A tudósok először hoztak létre embriót emberi és sertéssejtek felhasználásával. Új etikai dilemma: miért hoztak létre a tudósok „kiméra” embriót emberi és sertés DNS-ből
Az embriótranszfer az embriók egyik női test méhéből a másikba történő átvitelére használt technológiák gyűjtőfogalma. Ezt a technológiát elsősorban szarvasmarháknál alkalmazzák, de nagyon jól alkalmazható sertéseknél is – elképzelhető, hogy a jövőben szélesebb körben is alkalmazzák majd ezt a technológiát.
S. L. Thurlow és J. R. Dobrinsky, Minitube Nemzetközi Biotechnológiai Központ, Horeb, Wisconsin, USA
Ez a cikk bemutatja a sertés embriótranszfer alapjait (egy olyan technológia gyűjtőfogalma, amely a jövőben egyre gyakoribbá válhat a sertésiparban). Miután a petesejtet vagy a „tojást” megtermékenyítette a spermium, zigóta képződik. A sertéshúsipar sok éven át az embriófejlődés korai szakaszában történő embriótranszfer típusaira helyezi a hangsúlyt.
Mi az embriótranszfer?
Az embriótranszfer (ET) a reprodukciós tudomány területére utal, és magában foglalja az embriók eltávolítását egy női test (donor) méhéből, és egy vagy több embrió átültetését egy helyettesítő nősténybe (recipiens). Az első embrióátültetéssel előállított emlős utódot csaknem 119 évvel ezelőtt nyulakban hozták létre! Az embrióátültetés eredményeként létrejött első malacok 1950. március 27-én születtek Ukrajnában. Azóta a sertések szaporodásával kapcsolatos kutatások, beleértve az ovulációt, a megtermékenyítést, a magzati fejlődést, a perzisztenciát, a migrációt, a beágyazódást és a túlélést, az embriótranszferrel kapcsolatos kutatásokból fejlődtek ki.
Az embriótranszfer ma már globális iparág, 2005-ben hozzávetőleg 955 000 kereskedelmi (nem kutatási célú) emlős embriótranszfert hajtottak végre, amelyek 92%-a szarvasmarháknál történt. A fennmaradó 8%-ot főként juhból, kecskéből, sertésből és lóból nyerik. Becslések szerint évente körülbelül 10 000 in vivo (állatokból származó) és több mint 40 000 in vitro (in vitro – laboratóriumi kutatási projekt) sertés embriót ültetnek át évente. A legfontosabb országok, amelyek ezekről a tevékenységekről szolgáltatnak adatokat a Nemzetközi Embrióátültetési Társaságnak, az USA, Kanada, Tajvan, Korea és az Európai Unió.
Hogyan történik az ET sertéseknél?
A kocáknál az embriótranszfer standard módszere, amint azt régóta alkalmazzák, a ventrális középvonali laparotomia.
A kereskedelmi embriótranszfer évek óta praktikus alternatíva az állattenyésztésben. Szarvasmarháknál a szaporodási traktus és az állat mérete lehetővé teszi a nemi traktus rektális tapintását, ami lehetővé teszi az embrió további nem sebészi, rectális-vaginális transzcervicalis lerakódását az ipsilateralis (ovulációs oldali) méhszarvban. Sertéseknél kisebb méretük miatt a nem műtéti végbél-vaginális transzcervicalis embriótranszfer korlátozott vagy tilos. Ezen túlmenően a sertés szapora állat, jellegzetes hosszú méhszarvaival, amely szükséges a malacok ivadékának vagy almának vemhesség alatti viseléséhez. A sertésekre jellemző az ilyen hosszú méhszarvak jelenléte, valamint a „dugóhúzós” méhnyak, amely megakadályozza az embriók nem műtéti transzcervikális összegyűjtését és lerakódását. Így a tudósok és az állatorvosok régóta használnak ventrális középvonali laparotomiát az embriók helyreállítására és a recipiens sertésbe történő átvitelére.
Túlzó az ET a sertések számára?
A kocákban az embrióátültetést hosszú ideig ventrális középvonali laparotomiával végezték.
A sertés alomhozó faj. Ezenkívül a szarvasmarhától eltérően, ahol az ET-t is széles körben alkalmazzák, a sertéseknek viszonylag korai pubertása és rövid vemhességi ideje van. Így a sertéspárosítás során a mesterséges megtermékenyítés (AI) során végzett agresszív szelekció már lehetővé teszi a genetikai fejlődést anélkül, hogy szükség lenne ET-re.
Ha igen, milyen tényezők motiválják a sertéstartókat, hogy továbbra is különböző embrióátültetési módszereket alkalmazzanak? Íme néhány közülük:
Genetikai haladás
Mesterséges megtermékenyítéssel egy generáció alatt a genetikai anyagnak csak 50%-a változtatható meg, míg az embrióval a genetikai anyag 100%-a vagy egy teljesen új genomot lehet bevinni.
