Pasaulis priartėjo prie vienos iš etinių dilemų, apie kurias nenorėjome galvoti. Mokslininkai sukūrė embrionus, sujungę kiaulių ir žmonių DNR, kad susidarytų vadinamoji chimera. Jie vystėsi keletą savaičių, kol buvo sunaikinami. Galima daryti prielaidą, kad hibridiniai embrionai netrukus vystysis toliau, tačiau dėl techninių problemų jų formavimasis tapo sunkesnis, nei tikėjosi mokslininkai.

Kaip atsiranda chimeros?

Chimeros yra organizmai, susidarę iš dviejų apvaisintų ląstelių arba zigotų, paimtų iš skirtingų rūšių. Kaip rodo pavadinimas, jie turėtų likti JK Rowling knygų ar senovės mitologijos puslapiuose, tačiau yra rimtų priežasčių, kodėl kai kurie mokslininkai nori juos sukurti. Visų pirma žmonės miršta dėl donorų organų, tokių kaip širdis ir inkstai, trūkumo. Chimeros, sukurtos derinant apvaisintas kiaulių ir žmogaus ląsteles, galėtų būti šios problemos sprendimas, suteikiant pakankamai panašius į mūsų organus, kad juos būtų galima veiksmingai persodinti.

Etikos klausimai

Daugelis žmonių mano, kad ši idėja netgi skamba siaubingai, tačiau kiti tvirtina, kad tai ne blogiau nei auginti gyvūnus, dažnai siaubingomis sąlygomis, tiesiog juos suėsti. Be to, žmogui, kurio vienintelė viltis išgyventi – chimeros kepenys, būtų sunku paaiškinti, kad ši idėja atrodo per daug atstumianti įgyvendinti. Mokslinės fantastikos rašytojai ir filosofai kurį laiką bandė grumtis su šia etine problema, tačiau politinės institucijos ir plačioji visuomenė buvo linkusios ją nustumti į sudėtingų dalykų, dėl kurių mes kol kas neturime jaudintis, krepšelį.

Todėl pranešimas apie sėkmingą hibridinio embriono sukūrimą tarnauja kaip pažadinimo signalas, kad nebegalime atidėlioti šios problemos sprendimo ir turime ją spręsti dabar.

Pradinis mokslininkų darbo etapas

Vadovaujančio mokslininko profesoriaus Juano Carloso Belmonte'o iš Salko instituto ir jo komandos pastangos parodė, kad šiuo klausimu yra ne tik etinių kliūčių. „Galutinis tikslas yra auginti funkcinius ir perduodamus audinius ir organus, bet mes toli nuo to“, – sakoma Belmonte'o pranešime. „Tai svarbus pirmas žingsnis“.

Belmonte pradėjo įdėti žiurkių kamienines ląsteles į pelių embrionus. Kiti tyrinėtojai tai darė anksčiau. Tada jis panaudojo genų redagavimo įrankius, kad pašalintų genus, atsakingus už konkrečių pelės organų vystymąsi, ir pakeistų juos žiurkės ekvivalentais. „Žiurkių ląstelės turi funkcinę trūkstamo pelės geno kopiją, todėl jos gali išstumti pelių ląsteles ir užpildyti laisvas nišas organų vystymuisi“, – sakė pirmasis autorius dr. Jang Wu, taip pat iš Salko instituto.

Kodėl naudojami kiaulių embrionai?

Žmogaus kamieninės ląstelės anksčiau taip pat buvo švirkščiamos į pelių embrionus, tačiau rezultatai buvo nereikšmingi. Belmonte ir Wu nuėjo toliau ir bandė suleisti žmogaus ląsteles į karvių ir kiaulių embrionus. Kai kurie darbai su karvių embrionais pasirodė sunkesni ir brangesni, todėl buvo pasirinkta kiaulių naudai.

Tačiau ir po to darbas nebuvo lengvas. Nuo pastojimo iki kiaulės gimimo praeina mažiau nei keturi mėnesiai, todėl jų vystymasis vyksta daug greičiau nei žmonių.

Nors komanda sugebėjo gauti tarpines pluripotentines žmogaus kamienines ląsteles, kurios suformuotų chimerą kiaulės embrione, hibridas labiau atrodė kaip gyvūnas nei žmogus. Autoriai mano, kad tai geras rezultatas, nes daugelis didžiausių etinių problemų kyla kuriant būtybę su žmogaus smegenimis.

Embrionai buvo sunaikinti po 3–4 savaičių ir šiame etape pasirodė gyvybingi. Autoriai stengiasi įdiegti specifinius žmogaus genus į vėlesnes chimeras (kaip buvo daroma su žiurkėmis ir pelėmis), kad sukurtų daugiau žmogaus organų.

Mokslininkai sukūrė pirmąją žmogaus ir kiaulės chimerą. Kaip rašo portalas IFLscience.com, tarptautinė mokslininkų komanda atliko eksperimentą, kurio metu pavyko gauti embrioną, kuris yra kiaulės ir žmogaus hibridas.

Žmogaus kamieninės ląstelės buvo įvestos į ankstyvos stadijos kiaulių embrionus. Dėl to buvo gauti daugiau nei du tūkstančiai hibridų, kurie buvo įvesti į paršavedės kūną. 186 embrionai išsivystė į chimeras – organizmus, susidedančius iš genetiškai nepanašių ląstelių.

Tik 1 ląstelė iš 10 tūkstančių embriono buvo žmogus, tačiau tai, kad žmogaus ląstelės išvis prigijo ir veikė kaip vieno organizmo dalis, jau yra didelis mokslo žingsnis. Anksčiau mokslininkams nepavyko sukryžminti žmogaus su kitu dideliu gyvūnu. Tam ypač trukdo skirtingi organizmų vystymosi tempai: pavyzdžiui, žmogaus nėštumas trunka 9 mėnesius, kiaulių – vidutiniškai 112 dienų.

Pasaulyje trūksta organų transplantacijai. Žmonės metų metus laukia organo persodinimo, kai kurie miršta nelaukdami tinkamo donoro. Nepaisant to, moksliniai eksperimentai, galintys išspręsti šią problemą, sukelia didelį visuomenės pasipiktinimą ir diskusijas apie etiką.

Dėl šios priežasties JAV nacionaliniai sveikatos institutai (NIH), pirmaujanti vyriausybinė agentūra, atsakinga už medicinos plėtrą, atsisakė finansuoti tokius eksperimentus 2015 m. 2016 m. rugpjūčio mėn. NIH pasiūlė atšaukti šių tyrimų moratoriumą, tačiau tai dar neįvyko.

Kiaulės ir žmogaus embrionams leista vystytis 28 dienas (šis laikotarpis atitinka pirmąjį kiaulės nėštumo trimestrą). Kai jie pasirodė gyvybingi, jie buvo pašalinti iš paršavedės kūno.

