otros 10 días alcanza los 200 ml y a los 2 meses, casi 2 litros, después de lo cual su tasa de crecimiento disminuye.

El intestino delgado también crece rápidamente en los primeros días de vida: el primer día su capacidad es de 100 ml, a los 20 días -700 ml y, a principios del tercer mes, 6 litros. Sección gruesa crece de manera diferente: al nacer su volumen es de 40-50 ml, a los 20 días - 100 ml, y solo entonces aumenta mucho más rápido, alcanzando un volumen de más de 2 litros después de 2 meses, a los 4 meses - 7 litros y a los 7 meses - 11 - 12 l. En consecuencia, el peso y la longitud del estómago y los intestinos cambian. La tasa de desarrollo de los órganos digestivos es mucho más rápida que el crecimiento de otras partes del cuerpo, lo que es la base de la alta tasa de crecimiento de los cerdos en períodos posteriores. La sección gruesa inicialmente crece más lentamente que el estómago y el intestino delgado, porque en la dieta de los animales jóvenes de temprana edad predominan los alimentos fácilmente digeribles y digeribles: leche y otros productos lácteos, y solo a partir de las tres semanas los lechones comienzan a comer otros alimentos. incluido el forraje. La tasa de crecimiento intestinal se puede regular mediante el uso de diferentes tipos de alimentación. Con un aumento en la masa y el volumen del intestino, la secreción y actividad del jugo intestinal aumenta considerablemente, especialmente después de los 3-4 meses de edad.

En las primeras etapas de la actividad post embriogénesis. jugo gastrico(en particular pepsina) es pequeño debido a la falta de libre de ácido clorhídrico. Esta es la causa de las enfermedades gastrointestinales en el primer mes de vida, y solo después de 40 a 50 días aparece el efecto bactericida del jugo del estómago. Los alimentos vegetales no se digieren y se transfieren del estómago al intestino delgado. La tripsina en su fina sección es muy activa y esto compensa la aclorhidria relacionada con la edad en los lechones. temprana edad. El tracto gastrointestinal contiene tanto ácido láctico como bacterias putrefactas (incluida E. coli).

Resumiendo lo dicho, podemos formular diferencias relacionadas con la edad en la actividad de los órganos digestivos. En los lechones jóvenes, no aseguran la digestión y absorción de tal cantidad de nutrientes que asegurarían plenamente las capacidades biológicas de crecimiento y desarrollo inherentes a los lechones. En los cerdos adultos, el alto crecimiento, por el contrario, no está limitado por los órganos digestivos, sino por la posibilidad de asimilación determinada hereditariamente.

periodo de pubertad

Durante la pubertad ocurre cambio fundamental composición de la masa incremental del ganado. En él predomina la proporción de tejido graso, y en los músculos el contenido de grasa muscular progresa con la edad. Esto es el resultado de cambios en el metabolismo intracelular, el predominio de los procesos de asimilación sobre la disimilación y la intensidad del metabolismo basal por unidad de peso corporal disminuye drásticamente con la edad.

El período de madurez depende directamente del estado fisiológico general de los cerdos y está asociado a la intensidad de su uso en crianza y cría. Diversidad individual su duración es muy larga. Se han registrado casos de 25 partos por reina, y el número de reinas longevas (8 o más partos) en los complejos industriales puede representar el 13% del número total de cerdas (datos de M.P. Ukhverov). Sin embargo, en general, el período de uso reproductor de reinas y verracos no supera los 2-2,5 años, lo que corresponde a la edad de 3-3,5 años, en la que anteriormente los cerdos sólo alcanzaban la cima de sus capacidades naturales.

La ontogénesis del cerdo tiene tres características de crecimiento específicas:

• baja velocidad en los períodos de desarrollo embrionario y alta en los postembrionarios;
• alta intensidad de crecimiento, lo que lleva a que el peso vivo de un cerdo adulto sea entre 200 y 250 veces mayor que al nacer, mientras que en el bovino es entre 10 y 15 veces mayor;
• combinación Larga duración crecimiento con su alta intensidad. Un cerdo crece hasta los tres años (unos 1000 días), casi 9-10 veces más que el período uterino (114-115 días).

Si las dos primeras características dependen poco de la raza y son inherentes a todos los cerdos (características de especie), entonces la tercera se debe en gran medida precisamente a este factor. Como resultado, la ontogénesis en la etapa de juventud y madurez sexual en razas sebáceas y de maduración temprana tiene características de mayor intensidad y menos plenitud en comparación con los cerdos de razas universales de maduración moderadamente temprana. El resultado de estas diferencias es la superioridad de estos últimos en una media de 50 kg de peso vivo en la edad adulta.