A piacok bővítése
A sertéságazat világszerte folyamatosan terjeszkedik, és olyan vállalatok megjelenése jellemzi, amelyek nemzetközi szinten működnek, és az élő állatok értékesítése helyett az embriótranszfer költséghatékony lehetőségeit tudják majd kihasználni. Ezenkívül lehetővé teszi a kisebb vállalkozások számára, hogy versenyképesebbé váljanak azáltal, hogy egyedi genetikai mintákat értékesítenek tartósított minták/átültetett embriók formájában.
Az egészségügyi kockázatok csökkentése
Az embriótranszfer felhasználható a sertések egészségügyi problémáinak leküzdésére. Az embriók eltávolíthatók az olyan betegségekben szenvedő kocákból, mint a pszeudorabies vagy a sertés szaporodási és légúti szindróma (PRRS), amelyeket azután „lemosnak” és áthelyeznek a betegségtől mentes recipienseknek az egészséges állomány biztosítása érdekében. Az ET-nek ez az egyedülálló tulajdonsága felhasználható az állományok közötti betegségek kialakulásának kockázatának minimalizálására vagy kiküszöbölésére, és a kívánt genetikai fejlődés elérésére. Az ET ezen alkalmazását „genetikai mentésnek” nevezték.
Genetikai tőkeáttétel
Más biotechnológiák, mint például az embrióklónozás és a mélyhűtés, az ET-t igénylik az élő utódok szaporodásához.
Gyógyszer
A sertés szervek anatómiai, fiziológiai és méretbeli hasonlóságuk miatt a leginkább kompatibilisek az emberi szervekkel. Etikai szempontból használatuk kevésbé vitatott, mint a főemlősök szerveinek használata. Az elmúlt évtizedben megháromszorozódott a szervátültetésre váró betegek száma az Egyesült Államokban. Az Egyesült Államok Egészségügyi Minisztériumának és Emberadományozási Programjának több mint 50 000 szervátültetési kérelme van. Az embrióátültetési eljárás fontos lépés a genetikailag módosított sertések fejlesztésében és termelésében, amelyek szervei alkalmasak az emberbe történő átültetésre. Ezenkívül a sertést alkalmasabb állatnak találták az emberi betegségek kísérleti modellezésére. Az Egyesült Államokban rágcsálókon vagy az emberi betegségek egyéb standard modelljein végzett vizsgálatoknak csak 8%-a, amelyek klinikai vizsgálatokig jutottak el, valóban az emberi kezelésre alkalmas késztermékhez vezetnek. A sertés egyedülálló fiziológiája és anatómiája alkalmasabbá teszi az emberi betegségek modellezésére, és a sertést ma már aktívan használják génmanipulációra, és kísérleti modell az olyan betegségek szaporodására, mint az érelmeszesedés, diabetes mellitus, cisztás fibrózis, izomdystrophia, rák és egyéb súlyos betegségek.
mi az alapja?
Az alábbiakban felsoroljuk azokat a technikai tényezőket, amelyek szerepet kapnak az ET és a sertéssebészet integrálásakor.
Az ivarzási ciklus szabályozása
A sikeres ET folyamat biztosítása érdekében a donor és a recipiens nőstényeket szinkronizálni kell (friss embriótranszferhez), hogy a recipiensek körülbelül egy időben menjenek ivarzásba, mint a donorok.
Szuper ovuláció
Bár egy sertésnek 10 és 25 tojása van az „ovuláció” során (ivarzási ciklusonként), a donor hormonálisan stimulálható, hogy több megtermékenyített petesejteket termeljen, így a donor termelékenyebb, mivel az ET folyamat magában foglalja az embriók eltávolítását a donor nőstényekben. A szuperovuláció azonban nem szükséges a sikeres ET-hez.
Hő érzékelése
Mind a donorok, mind a recipiensek esetében megbízható és konzisztens módszereket kell alkalmazni az ivarzás kimutatására és rögzítésére, hogy a recipienseket pontosan lehessen párosítani az egyes donorokkal és embrióikkal.
Mesterséges megtermékenyítés
A legtöbb fajnál az ET-t általában mesterséges megtermékenyítéssel (AI) kombinálják, mert a termelők ki akarják használni a fajtatiszta donor nőstények és a fajtatiszta hímek keresztezését.
Az embrió újraélesztése és átültetése
A technológia gyorsan fejlődik, de jelenleg számos sebészeti, kombinált és nem sebészeti technikát értékelnek, hogy megállapítsák, melyik a leghatékonyabb és legmegfelelőbb a sertések számára. Jelenleg a sebészeti újraélesztés és transzplantáció nyújtja a legkövetkezetesebb eredményeket.
Adományozók és kedvezményezettek
A női donoroktól nyert embriókat recipiensbe kell átültetni. A donorok lehetnek anyai vagy apai, de a recipienseknél előnyben részesítik az anyai vonalat. A donorok és a recipiensek lehetnek kocasüldők vagy kocák, és sokkal kényelmesebb a sebészeti beavatkozásokat kocasüldőkben végezni.