„Tai pakankamai ilgas laikas, kad suprastų, kaip susimaišo kiaulių ir žmogaus ląstelės, tačiau nepakanka etinių diskusijų apie suaugusius chimeros gyvūnus“, – sakė pagrindinis autorius Juanas Carlosas Izpisua Belmonte, Kalifornijos Kalifornijos biologinių tyrimų instituto profesorius.
Idėja sukurti žmogaus ir kiaulės hibridą, kad būtų galima transplantuoti organus tiems, kuriems jos reikia, yra tikrai nuostabi. Diskusijos dėl tokių eksperimentų etikos tęsis ilgą laiką, jei kada nors. Juk šiandien tame pačiame pasaulyje kažkaip sugyvena žmonės, kasdien vartojantys mėsos produktus, ir tie, kurie laiko nenatūralu auginti gyvūnus vien tam, kad juos valgytų.

Remiantis medžiaga iš: iflscience.com

Ontogeniškumo samprata

Ontogenezė – tai individualus individo vystymasis, visi vienas po kito einantys gyvo organizmo virsmai nuo jo atsiradimo iki gyvenimo pabaigos. Ontogenezė vyksta genetiniu pagrindu, veikiant nuolatinei ir daugiakrypčiai aplinkos veiksnių įtakai. Išorinė aplinka reiškia ne tik lengvai kontroliuojamas sulaikymo sąlygas, bet ir bet kokius veiksnius, esančius už paties organizmo ribų. Pats motinos organizmas gimdoje esančiam vaisiui yra ne tik gyvybės šaltinis, bet ir aplinkos veiksnys. Po gimimo šis veiksnys yra „santykis“ tarp paršelio ir motinos, tarp paršelių lizde. Visos šios akimirkos vaidina svarbų vaidmenį jų gyvenime, ypač formuojant gyvūno elgesį. Pagrindiniai ontogenezės bruožai yra tęstinumas, periodiškumas ir kryptis, griežtai kontroliuojama genotipo.

Ontogenezės veiksniai

Ontogenezė apskritai yra augimo ir diferenciacijos programos įgyvendinimas, įterptas į visų vidinių sistemų genetinį kodą, užtikrinant jų vientisumą ir pavaldumą viena kitai ir kūnui bei jo bendriesiems poreikiams. Tačiau ontogenezė nėra paprastas ankstesnių kartų egzistavimo kelių ir metodų kartojimas, o vienintelis ir net unikalus, ypatingas tam tikros rūšies molekulinio genetinio ir organizmo evoliucijos lygių atspindys. Todėl atrodo būtina schematiškai parodyti, kaip yra vykdomas pagrindinių charakteristikų ir savybių paveldėjimo mechanizmas, kuris bendrai reguliuoja vystymosi procesus.

Genai

Genas laikomas paveldimumo vienetu, o paprasčiausia vystymosi schema yra formulė „genas – fermentas – savybė“. Tačiau žinoma, kad pats genas yra sudėtinga struktūra, sudaryta iš struktūrinių ir reguliavimo dalių. Dėl to, kad struktūrinė genų dalis turi sudėtingą struktūrą su skirtingu nukleotidų skaičiumi aminorūgščių liekanų atžvilgiu, atsiranda galimybė genams sutrikti ir jų dalys rekombinuotis, dėl ko gali atsirasti naujas genas.

Bet kurio požymio vystymąsi iš pradžių kontroliuoja vienas ar keli genai (kokybiniai požymiai) arba daug genų (kiekybiniai požymiai). Bet kuris iš jų turi griežtą veikimo specifiškumą: diskretiškumas – gebėjimas persitvarkyti, poligeniškumas – sąveika su kitais genais, pleiotropija – įtaka kitiems požymiams. Šios geno savybės yra susijusios su jo, kaip sudėtingo junginio, cheminiu aktyvumu.

Genai yra kiekviename ląstelės branduolyje, tiksliau – branduolio chromosomose, todėl kiekvienas individas turi labai daug jų ir yra daugybė genų sąveikos galimybių. Tai suteikia pagrindo manyti, kad kiekvienas organizmas yra unikalus, o šį unikalumą lemia genotipų sąveika su aplinka. Nepaisant to, galime kalbėti apie tam tikrą panašios kilmės individų vystymosi tipą santykinai identiškomis gyvenimo sąlygomis, nes jų genomas yra praktiškai toks pat, kaip ir genotipas (paveldimų polinkių visuma), o šis panašumas realizuojamas fenotipe. toje pačioje buveinėje.

Kai ląstelės dalijasi, paveldimas principas tolygiai pasiskirsto tarp jų, genai yra tarpląstelinių reakcijų katalizatoriai. Dėl to ląstelėse susidaro fermentai ir hormonai – cheminiai junginiai, atsakingi už ląstelių metabolizmą ir energiją. Vyksta ląstelių specializacija, dėl kurios formuojasi organai ir audiniai, kurie skiriasi vienas nuo kito ne tik specifiškumu, bet ir skirtingu formavimosi greičiu. Galiausiai, sudėtingos biocheminės reakcijos audinių viduje sukelia viso kūno procesų susidarymą. Griežtai apibrėžtose vystymosi stadijose įjungiami atskiri genai ar jų grupės, šie įjungimai (arba išsijungia) priklauso nuo fermentų ar hormonų koncentracijos, o hormonų aktyvumas – nuo ​​intersticinių reakcijų kokybės ir lygio. Savo ruožtu, kad reakcijos organizmo ir audinių lygiuose vyktų normaliai, iš išorės (su maistu ir vandeniu) būtina gauti maistines medžiagas, kurių normaliam pasisavinimui būtinos ir kitos sąlygos (aplinkos temperatūra, drėgmė, šviesa ir pan.). Šiame lygmenyje medžiagų apykaitos eigai ir teisingumui įtakos turi nervų sistemos būklė, signalizuojanti apie gyvenimo sąlygų atitikimą bendrai fiziologinei organizmo būklei.

Šiame sudėtingame nuolatiniame metabolizmo ir energijos procese sutrikimai gali atsirasti bet kuriame ontogenezės lygyje: molekuliniame genetiniame lygmenyje – mutacijų pavidalu; ant ląstelių ir audinių - ligų pavidalu; organizmo lygmeniu – defektinio fenotipo pavidalu. Ontogenezės programa kuriama bandymų ir klaidų būdu mikroevoliucijos, konkrečios rūšies istorinės raidos metu. Genotipas, kaip paveldimas ontogenezės pagrindas, yra labai pakartojama kartomis ir yra nuspėjamo, nukreipto ir kontroliuojamo proceso pagrindas.

Fenotipas yra realizuotas genotipas, tačiau nemažą reikšmę turi ir paratipiniai vystymosi veiksniai, t.y. gyvūno šėrimo ir laikymo sąlygos. Aplinka organizmą veikia nuolat ir visapusiškai, todėl genotipo atskirti nuo aplinkos neįmanoma. Tai suprasdamas, akademikas M. F. Ivanovas privedė prie logiškos ir paprastos formulės: „Geriausių genotipų reikia ieškoti tarp geriausių fenotipų“.

