Hibridinis žmogaus ir kiaulės embrionas. Chimeros gimimas: kodėl mokslininkai sukūrė kiaulės ir žmogaus hibridą

2018-01-25 Igoris Novickis


Ontogeniškumo samprata


Ontogenezė - individualus vystymasis individai, visi vienas po kito einantys gyvo organizmo virsmai nuo jo atsiradimo momento iki gyvenimo pabaigos. Ontogenezė vyksta genetinis pagrindas veikiant nuolatinei ir daugiakrypčiai veiksnių įtakai išorinę aplinką. 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 visų augimo ir diferenciacijos programos įgyvendinimas vidines sistemas, užtikrinant jų vientisumą ir pavaldumą vienas kitam ir kūnui, bendriesiems jo 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, ir paprasčiausia schema vystymasis slypi formulėje „genas – fermentas – savybė“. Tačiau žinoma, kad pats genas yra sudėtinga struktūra, sudaryta iš struktūrinių ir reguliavimo dalių. Dėl to, kad struktūrinė genų dalis turi sudėtinga struktūra Su skirtingi skaičiai nukleotidų aminorūgščių liekanų atžvilgiu, atsiranda genų sutrikimo ir jų dalių rekombinacijos galimybė, dėl ko gali atsirasti naujas genas.

Bet kurio bruožo vystymąsi iš pradžių kontroliuoja vienas ar keli genai ( kokybės atributai) 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 branduolys, tiksliau branduolio chromosomose, tad kiekvienas individas jų turi didžiulė suma 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 bendrų 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, siekiant organizmo reakcijų ir audinių lygiai sekėsi gerai, reikia tiekti iš išorės (maistu ir vandeniu) maistinių medžiagų, kurio normaliam įsisavinimui būtinos ir kitos sąlygos (aplinkos temperatūra, drėgmė, šviesa ir kt.). 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 transformaciją išoriniai veiksniai vystymasis į vidines. Vidinių organizmo sistemų diferencijavimą lydi nuolatinis optimalios pusiausvyros tarp sistemų nustatymas. Kūno gebėjimas reguliuotis yra paveldimas ir fiksuotas ilga evoliucija, ji pasireiškia homeostazės forma, 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 taip pat naudojama pagal būdingus formavimosi požymius didesnis aktyvumas: pirmasis laikotarpis - nuo gimimo iki brendimo pradžios 4-5 mėnesių amžiaus; 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. Paskutinis vystymosi etapas m 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 sąlygomis aplinką. 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 sferinė forma, juose yra gemalo sluoksniai. Embrioblastas diferencijuojasi į ekto- ir endodermą, tarp jų atsiranda mezodermos ląstelės, o trofoblastas sparčiai auga ir virsta embrioną supančiu amnionu. Trynio maišelis susidaro iš mezodermos ląstelių, kurios kartu su vidinis paviršius Trofoblastas 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. Iš endodermos susidaro virškinimo traktas, kasa, skydliaukės ir prieskydinės liaukos, kvėpavimo organai ir vidurinė ausis. 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 žaidžia gyvybiškai svarbus vaidmuo vaisiaus kraujotakoje, nes pro jį 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 proc. bendrų nuostolių vaisiai 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 stebimas 6-7 nėštumo dieną, kai plyšta blastocistos membrana ir embrioninės ląstelės tiesiogiai liečiasi 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. Komplikacija tęsiasi morfologinės sistemos, 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. liaukų veikla vidinė sekrecija vaisių, didelę įtaką turi nėščiųjų motinėlių 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 gimus, pagrindinis kriterijus kuri yra naujagimio paršelio gebėjimas neutralizuoti neigiamą jo aplinkos poveikį nauja aplinka. Palyginti su kitų rūšių naminiais gyvūnais, naujagimis paršelis atrodo labai netobulas, fiziologiškai nesubrendęs. Šis trūkumas atsiranda dėl daugelio 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 smarkiai sumažėja ir griaučių raumenys. 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 - turi mažiausias paršelių vertes, vėliau smarkiai padidėja iki 4 dienų, o nuo 10 dienos. diena praeina jų nuosmukis. 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. IN optimalias sąlygasŠis 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 pasipriešinimo forma; produktyvūs sugebėjimai ir 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).

Cheminė sudėtis Kiaulių organizmas keičiasi link greito riebalų ir sočiųjų riebalų rūgščių kaupimosi. 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 čiulptukai paprastai atrodo stambiagalviai ir ilgakočiai, o per 60 dienų ir 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 bendras vystymasis. 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 auga daug lėčiau bendros masės kūnai. 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 vėlesnių lytinių ciklų metu 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.

2.1 lentelė

Ryšys tarp paršavedžių gonadotropino kiekio ir amžiaus, kūno svorio, kiaušidžių ir hipofizės

Amžius, Svoris, kūnas, kg Kiaušidžių svoris, g Hipofizės priekinės skilties sausoji masė, mg Augimo hormono aktyvumo vienetas* Hormonų kiekis 1 kiaušidėje, vnt.
33 11,3 0,18 12,5 45,8 211,60
153 55,8 5,73 32,6 40,4 2,00
228 104,4 11,40 38,9 33,9 0,54
317 123,0 14,38 37,8 37,9 0,34
730 189,3 19,30 67,0 19,5 0,16

*Augimo hormono aktyvumo vienetas reaguojant į duotas kiekis hipofizės audinys, išmatuotas padidinus epifizės kremzlę žiurkėms, kurioms atlikta hipofizė.