Embriók feldolgozása, vizsgálata
Elfogadható ET eredmények csak akkor érhetők el, ha az embriókat megfelelően előkészítik az átültetésre. A képzett személyzet steril berendezéseket és táptalajokat használ, amelyek az embriók szaporítására és feldolgozására szolgálnak az újraélesztéstől a transzplantációig, ellenőrzött körülmények között.
Embrió szállítás
Az embriókat megfelelően azonosítani kell, és elő kell készíteni a címzett helyre történő szállításra. A szállítás magában foglalhatja a szállítást, szállítást vagy repülést egyik helyről a másikra. Az embriók 72 órán keresztül nevelhetők, alacsonyabb végeredménnyel.
A nem sebészeti transzplantáció egy viszonylag új technológia, amelyet a Murciai Egyetem kutatói fejlesztenek ki
Az embrió megőrzése
Az újraélesztést követően az embriók tenyészthetők a szállítás során, különösen, ha az ET az újraélesztést követő 24 órán belül megtörténik. Alternatív embriómegőrzési módszereket fejlesztettek ki, beleértve az embriók akár 48–72 órás alacsony hőmérsékleten történő tárolását és az embriók üvegesítését a hosszú távú krioprezerváció érdekében. Az embriókultúra-megőrzés hagyományos módszereivel ellentétben ezek a technológiák fontos szerepet fognak játszani a jövőben a globális embriótranszplantációs ellátási programban.
Mi a jövő?
Jelenleg az embriótranszfer esetek 85%-ában jellemző eredménynek a vemhesség és fialás elérését kell tekinteni, az embrionális túlélés (a recipiensek vemhességét is figyelembe véve) 50-55%. Ezen mutatók kombinációja arra utal, hogy az embriótranszfer az esetek 50%-ában malacok születését eredményezi. Az eredmények az ET okától függenek. Az ET alkalmazása a genotípusok megmentésére olyan donoroktól, akiknek egészsége veszélyben van, kevésbé hatékony lehet, mint az ET használata a genetikai anyag egészséges állományokba való átvitelére (lásd 1. táblázat). A tenyésztési idő hossza befolyásolhatja a nemzetközi transzplantáció eredményeit. A sertés embriótranszfer, amelyet sikeresen alkalmaztak a sertéstermelés különböző területein, azt mutatja, hogy érdemes megfontolni ezt a megbízható eljárást. Kísérleti adataink szerint a hatékonyság csökkenésének nagyobb kockázata a donorok és az embrió minőségével függ össze a genetikai mentésben. Az embrióátültetés gyakorlati megvalósítása speciális helyiségeket, felszerelést és képzett sebészcsoportot igényel.
Lehetséges-e az ET nem műtéti módszerrel?
Az elmúlt évtizedben sok kutatást szenteltek a sertések embriótranszferének megvalósíthatóbb és megismételhetőbb, nem sebészi módszereire. A más fajokból származó technikák átvétele korlátozott az állat kisebb mérete és a sertés szaporodási rendszerének egyedi jellege miatt. Folyamatban vannak a kutatások annak érdekében, hogy előrehaladást érjenek el a sertések nem sebészeti ET technikáinak a mezőgazdasági gyakorlatba való átültetésében. A legbiztatóbb eredményeket a Murciai Egyetemen, Dr. Emilio Martinez által kifejlesztett katéter alkalmazásával érte el. 70,8%-os ellési arányt és alomonként 6,9 malacot sikerült elérni a katéterrel, amely már elérhető a Minitube-ban. A folyamatban lévő kutatási erőfeszítések a nem sebészeti ET módszerekre összpontosulnak, hogy versenyképessé tegyék ezeket a technológiákat, és az ET módszereket gazdaságosabbá és praktikusabbá tegyék a sertéstenyésztők számára.
A jövőben azonban a sertéstartásban általánossá válik az embrióátültetés, ez csak idő kérdése. Számos globális piaci erő és technológiai áttörés járul hozzá ehhez az elkerülhetetlen tényhez. Izgalmas időszak ez, hogy részt vehessünk ebben a folyamatban lévő átfogó erőfeszítésben, amelynek célja a gyártók számára kínált új lehetőségek feltárása és azonosítása.
Az ontogén fogalma
Az ontogenezis az egyed egyedfejlődése, az élő szervezet minden egymást követő átalakulása a keletkezéstől az élet végéig. Az ontogenezis genetikai alapon megy végbe a környezeti tényezők folyamatos és többirányú hatása alatt. A külső környezet nem csak a könnyen szabályozható fogvatartási körülményekre vonatkozik, hanem magán a szervezeten kívüli bármely tényezőre is. Az anyaméhben lévő magzat számára maga az anyai szervezet nemcsak életforrás, hanem környezeti tényező is. Születés után ez a tényező a malac és az anya, a fészekben lévő malacok közötti „kapcsolat”. Mindezek a pillanatok nagy szerepet játszanak az életükben, különösen az állat viselkedésének alakításában. Az ontogenezis fő jellemzői a folytonosság, a periodicitás és a genotípus által szigorúan szabályozott irány.