Aplinkos įtaka ontogenezei

Individo ontogenezė apima išorinių vystymosi veiksnių transformaciją į vidinius. Vidinių organizmo sistemų diferencijavimą lydi nuolatinis optimalios pusiausvyros tarp sistemų nustatymas. Organizmo gebėjimas reguliuotis yra paveldimas ir įtvirtintas ilgalaikės evoliucijos jis pasireiškia homeostazės pavidalu, t.y. skysčių balansas tarp organizmo ir aplinkos.

Aplinka yra sudėtingas teigiamų ir neigiamų veiksnių rinkinys. Tačiau kadangi šis kompleksas organizmą veikia nuolat visą gyvūno gyvenimą, ontogenezę galima laikyti organizmo atsaku į aplinkos veiksnių veikimą. Pirmą kartą genotipo ir aplinkos sąveikos idėją išreiškė puikus mokslininkas akademikas I. I. Shmalgauzen.

Ontogeniškumo periodizavimas

Bet kurio individo vystymasis turi būti vertinamas lyginant su panašiais gyvūnų grupės rodikliais ir kontroliuojamomis aplinkos sąlygomis. Ši analizė atskleidžia sąveikos veiksnį „genotipas – aplinka“, kurio rezultatas yra pati ontogenezė.

Kalbant apie kiaules ir kitus ūkinių gyvūnų tipus, išskiriami prenataliniai (embrioniniai, gimdos) ir postnataliniai (poembrioniniai) vystymosi laikotarpiai. Prenatalinis vystymasis skirstomas į fazes: embrioninę (nuo kiaušinėlio apvaisinimo momento iki 18 paršavedės vaikingumo dienos), prefetalinį (iki 32 vystymosi dienos) ir vaisiaus (iki gimimo momento). Kiaulių vaisiaus fazė sudaro apie 20 % gimdos vystymosi, o galvijams – apie 35 %.

Pogimdyminiu periodu periodizacija taikoma, susijusi su auginimo technologija: pieno periodu, įskaitant naujagimio fazę (iki 7-10 dienos po gimimo), šėrimo pienu fazę (prieš paršelių atjunkymą nuo motinos) ir po nujunkymo. paršelių auginimo fazė ir penėjimo laikotarpis . Periodizacija taikoma ir pagal būdingus didesnio aktyvumo formavimosi požymius: pirmasis periodas – nuo ​​gimimo iki brendimo pradžios 4-5 mėn.; antrasis – brendimo laikotarpis (iki 7-8 mėnesių amžiaus) ir kiaulės pilnametystės laikotarpis.

Su bet kokia ontogenezės laikotarpių klasifikacija būtina pabrėžti svarbiausius gyvenimo veiklos aspektus šiais laikotarpiais, o tarp jų - neurohumoralinės sistemos formavimąsi, gebėjimą normaliai daugintis palikuonims ir adaptacinius gebėjimus. Dėl to klasifikacijoje pagrindinis dalykas yra organizmo santykio su aplinka pobūdis, pasireiškiantis tam tikro individo ar individų grupės metabolizmo ir energijos rūšimi ir lygiu bei šių pokyčių šaltiniu. yra mitybos veiksniai, išorinės aplinkos būklė, gyvūnų bendrijų (grupių, bandų) struktūra.

Šiuo atžvilgiu priimtinas K. B. Svechino postembriogenezės periodizavimas su kai kuriais patikslinimais ir papildymais, kuriame išskiriamas jaunystės laikotarpis (nuo gimimo iki augimo nutraukimo), brandos laikotarpis ir senėjimo laikotarpis. Jaunystės laikotarpis apima naujagimio, šėrimo pienu, šėrimo po pienu fazes (kiaulėms tai yra nujunkytų paršelių auginimas, nepriklausomai nuo to, ar paršelis gauna pieno, ar ne), brendimas. Paskutinei vystymosi fazei normaliomis sąlygomis būdingas intensyviausias gyvūno augimas pagal kūno išmatavimus ir svorį. Brandos laikotarpiu veisliniai gyvūnai rodo didžiausią produktyvumą. Ontogenezė baigiasi senėjimo laikotarpiu, vystymasis vyksta priešinga kryptimi. Gyvulininkystėje seni gyvuliai naudojami retai, nes mažėja jų produktyvumas, o sveikatai palaikyti reikia didelių ir dažnai nepateisinamų išlaidų.

Individo raida apima augimo ir diferenciacijos procesus, kurių negalima atskirti. Šis kompleksas užtikrina kūno vientisumą ir vienybę su aplinkos sąlygomis. Panagrinėkime kiaulės ontogeniškumą pagal vystymosi laikotarpius ir fazes.

140-160 mikronų dydžio ir sferinės formos zigota, susidariusi susiliejus lytinėms ląstelėms, pradeda greitai dalytis. Po 20–24 valandų kai kurios zigotos yra 2–4 ​​blastomerų stadijoje, o per dvi dienas po judėjimo išilgai kiaušintakio – 2–8 blastomerų stadijoje.

3 dieną zigotos patenka į gimdą, jau turėdamos 4-8 blastomerus, iš zigotos susidaro morula, kurioje embrionas jau turi daug mažo dydžio blastomerų. Ant pjūvio po mikroskopu aiškiai matomas embrioblastas, t.y. embrionas, padengtas viena eile ląstelių, kurios sudaro trofoblastą, kuris aprūpina embrioną mityba. Nuo šio momento embrionas maitinamas gimdos (organo) išskyromis.

5 dieną embrionas patenka į blastulių stadiją (pūsleles), kurios išsitempia dėl maistinės masės patekimo į embrioną iš gimdos ertmės. 6 dieną permatoma membrana plyšta, embrionas išsiskiria ir pradeda smarkiai didėti. Šiame etape embrionų dydis labai skiriasi.

9 dieną blastocistos praranda sferinę formą, jose susidaro gemalo sluoksniai. Embrioblastas diferencijuojasi į ekto- ir endodermą, tarp jų atsiranda mezodermos ląstelės, o trofoblastas sparčiai auga ir virsta embrioną supančiu amnionu. Mezodermos ląstelės sudaro trynio maišelį, kuris kartu su vidiniu trofoblasto paviršiumi prasiskverbia į kraujagyslių tinklą. Iki to laiko embrionas yra 10-12 mm ilgio ir apie 3 mm pločio.

13-14 dieną embrionas išsitempia į iki 7 cm ilgio siūlą, kurio skersmuo – 104 mikronai. Vėliau embrionas keičia formą: jo ilgis smarkiai sumažėja, bet jo storis didėja. Embrionų implantacija į gimdos ragus baigiasi 18 dieną, tai reiškia embriono vystymosi laikotarpio pabaigą.

14 dieną embrione atsiranda pirmosios somitės, iš kurių formuojasi slanksteliai. Tuo pačiu metu visi gemalų sluoksniai yra aiškiai atskirti. Iš ektodermos atsiranda išorinis kūno epitelis, pieno, riebalinės ir prakaito liaukos, šeriai ir kanopos, žarnyno epitelis, dantų emalis ir visa nervų sistema. Endodermas sudaro virškinamąjį traktą, kasą, skydliaukę ir prieskydines liaukas, kvėpavimo organus ir vidurinę ausį. Iš mezodermos atsiranda griaučių ir griaučių raumenys, širdis, lygieji raumenys, kraujagyslių jungiamasis audinys, kraujo ląstelės, antinksčių žievė, pleura ir pilvaplėvė, perikardas, reprodukciniai ir šlapimo organai.