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


Ontogenezė turi ypatingą praktinę reikšmę virškinimo sistema. 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. Storas skyrius auga nevienodai: 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 mėnesiai - 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 pagrindas. didelis greitis kiaulių augimas vėlesniais laikotarpiais. 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 postembriogenezės veiklos stadijose skrandžio sulčių(ypač pepsino) yra mažas, nes trūksta laisvo druskos rūgštis. 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 perkeliamas iš skrandžio į plonoji žarna. Tripsinas plonoje dalyje yra labai aktyvus ir kompensuoja su amžiumi susijusią achlorhidriją paršeliams ankstyvas amžius. 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 atsiranda esminis pokytis prieauginės 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 įvairovė jo trukmė labai ilga. Buvo atvejų, kai motinėlė paršiavosi 25, ir ilgaamžių motinėlių skaičius (8 ar daugiau paršiavimų) tokiomis sąlygomis. pramoniniai kompleksai gali būti 13 proc bendras skaičius paršavedžių (M.P. Uchverovo 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;
  • derinys ilga trukmė augimas su dideliu intensyvumu. 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, kurios žinomose ribose turi būti pasiektas 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, vėliau išsivysto blastocistos, turinčios tam tikrą kraujotaką. 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 genetiškai organizuotas 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 ontogenezė

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.


Mokslininkai sukūrė pirmąją žmogaus ir kiaulės chimerą. Kaip rašo portalas IFLscience.com, tarptautinė tyrėjų 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 faktas, kad žmogaus ląstelės išvis prigijo ir veikė kaip vieno organizmo dalis, jau yra. didelis žingsnis už mokslą. 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.


Mokslininkai tikisi, kad eksperimentai dėl žmogaus ir kiaulės ląstelių kryžminimo ateityje leis panašiai išauginti „idealius“ transplantacijai organus, gautus iš paties recipiento ląstelių ir be atmetimo rizikos po transplantacijos. Eksperimentai šioje srityje taip pat galėtų paskatinti saugesnius ir veiksmingesnius naujų vaistų bandymus.

Pasaulyje trūksta organų transplantacijai. Žmonės metų metus laukia organo persodinimo; kai kurie miršta, neradę tinkamo donoro. Nepaisant to, moksliniai eksperimentai, galintis 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 buvo 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 apie tokių eksperimentų etiką dar nenurims. ilgą laiką, jei jie kada nors išnyks. Juk šiandien tame pačiame pasaulyje kažkaip sugyvena žmonės, kasdien vartojantys mėsos produktus, ir tie, kurie laiko nenatūralu auginti gyvūnus. vienintelis tikslas- valgyk juos.

Remiantis medžiaga iš: iflscience.com

2017 m. sausio 27 d., 13.46 val

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 gali virsti bet kuria iš 200 žinomos rūšys somatinės ląstelės, pagal pateiktą embriono vystymosi programą ir kitas sąlygas. Mokslininkai išmoko paimti šias ląsteles iš žmogaus embrionai ir auginti juos laboratorijoje. Daugybė eksperimentų parodė, kad pluripotentinės ląstelės išlaiko gebėjimą diferencijuotis į bet kokio tipo ląsteles, įskaitant spermą ir kiaušinėlius.

Bet į laboratorinėmis sąlygomis Iš kamieninių ląstelių išauginti visavertį organą labai sunku, 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 mokslinis taškas regėjimas. 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.

Naudojant genetinio redagavimo techniką CRISPR-Cas9 ir naujausias technologijas apdorojant kamienines ląsteles, 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.


Iš žiurkės pluripotentinių kamieninių ląstelių išgautos ląstelės išsivysto į širdį genetiškai modifikuoto pelės embriono viduje

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 donoro pluripotentinės ląstelės patiria stiprią įtaką priimančiojo organizmo ir priimti 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 (kiaulės nėštumo laikotarpis yra 112 dienų).

Tačiau eksperimentas su žmogaus organais kiaulių embrionų buvo atliktas. Žmogaus audinių pirmtakai buvo pradėti kurti ir vystyti, kol embrionui sukako keturios savaitės, nors jų sėkmės rodikliai nebuvo tokie patys kaip žiurkės-pelės chimeros. Tik išgyveno mažas kiekis ląstelių – ir iš jų akivaizdžiai neišsivystė niekas gyvybingo. Eksperimentas buvo sustabdytas siekiant įvertinti technologijos saugumą ir efektyvumą.


Augindami chimeras pramoniniu mastu, žmonės gali iš esmės išspręsti transplantacijai reikalingų organų trūkumo problemą. Milijonai kiaulių gali būti auginamos su žmogaus kepenimis, kasa ir inkstais.

Mokslininkai pripažįsta, kad galutinis mokslinių tyrimų su chimeromis 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 kitaip negalima ištirti.



Ar jums patiko straipsnis? Pasidalinkite su draugais!