Ontogenezis tényezők
Az ontogenezis általánosságban az összes belső rendszer genetikai kódjába ágyazott növekedési és differenciálódási program megvalósítása, amely biztosítja azok integritását és egymásnak, illetve a testnek és általános szükségleteinek való alárendeltségét. Ám az ontogenezis nem az előző generációk létpályáinak és létmódszereinek egyszerű megismétlése, hanem egy adott faj molekuláris genetikai és szervezeti evolúciós szintjének egyetlen, sőt egyedi, különleges tükröződése. Ezért szükségesnek tűnik sematikusan bemutatni, hogyan valósul meg az alapvető jellemzők és tulajdonságok öröklődési mechanizmusa, amely együttesen szabályozza a fejlődési folyamatokat.
Gének
A gént az öröklődés egységének tekintik, és a legegyszerűbb fejlesztési séma a „gén - enzim - tulajdonság” képlet. Ismeretes azonban, hogy maga a gén egy összetett szerkezet, amely szerkezeti és szabályozó részekből áll. Tekintettel arra, hogy a gének szerkezeti része összetett felépítésű, és az aminosav-maradékokhoz képest eltérő számú nukleotidot tartalmaz, felmerül a génszakadás lehetősége és részeik rekombinációja, ami új gén megjelenéséhez vezethet.
Bármely tulajdonság kialakulását kezdetben egy vagy több gén (minőségi tulajdonságok) vagy sok gén (kvantitatív tulajdonságok) szabályozza. Mindegyikük szigorú hatásspecifikus: diszkrétség - átrendeződések képessége, poligenitás - kölcsönhatás más génekkel, pleiotrópia - más tulajdonságokra gyakorolt hatás. A gén ezen tulajdonságai összetett vegyületkénti kémiai aktivitásához kapcsolódnak.
A gének minden sejtmagban, pontosabban a sejtmag kromoszómáiban találhatók, így minden egyedben rengeteg van, és nagyon sok lehetőség van a génkölcsönhatásra. Ez okkal feltételezi, hogy minden organizmus egyedi, és ezt az egyediséget a genotípusok és a környezet közötti kölcsönhatás határozza meg. Ennek ellenére beszélhetünk a hasonló származású egyedek egy bizonyos fejlődési típusáról viszonylag azonos életkörülmények között, mert genomjuk gyakorlatilag megegyezik, genotípusuk (örökletes hajlamok halmaza) gyakorlatilag megegyezik, és ez a hasonlóság a fenotípusban realizálódik. ugyanazon az élőhelyen.
Amikor a sejtek osztódnak, az örökletes elv egyenletesen oszlik el közöttük, a gének az intracelluláris reakciók katalizátorai. Ennek eredményeként a sejtekben enzimek és hormonok képződnek - kémiai vegyületek, amelyek felelősek az intracelluláris anyagcseréért és az energiáért. Megtörténik a sejtek specializálódása, amely olyan szervek és szövetek kialakulásához vezet, amelyek nemcsak specifitásban, hanem eltérő képződési sebességben is különböznek egymástól. Végül a szövetekben végbemenő összetett biokémiai reakciók az egész szervezetre kiterjedő folyamatok kialakulásához vezetnek. A fejlődés szigorúan meghatározott szakaszaiban az egyes gének vagy csoportjaik bekapcsolnak (vagy kikapcsolnak) az enzimek vagy hormonok koncentrációjától, a hormonok aktivitása pedig az intersticiális reakciók minőségétől és mértékétől. Ahhoz viszont, hogy a szervezet és a szövetek szintjén a reakciók normálisan lezajljanak, kívülről (élelmiszerrel és vízzel) szükséges a tápanyagok bevitele, amelyek normális felszívódásához egyéb feltételek is szükségesek (környezeti hőmérséklet, páratartalom, fény stb.). Ezen a szinten az anyagcsere lefolyását és helyességét az idegrendszer állapota befolyásolja, ami jelzi az életkörülményeknek a szervezet általános élettani állapotának való megfelelését.
Ebben az összetett, folyamatos anyagcsere- és energiafolyamatban az ontogenezis bármely szintjén előfordulhatnak zavarok: molekuláris genetikai szinten - mutációk formájában; a sejten és a szöveteken - betegségek formájában; szervezeti szinten - hibás fenotípus formájában. Az ontogenetikai programot a mikroevolúció során, egy adott faj történeti fejlődése során próbálgatással fejlesztik. A genotípus, mint az ontogenezis örökletes alapja, feltételezi a generációkon átívelő nagy ismételhetőségét, és egy előre megjósolható, irányított és kontrollált folyamat alapja.
A fenotípus megvalósult genotípus, de jelentős jelentőséggel bírnak a paratipikus fejlődési tényezők is, pl. az állat etetésének és tartásának feltételeit. A környezet folyamatosan és átfogóan hat a szervezetre, így a genotípust nem lehet elkülöníteni a környezettől. Ennek megértése egy logikus és egyszerű képlethez vezette M. F. Ivanov akadémikust: „A legjobb genotípusokat a legjobb fenotípusok között kell keresni.”