20 dieną pagrindiniai vaisiaus organai yra aiškiai matomi mezonefros yra didelė audinio masė, palyginti su viso embriono dydžiu; smegenys jau suskirstytos į penkias dalis ir yra visos 12 porų galvinių nervų. Širdis iš vamzdelio virsta keturių kamerų organu. Šiuo laikotarpiu kepenys vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį aprūpinant vaisius krauju, nes per jas praeina visas placentos kraujas.

Taigi kiaulių embrioniniame periode vyksta pagrindinis visų sistemų ir organų formavimasis ir pradeda funkcionuoti placenta. Embrionai gana aiškiai skiriasi diferenciacijos kokybe (ypač kūno dydžiu). Šis laikas sudaro iki 75% viso vaisiaus netekimo prieš paršiavimąsi. Viena iš pagrindinių zigotų ir embrionų mirties priežasčių laikoma lytinių ląstelių nepilnavertiškumas ir nepakankamas kiaušinėlių dydis apvaisinimo metu. Trečdalį nuostolių lemia chromosomų pokyčiai, taip pat paršavedės kūno temperatūros padidėjimas virš 40 °C per pirmąsias 13 dienų po apvaisinimo. Aukšta lauko oro temperatūra (32–39 °C) lemia zigotų mirtį per pirmas dvi dienas po apvaisinimo. Kritinis laikotarpis pastebimas 6-7 nėštumo dieną, kai plyšta blastocistos membrana ir embrioninės ląstelės tiesiogiai kontaktuoja su gimdos aplinka. Nukrypimai nuo įprasto motinos hormoninio modelio neigiamai veikia embrionų išlikimą.

Didelę įtaką išgyvenamumui turi implantacijos eiga nuo 10 iki 24 dienos, taip pat gimdos talpa ir mobilumas placentos metu.

Prefetaliniu laikotarpiu, kuris trunka ne ilgiau kaip dvi savaites, susidaro kraujo centrai – kepenys ir inkstai, vėliau limfoidiniai organai ir galiausiai kaulų čiulpai. Šiuo laikotarpiu raudonieji kraujo kūneliai sudaro 20% viso kraujo tūrio, jų koncentracija yra 560 tūkst./mm 3, o dauguma ląstelių turi branduolius, kurie vėliau pakeičiami branduoliais. Morfologinių sistemų komplikacijos tęsiasi, ypač 28-30 nėštumo dienomis. Jau matomi pieno liaukų užuomazgos, vyksta sėklidžių ir kiaušidžių diferenciacija. Vaisiaus svoris 30 vystymosi dieną yra 1,5 ± 0,05 g, ilgis 25 ± 0,3 mm, embrione yra apie 95% vandens, o sausoje medžiagoje - 68% baltymų. Penktąją nėštumo savaitę vaisiaus perėjimas prie placentos mitybos baigiasi.

Embriogenezės vaisiaus periodui būdingi aktyvūs vaisiaus diferenciacijos ir augimo procesai: 51 dieną svoris padidėja 33 kartus, 72 dieną - beveik 150 kartų, vandens kiekis sumažėja 7%, dėl osifikacijos koncentracija kūne. organizme daug kartų padaugėja kalcio, kiek mažiau fosforo. Labiausiai pastebimi pokyčiai yra morfologiniai kraujo parametrai. Endokrinologijai, t.y. vaisiaus endokrininių liaukų veiklai didelės įtakos turi nėščiųjų gimdos maitinimas. Augimo hormonas vaisiuose buvo aptiktas jau 50 dieną, o hipofizės gonadotropinis aktyvumas – 80 dieną, antinksčiai buvo visiškai susiformavę. Skydliaukės hormonai atsiranda daug anksčiau – 52 dieną. Ankstyvoje vaisiaus stadijoje skeleto ir jo dalių vystymosi skirtumai jau išryškėja. Embriogenezės pobūdžiui, ypač ankstyvosiose stadijose, įtakos turi intraveisliniai paršavedžių kūno tipai: riebalinio tipo paršavedėms embrioniniai nuostoliai yra 2,4% didesni nei mėsinių paršavedžių.

Prenataliniu ir ypač vaisiaus laikotarpiu pagrindinė vaisiaus mirties priežastis yra jų užkrėtimas per motinos kūną, taip pat alergija ir motinos hormoninės būklės sutrikimas. Mirtingumas pasireiškia vaisiaus mumifikacija arba maceracija (skystėjimu), o esant mikrobinei infekcijai, vyksta puvimo vaisiaus irimas.

Dėl intensyvaus augimo paskutiniame nėštumo trečdalyje pagrindinė vaisiaus mirties priežastis taip pat yra placentos nepakankamumas, t.y. normalaus santykio tarp vaisiaus dydžio ir skaičiaus bei gimdos ir placentos dydžio, kita vertus, pažeidimas. Tai paaiškina mažesnį jaunų, ypač mažų, motinėlių gimimą, palyginti su suaugusiomis ir didelėmis.

Embriogenezė

Embriogenezė lemia vaisiaus kokybę gimimo metu, kurios pagrindinis kriterijus yra naujagimio paršelio gebėjimas atremti neigiamą jį supančios naujos aplinkos poveikį. Palyginti su kitų rūšių naminiais gyvūnais, naujagimis kiaulė atrodo labai netobula, fiziologiškai nesubrendusi. Šį netobulumą lemia daugybė veiksnių.