Los conceptos modernos sobre el crecimiento de los cerdos se explican mediante el axioma de D'Arcy Thomson: "La forma está asociada a la función". Los cambios en el cuerpo durante el crecimiento, la madurez y el envejecimiento son, hasta cierto punto, una constatación codigo genetico, especialmente en lo que respecta a cambios en la adaptación animal. Pero las conexiones entre forma y función son bidireccionales. El genotipo expresa la primacía de la forma heredada en relación con las funciones del individuo adulto y en desarrollo. Pero el mismo genotipo determina posibles reacciones el cuerpo y sus órganos y sistemas individuales sobre la influencia directa del entorno cambiante. Además, estas oportunidades están limitadas principalmente por la edad y, en cierta medida, por el género y factores seleccion natural. Como resultado, se mejora la adaptación individual, lo que puede considerarse una manifestación de la primacía de la función (adaptación) sobre la forma.

En cada etapa, los animales tienen límites de crecimiento específicos, que dentro de límites conocidos debe lograrse antes de pasar a la siguiente etapa. V. Fowler y R. Livingston formularon la hipótesis de los límites de crecimiento en los mamíferos (incluidos los cerdos), que describe el patrón de períodos y fases cambiantes de la ontogénesis.

El desarrollo intrauterino comienza con un cigoto, luego se desarrollan blastocistos con una cierta circulación sanguínea. Después del nacimiento de un individuo. rol decisivo La aptitud funcional influye, ya que los animales deben competir con éxito y acostumbrarse a las condiciones ambientales. Dentro de estos dos límites de crecimiento de la vida, la forma tiene relativamente poca importancia y, por lo tanto, no hay necesidad de mostrar adaptaciones especiales y más sensibles. El post-destete y la pubertad se caracterizan por diferentes parámetros de vida, ya que el animal no depende de sus padres.

La forma madura es bastante flexible: con la edad, la conexión entre forma y función se debilita. El envejecimiento y la muerte natural están organizados genéticamente de tal manera que un animal viejo, que deja espacio para la descendencia, muere al completar su función reproductiva. En cada período de ontogénesis, aquellos órganos y tejidos que son necesarios para un funcionamiento más exitoso reciben un desarrollo preferencial. Y al mismo tiempo, las condiciones desfavorables en cada fase del desarrollo afectan principalmente negativamente a estos órganos.

Ésta es la esencia de la ley de los efectos tróficos (nutricionales) sobre la ontogénesis, más conocida como ley de Chirvinsky-Maligonov: "El retraso del crecimiento conduce inevitablemente a una disminución en el crecimiento de sus órganos y tejidos". Como resultado, el desarrollo general se retrasa.

Ontogenia histórica del cerdo.

Este concepto fue introducido por primera vez en la ciencia animal por el académico A.I. Ovsyannikov. La ontogenia histórica es parte de la filogenia, el desarrollo evolutivo de una especie. Cada individuo repite todas las etapas pasadas del desarrollo de su especie.

Las transformaciones de los cerdos, que se han acelerado desde la transición a la cría consciente de razas altamente productivas del tipo deseado, se repiten a lo largo de generaciones en forma de extensiones que cambiaron radicalmente el fenotipo del animal. Pero estas extensiones etapas modernas El desarrollo de la especie tarda poco tiempo en la ontogénesis y se caracteriza por la inestabilidad. Por lo tanto, con un deterioro significativo en el contenido o el nivel de selección, estos complementos se pierden rápidamente. Esto se manifiesta en un retorno muy rápido (literalmente en dos o tres generaciones) de los cerdos en su fenotipo a formas pasadas de primitivismo y baja productividad.

En base a esto, la ontogenia histórica del cerdo es esa parte de la filogenia que está limitada por el marco de la formación racial consciente y dirigida. Para ilustrar la situación, presentamos datos de A.I. Ovsyannikov sobre las tasas metabólicas en razas nativas y industriales de cerdos que pesan 70 y 130 kg. El consumo de nitrógeno con el pienso en los primeros fue de 30,6-31,6, en los segundos, de 47-48,4 g/día, es decir. una vez y media más. Al mismo tiempo, la deposición de nitrógeno en la composición de las proteínas corporales de los cerdos autóctonos aumentó a medida que aumentaba su peso (0,113 y 0,126 g/kg de peso vivo), y en los cerdos industriales con muy nivel alto- 0,145 g/kg disminuyeron con una masa de 130 kg a 0,094 g/kg. Esto indica cambios profundos en la biología de los cerdos como resultado de una selección a largo plazo destinada a aumentar la madurez temprana.