A környezet hatása az ontogenezisre
Az egyén ontogenezise magában foglalja a külső fejlődési tényezők belsővé történő átalakulását. A szervezet belső rendszereinek differenciálódása a rendszerek közötti optimális egyensúly folyamatos megteremtésével jár együtt. A szervezet autoregulációs képességét örökletesen meghatározza és megszilárdítja a hosszú távú evolúció, ez homeosztázis formájában nyilvánul meg, azaz. folyadékegyensúly a szervezet és a környezet között.
A környezet pozitív és negatív tényezők összessége. De mivel ez a komplexum az állat egész életében folyamatosan hat a szervezetre, az ontogenezis a szervezet válasza a környezeti tényezők hatására. A genotípus és a környezet közötti kölcsönhatás gondolatát először a kiváló tudós, I. I. Shmalgauzen akadémikus fogalmazta meg.
Az ontogenetika periodizálása
Minden egyed fejlődését egy állatcsoport hasonló mutatóival összehasonlítva és ellenőrzött környezeti feltételek mellett kell mérlegelni. Ez az elemzés feltárja a „genotípus - környezet” interakciós tényezőt, amelynek eredménye maga az ontogenezis.
A sertésekkel és más haszonállatfajtákkal kapcsolatban prenatális (embrionális, méh) és szülés utáni (posztembrionális) fejlődési periódusokat különböztetünk meg. A prenatális fejlődés szakaszokra oszlik: embrionális (a tojás megtermékenyítésétől a koca vemhességének 18. napjáig), prefetális (a fejlődés 32. napjáig) és magzati (a születés pillanatáig). Sertéseknél a magzati fázis a méhfejlődés körülbelül 20%-át, míg a szarvasmarháknál körülbelül 35%-át teszi ki.
A posztnatális időszakban a neveléstechnológiához kapcsolódó periodizációt alkalmaznak: a tejelő időszak, beleértve az újszülött fázist (a születés utáni 7-10. napig), a tejes táplálási szakaszt (a malacok anyától való elválasztása előtt) és az elválasztás utáni időszakot. a malacnevelés fázisa és a hízlalási időszak . A periodizációt a magasabb aktivitás kialakulásának jellemző vonásai szerint is alkalmazzák: az első időszak - a születéstől a pubertás kezdetéig 4-5 hónapos korban; a második a sertés pubertás időszaka (7-8 hónapos korig) és a sertés felnőttkora.
Az ontogenezis periódusainak bármely osztályozása során ki kell emelni az élettevékenység legjelentősebb aspektusait ezekben az időszakokban, és ezek közül - a neurohumorális rendszer kialakulását, az utódok normális szaporodásának képességét és az alkalmazkodási képességet. Ebből adódóan a besorolásnál az a lényeg, hogy a szervezet milyen viszonyban van a környezettel, ami egy adott egyed vagy egyedcsoport anyagcseréjének és energiájának típusában, szintjében, illetve e változások forrásában nyilvánul meg. táplálkozási tényezők, a külső környezet állapota, az állatközösségek (csoportok, csordák) szerkezete.
E tekintetben elfogadható a posztembriogenezis K. B. Svechin általi periodizálása némi pontosítással és kiegészítéssel, amelyben megkülönböztetik a fiatalság időszakát (születéstől a növekedés leállításáig), az érettségi időszakot és az öregedés időszakát. A fiatalság időszakába beletartoznak az újszülött, a tejes táplálás, a tej utáni etetés (sertéseknél ez az elválasztott malacok felnevelése, függetlenül attól, hogy a malac kap-e tejet vagy sem), pubertás. A fejlődés utolsó szakaszát normál körülmények között az állat testméretei és súlya tekintetében a legintenzívebb növekedés jellemzi. Az érettség időszakában a tenyészállatok maximális termelékenységet mutatnak. Az ontogenezis az öregedés időszakával ér véget, a fejlődés ellenkező irányt vesz fel. Az állattenyésztésben ritkán alkalmaznak idős állatokat, mert csökken a termelékenységük, az egészség megőrzése pedig jelentős és sokszor indokolatlan költségeket igényel.
Az egyén fejlődése magában foglalja a növekedés és a differenciálódás folyamatait, amelyek nem választhatók el egymástól. Ez a komplexum biztosítja a test integritását és a környezeti feltételekkel való egységet. Tekintsük a sertés ontogenitását fejlődési periódusok és fázisok szerint.
A 140-160 mikron nagyságú és gömb alakú zigóta, amely a csírasejtek fúziója eredményeként keletkezett, gyorsan osztódni kezd. 20-24 óra elteltével néhány zigóta 2-4 blastomer stádiumban van, és a petevezeték mentén történő mozgást követő két napon belül - 2-8 blastomer stádiumban.