1. Dėl santykinai trumpo nėštumo laikotarpio (10-15 % postnatalinio augimo trukmės) paršelių kaulų struktūrų formavimasis toli gražu nėra baigtas: skeletas gimimo metu susideda iš 30 % kremzlių, o kaulų čiulpai sudaro 26 %. skeleto masė. Žarnyno sultyse nėra laisvos druskos rūgšties, dėl to skrandyje intensyviai vystosi mikroflora.
2. Pateikė V.G. Yanovich ir kt., glikogeno kiekis kepenyse ir griaučių raumenyse smarkiai sumažėja. Nepriklausomai nuo maistinių medžiagų tiekimo su priešpieniu, per pirmąsias dvi gyvenimo dienas gliukozės kiekis kraujyje sumažėja 10 ar daugiau kartų. Todėl net ir trumpas atidėliojimas pirmą kartą šėrimo metu yra žalingas paršeliams. Be to, paršeliai, žindantys savo motiną, išskiria oksitociną.
3. Silpniems paršeliams dažnai pastebimos dalinės plaučių audinio raukšlės, kurios yra viena iš reakcijų į oro temperatūros pokyčius. Rūgščių-šarmų lygis kraujyje apskritai labai pakinta, paršeliams būdinga acidozė. Pirmosios 2 valandos po gimimo yra ypač pavojingos.
4. 1 kg kūno svorio tenka 900 cm 2 odos paviršiaus be ražienų su prastai išsivysčiusiais poodiniais audiniais. Tuo pačiu metu greitai sumažėja gliukozės kiekis kraujyje ir iš organizmo netenkama vandens. Visa tai reiškia, kad prarandama vidinė šiluma.
5. Minėti veiksniai rodo paršelių termoreguliacijos mechanizmo netobulumą. Cheminė termoreguliacija nustatoma tik po 20-osios paršelio gyvenimo dienos, o pirmą savaitę po paršiavimosi jos visiškai nėra.
6. Antikūnų trūkumas sukelia bronchopneumoniją, ypač kai žema oro temperatūra derinama su didele patalpų drėgme. Lipidai sudaro tik 1% kūno svorio, tai yra kelis kartus mažiau nei kitų rūšių naujagimių gyvūnų.
7. Paršeliai gimsta su maža širdimi (1 % kūno svorio), mažu kraujo tūriu (8,6 g 100 g kūno svorio) ir sistolės ir diastolės santykiu 1:1, o kitų rūšių naujagimių gyvūnams jis artimesnis. iki 2:1. Vartojant priešpienį, kraujo tūris greitai padidėja iki 9,5-10 ir palaipsniui mažėja iki 2-3 savaičių iki 7,1-7,4 ml/100 g kūno svorio.
8. Antinksčių žievės aktyvumas pasiekia maksimumą per pirmąjį gyvenimo tinginystę. Pateikė V.P. Urbana, humoraliniai apsauginiai faktoriai - vitaminas A ir serumo baltymai - paršeliams turi mažiausią vertę, vėliau smarkiai padidėja iki 4 dienų, o nuo 10 dienos mažėja. Ląstelių natūralaus atsparumo faktoriai (T- ir B-limfocitai, leukocitų peroksidazinis aktyvumas) linkę didėti po gimimo.
9. Anemija, t.y. hemoglobino kiekio kraujyje sumažėjimas po gimimo būdingas paršeliams, ypač žieminių paršiavimosi metu.

Taigi, naujagimio fazė yra būdingas perėjimas nuo gimdos į savarankišką egzistavimą, ir tai lemia jo svarbą ir reikšmę visam tolesniam gyvenimui. Daugelio aplinkos veiksnių įtakai prieštarauja biologinis motinos pieno naudingumas ir naujagimio paršelio sudėtis , nustatoma visos poembriogenezės eiga ir rezultatas.

Pagrindinės jaunystės laikotarpio ypatybės yra aktyvus kūno dydžio padidėjimas, visiškas individualių medžiagų apykaitos ir energijos lygių susidarymas, konstitucinės prisitaikymo savybės, reprodukcinių savybių formavimasis Ir nors kiaulių augimas trunka iki 2,5-. 3 metai (jaunystės laikotarpis baigiasi daug anksčiau), jo laiko pabaiga pasižymi gana dideliu kintamumu tarp skirtingų individų. Optimaliomis laikymo sąlygomis šis laikotarpis trunka maždaug iki 18 mėnesių amžiaus, tuo metu kiaulės pasiekia 180–200 kg, o tai yra maždaug 70% galutinio veislinių gyvūnų svorio. Iki šio amžiaus adaptacija daugiausia formuojasi reaktyvumo ir natūralaus atsparumo forma, pilnai realizuojami produktyvūs gebėjimai, nustatomi gimdos ir šerno veislinės vertės rodikliai.

Pieno fazė

Pieno fazė yra vystymosi stadija, kai pienas arba jo pakaitalai, panašūs maistine verte ir virškinamumu, yra pagrindinis maistas, nes biologiškai jie geriausiai atitinka organizmo poreikius, kuriems vyksta reikšmingi pertvarkymai ir formuojasi gyvybės palaikymo mechanizmai. . Ši fazė baigiasi, kai organizmas pradeda apsieiti be pieno pašaro. Paršeliams tai yra 100 ± 10 dienų amžius, o jų svoris – 30 kg. Tai gana didelio santykinio masės padidėjimo laikas. Jei darysime prielaidą, kad naujagimio fazė baigiasi praėjus maždaug savaitei po gimimo, tada žindomų paršelių svoris padvigubėja (4, 8, 16 ir 32 kg).

Kiaulių kūno chemija keičiasi, kad greitai kauptųsi riebalai ir sočiosios riebalų rūgštys. Iki pirmojo gyvenimo mėnesio pabaigos, kūno svoriui padidėjus 6 kartus, riebalų kiekis audiniuose ir poodiniame audinyje padidėja 100, o baltymų – tik 8 kartus. Santykinis vandens kiekis greitai mažėja su amžiumi dėl kaulų ir odos dehidratacijos. Pasak A.I. Polihidratai, ilgajame nugaros raumenyje, dviejų mėnesių amžiaus vandens kiekis sumažėja nuo 80 iki 77%, o baltymų dalis, atvirkščiai, padidėja nuo 11 iki 20% ir toliau nekinta. Sulaukus dviejų mėnesių glikogeno koncentracija sumažėja nuo 6,5 (gimimo metu) iki 0,2%, o vėliau nuolat išlieka mažesnė nei 0,5%.

Paršeliams po gimimo STIPRIAI kinta atskirų skeleto dalių augimo greitis: sparčiausiai didėjant masei, iš pradžių greičiau auga periferinio skeleto kaulai, prasčiausiai vystosi ašinio skeleto kaulai . Todėl žinduoliai paprastai atrodo stambiagalviai ir ilgakojai, o per 60 dienų, o ypač po 100 dienų amžiaus, paršeliai įgyja visam pagreitėjusio augimo laikotarpiui būdingas formas.

Po gimimo labai pasikeičia gyvūnų endokrinologija. 35 dienų amžiaus paršeliams pramoniniame komplekse organų ir audinių formavimosi laipsnis priklauso nuo jų bendro išsivystymo. Visų pirma, prastai maitinamų paršelių (paršelių, kurių mityba yra nepakankamai) užkrūčio liauka yra kelis kartus mažesnė, o tai lemia T ir B imuninės sistemos vėlavimą, t.y. pasipriešinimas mažėja. Antinksčių žievės aktyvumas yra didžiausias pirmąją gyvenimo dieną, vėliau pastebimai sumažėja ir antrojo mėnesio pradžioje pasiekia suaugusių gyvūnų lygį. Didėjant paršelių augimo intensyvumui, keičiasi hipofizės hormonų santykis, dėl to jie tampa jautresni streso faktorių poveikiui, o neurohumoralinė sistema kaip visuma nepajėgia išlaikyti stabilios organizmo pusiausvyros su paršeliais. aplinka intensyvaus penėjimo metu.

Jau 10 dieną paršelių atsparumas nevalgius sukeliamai hipoglikemijai (mažam gliukozės kiekiui kraujyje) gerokai padidėja, ypač jei oro temperatūra palaikoma 25 °C. Aštuonių savaičių atjunkyti yra tiek atsparūs badui, kad, gausiai geriant vandenį, gali išlikti gyvi 24-28 dienas, net numetę 28-39% svorio. Tuo pačiu metu reikšmingų cukraus, hemoglobino, neorganinio fosforo ir kreatinino koncentracijos kraujo serume pokyčių nepastebėta. Tačiau pirmosiomis gyvenimo dienomis hipoglikemija paveikia paršelių išgyvenimą labiau nei kūno svorį (ypač esant žemesnei nei 16 ° C temperatūrai).