El mundo se ha acercado a uno de los dilemas éticos en los que no queríamos pensar. Los científicos produjeron los embriones combinando ADN de cerdos y humanos para crear la llamada quimera. Se desarrollaron durante varias semanas antes de ser destruidos. Es seguro asumir que los embriones híbridos pronto se desarrollarán más, pero los problemas técnicos han hecho que su formación sea más difícil de lo que los científicos esperaban.

¿Cómo aparecen las quimeras?

Las quimeras son organismos formados a partir de dos células fertilizadas, o cigotos, extraídas de varios tipos. A juzgar por el nombre, deberían permanecer en las páginas de los libros de J.K. Rowling o mitología antigua, pero hay buenas razones por qué algunos científicos quieren crearlos. En particular, hay personas que mueren por falta de órganos de donantes, como corazones y riñones. Las quimeras creadas combinando células humanas y de cerdo fertilizadas podrían ser una solución a este problema, proporcionando órganos lo suficientemente similares a los nuestros para ser trasplantados de manera efectiva.

Cuestiones éticas

Mucha gente piensa que la idea suena incluso horrible, pero otros argumentan que no es peor que criar animales, a menudo en condiciones horribles, sólo para comérselos. Además, sería difícil explicarle a una persona cuya única esperanza de supervivencia es el hígado de una quimera que esta idea parece demasiado repulsiva para implementarla. Los escritores y filósofos de ciencia ficción han intentado abordar este problema ético durante un tiempo, pero las instituciones políticas y el público en general han tendido a relegarlo a la cesta de cosas complicadas de las que no tenemos que preocuparnos todavía.

Por tanto, el anuncio de la creación exitosa de un embrión híbrido sirve como una llamada de atención de que no podemos retrasar más la solución de este problema y debemos abordarlo ahora.

La etapa inicial del trabajo de los científicos.

Los esfuerzos del investigador principal, el profesor Juan Carlos Belmonte del Instituto Salk y su equipo demostraron que existen más que obstáculos éticos en esta cuestión. "El objetivo final es desarrollar tejidos y órganos funcionales y transferibles, pero estamos lejos de lograrlo", dijo Belmonte en un comunicado. "Este es un primer paso importante".

Belmonte comenzó colocando células madre de rata en embriones de ratón. Otros investigadores han hecho esto antes. Luego utilizó herramientas de edición de genes para eliminar genes responsables del desarrollo de órganos específicos en el ratón y los reemplazó con equivalentes de rata. "Las células de rata tienen una copia funcional del gen de ratón faltante, por lo que pueden desplazar a las células de ratón y llenar nichos vacantes para el desarrollo de órganos", dijo el primer autor, el Dr. Jang Wu, también del Instituto Salk.

¿Por qué se utilizan embriones de cerdo?

También se han inyectado previamente células madre humanas en embriones de ratón, pero los resultados han sido insignificantes. Belmonte y Wu fueron más allá e intentaron inyectar células humanas en embriones de vaca y cerdo. Algunos trabajos con embriones de vaca resultaron más difíciles y costosos, por lo que se optó por los cerdos.

Pero incluso después de esto, el trabajo no fue fácil. Desde la concepción hasta el nacimiento de un cerdo transcurren menos de cuatro meses, por lo que su desarrollo es mucho más rápido que el de los humanos.

Aunque el equipo pudo obtener células madre pluripotentes humanas intermedias para formar una quimera dentro de un embrión de cerdo, el híbrido parecía más un animal que un humano. Los autores consideran que este es un buen resultado, ya que muchos de los mayores problemas éticos surgen cuando se crea una criatura con cerebro humano.

Los embriones fueron destruidos después de 3 a 4 semanas y demostraron viabilidad en esta etapa. Los autores están trabajando para instalar genes humanos específicos en quimeras posteriores (como se hizo con ratas y ratones) para crear más órganos humanos.

Los genetistas han cultivado un embrión de cerdo de 4 semanas con rudimentos de órganos humanos

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La quimera rata-ratón muestra el desarrollo normal del embrión (B) y de los órganos internos: riñones, corazón, hígado, pulmones, páncreas y cerebro dentro del organismo huésped (C)

La pluripotencia es una propiedad única de las células madre embrionarias que pueden desarrollarse en cualquiera de las 200 especies conocidas. células somáticas, de acuerdo con el programa de desarrollo embrionario dado y otras condiciones. Los científicos han aprendido a extraer estas células de embriones humanos y cultivarlos en el laboratorio. Numerosos experimentos han demostrado que las células pluripotentes conservan la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula, incluidos los espermatozoides y los óvulos.