A 3. napon a zigóták belépnek a méhbe, a 4-én már 4-8 blastomerrel rendelkeznek, a zigótából morula képződik, amelyben az embrió már sok kis méretű blastomerrel rendelkezik. Mikroszkóp alatti metszeten jól látható az embrioblaszt, i.e. egy embrió, amelyet egyetlen sejtsor borít, amelyek a trofoblasztot alkotják, amely táplálja az embriót. Ettől a pillanattól kezdve az embriót a méh (szerv) váladéka táplálja.
Az 5. napon az embrió belép a blastula stádiumba (vezikulák), amelyek a tápanyagnak a méh üregéből az embrióba való bejutása következtében megnyúlnak. A 6. napon az átlátszó membrán felszakad, az embrió felszabadul, és meredeken növekedni kezd. Ebben a szakaszban az embriók mérete nagyon eltérő.
A 9. napon a blasztociszták elvesztik gömbalakjukat, csírarétegek képződnek bennük. Az embrioblaszt ekto- és endodermává differenciálódik, közöttük mezoderma sejtek jelennek meg, a trofoblaszt pedig gyorsan növekszik és az embriót körülvevő amnionná alakul. A mezoderma sejtek alkotják a tojássárgája zsákot, amely a trofoblaszt belső felületével együtt behatol az erek hálózatába. Ekkorra az embrió 10-12 mm hosszú és körülbelül 3 mm széles.
A 13-14. napon az embrió legfeljebb 7 cm hosszú, 104 mikron átmérőjű szálká nyúlik. Ezt követően az embrió alakját megváltoztatja: hossza meredeken csökken, vastagsága viszont nő. Az embriók méhszarvba történő beültetése a 18. napon véget ér, ezzel az embrionális fejlődési időszak végét jelzi.
A 14. napon megjelennek az embrióban az első szomiták, amelyekből csigolyák keletkeznek. Ekkor minden csíraréteg egyértelműen megkülönböztethető. Az ektodermából keletkezik a test külső hámja, az emlő-, faggyú- és verejtékmirigyek, a sörték és a paták, a bélhám, a fogzománc és az egész idegrendszer. Az endoderma az emésztőrendszert, a hasnyálmirigyet, a pajzsmirigyet és a mellékpajzsmirigyet, a légzőszerveket és a középfület alkotja. A mezodermából származnak a váz- és vázizmok, a szív, a simaizom, az erek kötőszövete, a vérsejtek, a mellékvesekéreg, a mellhártya és a hashártya, a szívburok, a szaporító- és húgyszervek.
A 20. napon a magzat fő szervei jól láthatók a mesonephros a teljes embrió méretéhez képest; az agy már öt részre oszlik, és mind a 12 pár agyideg jelen van. A szív csőből négykamrás szervvé alakul. Ebben az időszakban a máj létfontosságú szerepet játszik a magzat vérellátásában, mivel az összes placenta vér áthalad rajta.
Így a sertések embrionális időszakában minden rendszer és szerv fő kialakulása megtörténik, és a méhlepény elkezd működni. Az embriók a differenciálódás minőségében (különösen a testméretben) elég egyértelműen különböznek egymástól. Ez az idő az ellés előtti magzatok teljes elvesztésének akár 75%-át teszi ki. A zigóták és embriók pusztulásának egyik fő oka a csírasejtek inferioritása és a tojások nem megfelelő mérete a megtermékenyítés idején. A veszteségek egyharmada a kromoszómák változásaiból, valamint a koca testhőmérsékletének 40 °C fölé emelkedéséből adódik a termékenyítést követő első 13 napban. A magas külső levegő hőmérséklet (32-39 °C) a zigóták pusztulását vonja maga után a megtermékenyítést követő első két napon. A kritikus időszak a terhesség 6-7. napján következik be, amikor a blasztociszta membrán felszakad, és az embrionális sejtek közvetlenül érintkeznek a méh környezetével. Az anya normális hormonrendszerétől való eltérések negatívan befolyásolják az embriók túlélését.
A túlélést nagyban befolyásolja a beültetés lefolyása a 10. naptól a 24. napig, valamint a méh befogadóképessége és mobilitása a placentáció során.
A prefetális időszakban, amely legfeljebb két hétig tart, vérközpontok képződnek - a máj és a vesék, majd a nyirokszervek és végül a csontvelő. Ebben az időszakban a vörösvértestek a teljes vértérfogat 20%-át teszik ki, koncentrációjuk 560 ezer/mm 3, míg a sejtek nagy részének van sejtmagja, amelyet utólag nem sejtmaggal helyettesítenek. A morfológiai rendszerek szövődményei továbbra is fennállnak, különösen a terhesség 28-30. napján. Az emlőmirigyek kezdetlegességei már láthatóak, a herék és a petefészkek differenciálódása folyamatban van. A magzat súlya a fejlődés 30. napján 1,5 ± 0,05 g, hossza 25 ± 0,3 mm, az embrió körülbelül 95% vizet, a szárazanyag 68% fehérjét tartalmaz. A terhesség ötödik hetében befejeződik a magzat placenta táplálkozására való átmenet.