Vidaus organai, išskyrus virškinamąjį traktą, šiame ir vėlesniuose vystymosi etapuose didėja daug lėčiau nei bendras kūno svoris. 7 kg sveriančių paršelių (apie mėnesio amžiaus) kraujo tūris yra 150 ml/kg, sveriantiems 90 kg – perpus, suaugusių – iki 30-40 ml/kg. Gimę paršeliai turi 8 dantis – 4 iltis ir 4 smilkinius. Iltiniai iš karto nugraužiami žnyplėmis, kad paršeliai žįsdami nesužalotų motinos spenelių. Brendimo pradžioje jau yra 28 dantys, įskaitant 12 smilkinių. Nuolatiniai dantys atsiranda skirtingu laiku iki 20 mėnesio. Suaugusios kiaulės dantų formulę sudaro 44 dantys, įskaitant tris poras smilkinių, vieną iltinį ir tris poras krūminių dantų viršutiniame ir apatiniame žandikaulyje.

Pieno fazė sklandžiai pereina į vystymosi fazę po pieno: šilumos mainų sistema, ypač termoreguliacija, yra visiškai sukurta, tačiau šis procesas labai apsunkinamas, jei nėra tinkamų laikymo sąlygų. Todėl atjunkyti vaikai yra labai jautrūs ligoms ir mirčiai. Praktika rodo: jei kiaulė sulaukė trijų mėnesių amžiaus, tikimybė išgyventi iki penėjimo pabaigos (iki natūralios mirties) normaliomis sąlygomis yra 100%.

Svarbu atsižvelgti į gyvūnų brendimo fazę, paliekant juos reprodukcijai. Praktinės reikšmės čia turi žinios apie reprodukcinių organų ontogenezę ir hormoninę veiklą, nuo kurių priklauso kiaulaičių ciklų sunkumas ir ritmas, šernų lytinis aktyvumas ir spermos kokybė.

Kiaulių brendimas pasireiškia 4–5–9 mėnesių amžiaus. Jis pasireiškia sparčiu reprodukcinių organų augimu ir folikulų susidarymu abiejose kiaušidėse. Branda, t.y. gebėjimas daugintis kiaulėms dažniausiai pasireiškia 7-9 mėn. Tai pasireiškia subrendusių kiaušinėlių ovuliacija ir žemu, bet pastoviu susikaupusio gonadotropino titru. Didžiausia jo koncentracija kūno masės vienete ir kiaušidėse atsiranda gimus, po to palaipsniui mažėja ir sulaukus 7,5 mėnesio stabilizuojasi ties 0,2–0,5 vieneto. už vieną kiaušidę. Kiaušialąstės padaugėja, ypač po trečios ovuliacijos, į kurią reikia atsižvelgti skiriant kiaules poravimuisi. Lentelėje 2.1 lentelėje pateikti kai kurie įvairaus amžiaus kiaulių brendimo rodikliai (pagal W. Pond ir K. Haupt).

Kiaulių brendimo pradžios laiką įtakoja atsivedimo sezonas ir augimo tempas auginimo laikotarpiu. Kuo didesnis augimas, tuo geriau vystosi reprodukciniai organai, nors tai neturi įtakos pirmųjų ir vėlesnių karščių atsiradimui. Po pirmos medžioklės reprodukciniai organai intensyviai auga, o per vėlesnius lytinius ciklus keičiasi mažai arba visai nesikeičia. Pavasarį gimusių kiaulaičių brendimas pasireiškia 10–12 dienų anksčiau nei žieminių jauniklių. Šernams maždaug šimtąją gyvenimo dieną sėklidės iš vidinės ertmės pereina į kapšelį, o daugelio veislių brendimas įvyksta 4-6 mėnesių amžiaus. Su amžiumi spermatozoidų kiekis ir spermatozoidų skaičius ejakuliate padidėja dešimtis kartų, o spermos kokybė gerėja, optimalią pasiekdama 7 mėnesius; toliau stabilizuojasi vienodai naudojant šernus.

Brendimo fazėje, kuri yra labai svarbi, jauni gyvūnai toliau intensyviai auga.

Virškinimo sistemos ontogenezė turi ypatingą praktinę reikšmę. Pirmaisiais gyvenimo dešimtmečiais paršelių gebėjimą greitai augti riboja su amžiumi susijęs anatominis ir fiziologinis virškinimo organų pasirengimas. Naujagimio skrandis tiesiogine prasme yra šiek tiek didesnis nei antpirštis, tačiau iki 10 dienos jo tūris patrigubėja, dar po 10 dienų pasiekia 200 ml, o 2 mėnesių – beveik 2 litrus, po to jo augimo greitis mažėja.

Plonoji žarna sparčiai auga ir pirmosiomis gyvenimo dienomis: pirmą dieną jo talpa siekia 100 ml, per 20 dienų – 700 ml, o iki trečio mėnesio pradžios – 6 litrai. Storoji pjūvis auga skirtingai: gimus jo tūris yra 40-50 ml, 20 dienų - 100 ml, o tik tada jis didėja daug greičiau, po 2 mėnesių pasiekia daugiau nei 2 l tūrį, 4 mėnesius - 7 l ir 7 mėn. - 11 - 12 l. Atitinkamai keičiasi skrandžio ir žarnyno svoris ir ilgis. Virškinimo organų vystymosi greitis yra daug greitesnis nei kitų kūno dalių augimas, o tai yra didelio kiaulių augimo vėlesniais laikotarpiais pagrindas. Storoji dalis iš pradžių auga lėčiau nei skrandis ir plonoji žarna, nes ankstyvo amžiaus jaunų gyvulių racione vyrauja lengvai virškinami ir virškinami pašarai – pienas ir kiti pieno produktai, o tik nuo trijų savaičių paršeliai pradeda ėsti kitus pašarus, t. įskaitant stambią pašarą. Žarnyno augimo greitį galima reguliuoti naudojant įvairius maitinimo tipus. Didėjant žarnyno masei ir tūriui, staigiai padidėja žarnyno sulčių sekrecija ir aktyvumas, ypač sulaukus 3-4 mėn.

Ankstyvosiose poembriogenezės stadijose skrandžio sulčių (ypač pepsino) aktyvumas yra mažas, nes trūksta laisvos druskos rūgšties. Tai yra virškinimo trakto ligų priežastis pirmąjį gyvenimo mėnesį, o tik po 40-50 dienų pasireiškia baktericidinis skrandžio sulčių poveikis. Augalinis maistas nėra virškinamas ir pernešamas iš skrandžio į plonąją žarną. Tripsinas plonoje dalyje yra labai aktyvus ir kompensuoja su amžiumi susijusią achlorhidriją ankstyvo amžiaus paršeliams. Virškinimo trakte yra ir pieno rūgšties, ir puvimo bakterijų (įskaitant E. coli).