Pero en condiciones de laboratorio Es muy difícil hacer crecer un órgano completo a partir de células madre, ya que es casi imposible recrear la fisiología humana desde cero. Los científicos aún no saben cómo programar células con tanta precisión. Necesitamos un entorno natural donde el programa para el desarrollo de las células en el órgano deseado se active por sí solo. El entorno ideal sería un embrión humano o de primate, pero tales pruebas están prohibidas por ley. Por lo tanto, los científicos han encontrado una salida utilizando embriones de animales fisiológicamente cercanos a los humanos: cerdos y ganado vacuno. En los países desarrollados todavía se permiten experimentos con estos embriones.

Las quimeras, organismos formados por células genéticamente heterogéneas, son excelentes para resolver este problema. Las quimeras pueden desarrollar órganos de otro organismo. Varios experimentos de este tipo fueron realizados por un grupo de científicos del Instituto Salk de Investigaciones Biológicas (California). En particular, lograron por primera vez crear una quimera de un embrión de cerdo con rudimentos de órganos humanos.

Las quimeras son organismos muy interesantes con punto científico visión. Pueden ser una herramienta valiosa para investigación científica con posibilidad de utilizarlos en ensayos clínicos y para trasplante de órganos.

Ahora la situación con los órganos de los donantes es muy tensa. Por ejemplo, el tiempo medio de espera para un riñón es de unos 10 años. La esperanza de vida media en diálisis es de 5 años. Si se perfecciona la técnica para cultivar quimeras, entonces se podrá cultivar un riñón adecuado mucho más rápido, mientras la persona aún esté viva.

Utilizando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 y las últimas tecnologías de procesamiento de células madre, los científicos implantaron con éxito células madre en embriones y cultivaron varios órganos de rata (páncreas, corazón y ojos) en el ratón. Este experimento confirmó la viabilidad conceptual de este método de obtención de órganos de donantes.

Luego, los investigadores implantaron células humanas pluripotentes en embriones de cerdo, estudiando el desarrollo de tejidos y órganos humanos. Este es el primer paso hacia una investigación más detallada sobre el crecimiento de órganos humanos en otros organismos que sean adecuados en tamaño, fisiología y anatomía.

En 2015, un equipo de científicos liderado por Izpisua Belmonte creó la primera quimera siguiendo el desarrollo de células humanas en un embrión de ratón no viable. Ahora han ido más allá, utilizando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 para dirigir el desarrollo de células pluripotentes en órganos específicos.

Utilizando la edición genética CRISPR-Cas9, los científicos cambiaron el embrión huésped desactivando genes responsables del desarrollo de un órgano específico, por ejemplo, el páncreas. Luego se colocan en el embrión células madre de otro animal (rata) con un gen pancreático activo. El embrión se desarrolla con total normalidad en el cuerpo de la madre sustituta, excepto que tiene un páncreas extraño.

Se llevaron a cabo exactamente los mismos experimentos con otros órganos de la quimera rata-ratón: los ojos y el corazón. Los científicos también descubrieron que las células pluripotentes de la rata formaron inesperadamente una vesícula biliar en el embrión del ratón, un órgano que está ausente en las ratas. Esto indica que las células pluripotentes del donante experimentan fuerte influencia organismo huésped y adoptar sus programas de desarrollo.

Sin embargo, cultivar órganos humanos a partir de cerdos no será fácil. Los científicos destacan una serie de dificultades que surgen al cruzar organismos vivos muy diferentes, como los humanos y los cerdos. Tales dificultades no existen cuando se cultivan órganos en organismos genéticamente similares. Por ejemplo, los humanos y los cerdos tienen períodos de gestación muy diferentes (112 días para un cerdo).

Sin embargo, se llevó a cabo un experimento con órganos humanos en embriones de cerdo. Los precursores de tejido humano comenzaron a crearse y desarrollarse hasta que el embrión cumplió cuatro semanas, aunque no con las mismas tasas de éxito que la quimera rata-ratón. Sólo una pequeña cantidad de células sobrevivió y claramente no se convirtieron en nada viable. El experimento se detuvo para evaluar la seguridad y eficacia de la tecnología.

Los científicos admiten que meta final La investigación con quimeras puede incluir el cultivo de órganos y tejidos humanos a escala industrial, pero esta es una perspectiva muy lejana. En los próximos años, la investigación en este ámbito tendrá más importancia teórica que práctica. Proporcionarán una mejor comprensión del desarrollo embrionario humano y ayudarán a estudiar algunas enfermedades que no pueden estudiarse de otra manera.