Az embriogenezis magzati időszakát a magzat aktív differenciálódási és növekedési folyamatai jellemzik: az 51. napon a súly 33-szorosára, a 72. napon közel 150-szeresére nő, a víztartalom 7%-kal csökken a csontosodás miatt. a szervezet sokszorosára növeli a kalciumot, valamivel kevesebb a foszfort. A legszembetűnőbb változások a vér morfológiai paraméterei. Az endokrinológiára, i.e. a magzat belső elválasztású mirigyeinek tevékenységét nagymértékben befolyásolja a várandós méhek táplálása. A növekedési hormon már az 50. napon, az agyalapi mirigy gonadotrop aktivitása a 80. napon volt kimutatható, a mellékvesék a 70. napon alakultak ki teljesen. A pajzsmirigyhormonok sokkal korábban jelennek meg - az 52. napon. A korai magzati stádiumban már megjelennek a keresztezési különbségek a csontváz és részei fejlődésében. Az embriogenezis jellegét, különösen a korai szakaszban, a kocák fajtán belüli testtípusai befolyásolják: a faggyús típusú kocákban az embrionális veszteség 2,4%-kal magasabb, mint a húsos kocákban.
A prenatális és különösen a magzati időszakban a magzatok elhalálozásának fő oka az anyai testen keresztüli fertőzésük, valamint az allergiák és az anyák hormonális állapotának megzavarása. A mortalitás a gyümölcs mumifikálódása vagy macerációja (elfolyósodása) formájában nyilvánul meg, mikrobiális fertőzés esetén pedig a gyümölcs rothadó bomlása következik be.
A terhesség utolsó harmadában tapasztalható intenzív növekedés miatt a magzati halálozás fő oka is a placenta elégtelenség, i.e. egyrészt a magzatok mérete és száma, másrészt a méh és a méhlepény mérete közötti normális kapcsolat megsértése. Ez magyarázza a fiatal, különösen a kis királynők ikerszülésének alacsonyabb arányát a felnőttekhez és a nagyokhoz képest.
Embriogenezis
Az embriogenezis meghatározza a magzat születéskori minőségét, melynek fő ismérve az, hogy az újszülött malac képes-e ellensúlyozni az őt körülvevő új környezet káros hatásait. Más háziállatfajtákhoz képest az újszülött malac nagyon tökéletlen, fiziológiailag éretlen. Ez a tökéletlenség számos tényezőnek köszönhető.
- A viszonylag rövid vemhességi idő (a posztnatális növekedés időtartamának 10-15%-a) miatt a malacok csontszerkezetének kialakulása még korántsem teljes: a csontváz születéskor 30%-ban porcból áll, a csontvelő pedig 26%-át. a csontváz tömegét. A bélnedvben nincs szabad sósav, ennek hatására a gyomorban intenzíven fejlődik a mikroflóra.
- Beküldő: V.G. Yanovich és munkatársai szerint a máj és a vázizmok glikogéntartalma meredeken csökken. Függetlenül a kolosztrum tápanyagellátásától, a vércukorszint 10-szeresére vagy többre csökken az élet első két napjában. Ezért az első etetés rövid késése is káros a malacokra. Ezenkívül az anyjukat szoptató malacok oxitocint bocsátanak ki.
- Gyenge malacoknál gyakran megfigyelhető a tüdőszövet részleges ráncai, ami a léghőmérséklet változására adott reakciók egyike. A vér sav-bázis szintje általában a malacokra jellemző; A születés utáni első 2 óra különösen veszélyes.
- 1 testtömegkilogrammonként 900 cm 2 bőrfelület van tarló nélkül, gyengén fejlett bőr alatti szövettel. Ugyanakkor a vércukorszint gyorsan csökken, és a szervezetből víz távozik. Mindez belső hőveszteséggel jár.
- A fenti tényezők a malacok hőszabályozási mechanizmusának tökéletlenségét jelzik. A kémiai hőszabályozás csak a malac életének 20. napja után jön létre, és az ellést követő első héten teljesen hiányzik.
- Az antitestek hiánya bronchopneumoniához vezet, különösen, ha az alacsony levegőhőmérséklet magas páratartalommal párosul. A lipidek a testtömeg mindössze 1%-át teszik ki, ami többszöröse, mint más újszülött állatfajokban.
- A malacok kis szívvel (testtömeg 1%-a), kis vértérfogattal (8,6 g/100 g testtömeg) és 1:1 szisztolé/diasztolé aránnyal születnek, míg más újszülött állatfajoknál ez közelebb van. 2:1-re. Kolosztrum fogyasztásakor a vértérfogat gyorsan 9,5-10-re emelkedik, és 2-3 hetes korban fokozatosan csökken 7,1-7,4 ml/100 g testtömeg-ig.
- A mellékvesekéreg aktivitása az élet első lustaságában éri el maximumát. Beküldő: V.P. Az Urbana, a humorális védőfaktorok - az A-vitamin és a szérumfehérjék - a malacoknál a legalacsonyabbak, majd 4 napig meredeken emelkednek, és a 10. naptól csökkennek. A természetes rezisztencia celluláris faktorai (T- és B-limfociták, a leukociták peroxidáz aktivitása) a születés után megnövekednek.