Apibendrindami tai, kas pasakyta, galime suformuluoti su amžiumi susijusius virškinimo organų veiklos skirtumus. Jauniems paršeliams jie neužtikrina tokio maisto medžiagų kiekio virškinimo ir pasisavinimo, kuris visiškai užtikrintų paršeliams būdingas biologines augimo ir vystymosi galimybes. Suaugusių kiaulių aukštą augimą, atvirkščiai, riboja ne virškinimo organai, o paveldima asimiliacijos galimybė.

Brendimo laikotarpis

Brendimo metu iš esmės pasikeičia padidėjusios gyvulių masės sudėtis. Jame vyrauja riebalinio audinio dalis, o raumenyse raumenų riebalų kiekis didėja su amžiumi. Tai yra tarpląstelinės apykaitos pokyčių, asimiliacijos procesų vyravimo prieš disimiliaciją rezultatas, o bazinio metabolizmo intensyvumas kūno svorio vienetui su amžiumi smarkiai mažėja.

Subrendimo laikotarpis tiesiogiai priklauso nuo bendros kiaulių fiziologinės būklės ir yra susijęs su jų auginimo ir naudojimo intensyvumu. Individuali jo trukmės įvairovė labai didelė. Yra buvę 25 paršių iš motinėlės, o ilgaamžių motinėlių (8 ir daugiau paršiukų) skaičius pramoniniuose kompleksuose gali siekti 13% viso paršavedžių skaičiaus (M.P. Ukhverovo duomenys). Tačiau apskritai motinėlių ir šernų veisimo laikotarpis neviršija 2–2,5 metų, o tai atitinka 3–3,5 metų amžių, kai anksčiau kiaulės pasiekdavo tik savo natūralių sugebėjimų piką.

Kiaulių ontogenezė turi tris specifines augimo ypatybes:

• mažas greitis embrioniniame ir didelis postembrioniniu vystymosi laikotarpiu;
• didelis augimo intensyvumas, dėl kurio suaugusios kiaulės gyvasis svoris yra 200–250 kartų didesnis nei gimus, o galvijų – 10–15 kartų;
• ilgos augimo trukmės ir didelio intensyvumo derinys. Kiaulė užauga iki trejų metų (apie 1000 dienų), beveik 9-10 kartų ilgiau, palyginti su gimdos periodu (114-115 dienų).

Jei pirmieji du požymiai mažai priklauso nuo veislės ir yra būdingi visoms kiaulėms (rūšies ypatumai), tai trečioji daugiausia priklauso nuo šio veiksnio. Dėl to anksti bręstančių ir suriebėjusių veislių ontogenezė jaunystės ir lytinės brandos stadijoje pasižymi didesniu intensyvumu ir mažesniu išbaigtumu, lyginant su vidutiniškai anksti bręstančių universalių veislių kiaulėmis. Šių skirtumų rezultatas – pastarųjų pranašumas suaugus vidutiniškai 50 kg gyvojo svorio.

Šiuolaikinės kiaulių augimo sampratos paaiškinamos D'Arcy Thomson aksioma: „Forma siejama su funkcija“. Kūno pokyčiai augimo, brandos ir senėjimo metu tam tikru mastu yra genetinio kodo įgyvendinimas, ypač atsižvelgiant į gyvūnų prisitaikymo pokyčius. Tačiau formos ir funkcijos ryšiai yra dvipusiai. Genotipas išreiškia paveldimos formos viršenybę besivystančio ir suaugusio individo funkcijų atžvilgiu. Bet tas pats genotipas lemia galimas organizmo ir atskirų jo organų bei sistemų reakcijas į tiesioginę kintančios aplinkos įtaką. Be to, šias galimybes pirmiausia riboja amžius ir tam tikru mastu lytis bei natūralios atrankos veiksniai. Dėl to tobulėja individuali adaptacija, kurią galima laikyti funkcijos (adaptacijos) viršenybės formos atžvilgiu pasireiškimu.

Kiekviename etape gyvūnai turi specifines augimo ribas, kurias reikia pasiekti tam tikrose ribose prieš pereinant į kitą etapą. V. Fowleris ir R. Livingstonas suformulavo žinduolių (įskaitant kiaules) augimo ribų hipotezę, kuri apibūdina ontogenezės periodų ir fazių kaitos modelį.

Intrauterinis vystymasis prasideda nuo zigotos, tada blastocistos vystosi su tam tikra kraujotaka. Po individo gimimo lemiamą vaidmenį atlieka funkcinis tinkamumas, nes gyvūnai turi sėkmingai konkuruoti ir priprasti prie aplinkos sąlygų. Šiose dviejose gyvenimo augimo ribose forma yra gana nesvarbi, todėl nereikia rodyti jokių ypatingų, jautresnių prisitaikymų. Laikotarpiui po nujunkymo ir brendimui būdingi skirtingi gyvenimo parametrai, nes gyvūnas nepriklauso nuo savo tėvų.

Subrendusi forma gana lanksti: su amžiumi susilpnėja formos ir funkcijos ryšys. Senėjimas ir natūrali mirtis yra genetiškai organizuoti taip, kad senas gyvūnas, sudarydamas vietą palikuonims, miršta, kai baigia savo reprodukcinę funkciją. Kiekvienu ontogenezės laikotarpiu pirmenybė teikiama tiems organams ir audiniams, kurie yra būtini sėkmingesniam funkcionavimui. Ir tuo pačiu metu nepalankios sąlygos kiekviename vystymosi etape pirmiausia neigiamai veikia šiuos organus.

Tai yra trofinio (mitybos) poveikio ontogenezei dėsnio, kuris geriau žinomas kaip Chirvinskio-Maligonovo dėsnis, esmė: „Dėl augimo sulėtėjimo neišvengiamai sumažėja jo organų ir audinių augimas“. Dėl to bendras vystymasis vėluoja.

Istorinė kiaulių ontogenija

Šią sąvoką į gyvūnų mokslą pirmą kartą pristatė akademikas A.I. Ovsjannikovas. Istorinė ontogenija yra filogenijos dalis, evoliucinis rūšies vystymasis. Kiekvienas individas pakartoja visus ankstesnius savo rūšies vystymosi etapus.

Kiaulių transformacijos, kurios buvo paspartintos nuo perėjimo prie sąmoningo labai produktyvių norimo tipo veislių veisimo, kartojasi kartomis – pratęsimai, kardinaliai pakeitę gyvūno fenotipą. Tačiau šie šiuolaikinių rūšių vystymosi etapų pratęsimai užima trumpą ontogenezės laiką ir jiems būdingas nestabilumas. Todėl labai pablogėjus turiniui ar pasirinkimo lygiui, šie priedai greitai prarandami. Tai pasireiškia labai greitu (tiesiog per dvi ar tris kartas) kiaulių fenotipo sugrįžimu į ankstesnes primityvumo formas ir žemą produktyvumą.

Remiantis tuo, kiaulių istorinė ontogenija yra ta filogenezės dalis, kurią riboja sąmoningo, kryptingo veislės formavimosi rėmai. Situacijai iliustruoti pateikiame duomenis iš A.I. Ovsyannikov apie vietinių ir gamyklinių veislių kiaulių, sveriančių 70 ir 130 kg, metabolizmo greitį. Azoto suvartojimas su maistu pirmajame buvo 30,6-31,6, antrajame - 47-48,4 g/d., t.y. pusantro karto didesnis. Tuo pačiu metu vietinių kiaulių organizmo baltymų sudėtyje azoto nusėdimas padidėjo didėjant jų svoriui (0,113 ir 0,126 g/kg gyvojo svorio), o fabrikinių kiaulių sumažėjo nuo labai aukšto lygio – 0,145 g/kg. svoris nuo 130 kg iki 0,094 g / kg. Tai rodo esminius kiaulių biologijos pokyčius, atsiradusius dėl ilgalaikės atrankos, kuria siekiama padidinti ankstyvą brandą.

Genetikai užaugino 4 savaičių kiaulės embrioną su žmogaus organų užuomazga

• Biotechnologija,
• Geek Health

Žiurkių-pelės chimera rodo normalų embriono (B) ir vidaus organų: inkstų, širdies, kepenų, plaučių, kasos ir smegenų vystymąsi šeimininko organizme (C)

Pluripotencija yra unikali embrioninių kamieninių ląstelių savybė, kuri pagal tam tikrą embriono vystymosi programą ir kitas sąlygas gali virsti bet kuria iš 200 žinomų somatinių ląstelių tipų. Mokslininkai išmoko paimti šias ląsteles iš žmogaus embrionų ir jas auginti laboratorijoje. Daugybė eksperimentų parodė, kad pluripotentinės ląstelės išlaiko gebėjimą diferencijuotis į bet kokio tipo ląsteles, įskaitant spermą ir kiaušinėlius.

Tačiau laboratorinėmis sąlygomis labai sunku iš kamieninių ląstelių išauginti visavertį organą, nes žmogaus fiziologijos beveik neįmanoma atkurti nuo nulio. Mokslininkai dar nežino, kaip tokiu tikslumu programuoti ląsteles. Mums reikia natūralios aplinkos, kurioje savaime įsijungia ląstelių vystymosi į norimą organą programa. Ideali aplinka būtų žmogaus ar primato embrionas, tačiau tokie tyrimai draudžiami įstatymų. Todėl mokslininkai rado išeitį naudojant fiziologiškai žmogui artimų gyvūnų – kiaulių ir galvijų – embrionus. Išsivysčiusiose šalyse eksperimentai su šiais embrionais vis dar leidžiami.

Chimeros, organizmai, susidedantys iš genetiškai nevienalyčių ląstelių, puikiai tinka šiai problemai išspręsti. Chimeros gali išauginti organus iš kito organizmo. Nemažai tokių eksperimentų atliko mokslininkų grupė iš Salko biologinių tyrimų instituto (Kalifornija). Visų pirma, jiems pirmą kartą pavyko sukurti kiaulės embriono chimerą su žmogaus organų užuomazga.

Chimeros yra labai įdomūs organizmai moksliniu požiūriu. Jie galėtų tapti vertinga mokslinių tyrimų priemone, kurią būtų galima panaudoti atliekant klinikinius tyrimus ir organų transplantaciją.

Dabar padėtis su donorų organais labai įtempta. Pavyzdžiui, vidutinis inksto laukimo laikas yra apie 10 metų. Vidutinė gyvenimo trukmė dializės metu yra 5 metai. Jei chimerų auginimo technika yra ištobulinta, tinkamas inkstas gali būti užaugintas daug greičiau, kol žmogus dar gyvas.

Naudodami CRISPR-Cas9 genų redagavimo techniką ir naujausias kamieninių ląstelių apdorojimo technologijas, mokslininkai sėkmingai implantavo kamienines ląsteles į embrionus ir pelėje išaugino įvairius žiurkės organus – kasą, širdį ir akis. Šis eksperimentas patvirtino konceptualų šio donoro organų gavimo metodo pagrįstumą.

Tada mokslininkai į kiaulių embrionus implantavo pluripotentines žmogaus ląsteles, tirdami žmogaus audinių ir organų vystymąsi. Tai pirmas žingsnis siekiant išsamesnių žmogaus organų auginimo kituose organizmuose, kurie yra tinkamo dydžio, fiziologijos ir anatomijos, tyrimai.

2015 m. Izpisua Belmonte vadovaujama mokslininkų komanda sukūrė pirmąją chimerą, stebėdama žmogaus ląstelių vystymąsi negyvybingame pelės embrione. Dabar jie nuėjo toliau, naudodami CRISPR-Cas9 genų redagavimo techniką, kad nukreiptų pluripotentinių ląstelių vystymąsi į konkrečius organus.

Naudodami CRISPR-Cas9 genetinį redagavimą, mokslininkai pakeitė šeimininko embrioną, išjungdami genus, atsakingus už konkretaus organo, pavyzdžiui, kasos, vystymąsi. Tada į embrioną dedamos kamieninės ląstelės iš kito gyvūno (žiurkės), turinčios aktyvų kasos geną. Pats embrionas surogatinės motinos kūne vystosi visiškai normaliai, išskyrus tai, kad jis turi svetimą kasą.

Lygiai tokie patys eksperimentai buvo atlikti su kitais žiurkės-pelės chimeros organais – akimis ir širdimi. Mokslininkai taip pat išsiaiškino, kad žiurkės pluripotentinės ląstelės netikėtai suformavo tulžies pūslę pelės embrione – organo, kurio žiurkėms nėra. Tai rodo, kad pluripotentinės donoro ląstelės yra stipriai veikiamos šeimininko organizmo ir priima jo vystymosi programas.

Tačiau iš kiaulių išauginti žmogaus organus nebus lengva. Mokslininkai atkreipia dėmesį į daugybę sunkumų, kylančių kryžminant labai skirtingus gyvus organizmus, tokius kaip žmonės ir kiaulės. Tokių sunkumų nekyla auginant organus genetiškai panašiuose organizmuose. Pavyzdžiui, žmonių ir kiaulių nėštumo laikotarpis labai skiriasi (kiaulėms tai yra 112 dienų).

Tačiau buvo atliktas eksperimentas su žmogaus organais kiaulių embrionuose. Žmogaus audinių pirmtakai buvo pradėti kurti ir vystyti, kol embrionui sukako keturios savaitės, nors jų sėkmės rodikliai nebuvo tokie patys kaip žiurkės-pelės chimeros. Išliko tik nedidelė dalis ląstelių – ir jos akivaizdžiai neišsivystė į ką nors gyvybingo. Eksperimentas buvo sustabdytas siekiant įvertinti technologijos saugumą ir efektyvumą.

Mokslininkai pripažįsta, kad galutinis chimerų tyrimų tikslas gali būti žmogaus organų ir audinių auginimas pramoniniu mastu, tačiau tai labai tolima perspektyva. Ateinančiais metais šios srities tyrimai turės ne praktinę, o teorinę reikšmę. Jie leis geriau suprasti žmogaus embriono vystymąsi ir padės ištirti kai kurias ligas, kurių negalima ištirti jokiu kitu būdu.