- Vérszegénység, azaz. a születés utáni vér hemoglobin-tartalmának csökkenése jellemző a malacoknál, különösen a téli ellésből származó malacoknál.
Így, újszülött fázis a méhen belüli létből az önálló létbe való átmenet jellemzi, és ez meghatározza annak fontosságát és jelentőségét minden további életre nézve. Számos környezeti tényező masszív hatását ellenzi az anyatej biológiai hasznossága és az újszülött malac felépítése , minden posztembriogenezis lefolyása és eredménye meghatározásra kerül.
A fiatalság időszakának fő jellemzői a testméret aktív növekedése, az anyagcsere és az energia egyéni szintjének teljes kialakulása, az alkalmazkodóképesség alkotmányos tulajdonságai, a reproduktív tulajdonságok kialakulása És bár a sertések növekedése 2,5 évig tart. 3 év (a fiatalság kora jóval korábban véget ér), időbeli kiteljesedését az egyes egyedek között meglehetősen nagy változékonyság jellemzi. Optimális tartási körülmények között ez az időszak körülbelül 18 hónapos korig tart, ekkor a sertések elérik a 180-200 kg-ot, ami a tenyészállatok végső tömegének körülbelül 70%-a. Ebben a korban az alkalmazkodás főként reaktivitás és természetes ellenállás formájában alakul ki, a produktív képességek teljes mértékben megvalósulnak, és meghatározzák a méh és a vaddisznó tenyészértékének mutatóit.
Tej fázis
A tejfázis az a fejlődési szakasz, amelyben a tápértékükben és emészthetőségében hasonló tej vagy helyettesítői a fő táplálék, mivel biológiailag ezek felelnek meg leginkább a szervezet szükségleteinek, amely jelentős átalakuláson, életfenntartó mechanizmusok kialakulásán megy keresztül. . Ez a fázis akkor ér véget, amikor a szervezet kezdi nélkülözni a tejes takarmányt. A malacok életkora 100 ± 10 nap és 30 kg súlyú. Ez egy meglehetősen magas relatív tömegnövekedés időszaka. Ha feltételezzük, hogy az újszülött fázis körülbelül egy héttel a születés után véget ér, akkor a szopós malacok súlya négyszeres megduplázódást tapasztal (4, 8, 16 és 32 kg).
A sertések testkémiája megváltozik, és gyorsan felhalmozódik a zsír és a telített zsírsavak. Az első élethónap végére a testtömeg hatszoros növekedésével a szövetek és a bőr alatti szövetek zsírtartalma 100-kal, a fehérje pedig csak 8-szorosára nő. A relatív víztartalom az életkorral gyorsan csökken a csontok és a bőr kiszáradása miatt. Az A.I. A polihidrátok, a longissimus dorsi izomban a víz mennyisége két hónapos korban 80-ról 77%-ra csökken, a fehérje aránya pedig 11-ről 20%-ra nő, és nem változik tovább. A glikogén koncentrációja 6,5-ről (születéskor) 0,2%-ra csökken két hónapos korig, majd folyamatosan 0,5% alatt marad.
Születés után a csontváz egyes részeinek növekedési üteme ERŐSEN megváltozik a malacoknál: a leggyorsabb relatív tömegnövekedés mellett a perifériás váz csontjai eleinte gyorsabban nőnek, az axiális váz csontjai fejlődnek a legrosszabbul . Ezért a kismalacok általában nagyfejűek és hosszúlábúak, és 60 napos kor felett, de különösen 100 napos kor után a malacok a felgyorsult növekedés teljes időszakára jellemző formákat öltenek magukra.
Születés után az állatok endokrinológiája nagymértékben megváltozik. Az ipari komplexumban lévő 35 napos malacoknál a szervek és szövetek képződésének mértéke általános fejlődésüktől függ. Különösen az alultáplált malacok (az elégtelen táplálkozású malacok) csecsemőmirigye többszörösen kisebb, és ez a T- és B-immunrendszer késleltetéséhez vezet, pl. csökken az ellenállás. A mellékvesekéreg aktivitása az első életnapon maximális, majd észrevehetően csökken, és a második hónap elejére eléri a felnőtt állatok szintjét. A növekedés intenzitásának növekedésével a malacoknál megváltozik az agyalapi mirigy hormonjainak aránya, aminek következtében érzékenyebbé válnak a stressztényezők hatásaira, és a neurohumorális rendszer egésze nem képes fenntartani a szervezet stabil egyensúlyát. környezet intenzív hizlalás alatt.
Már a 10. napon jelentősen megnő a malacok ellenálló képessége az éhezés okozta hipoglikémiával (alacsony vércukorszinttel) szemben, különösen, ha a levegő hőmérsékletét 25 °C-on tartják. A nyolchetes elválasztottak olyan mértékben ellenállnak az éhezésnek, hogy bőséges víz mellett 24-28 napig életben maradnak, súlyuk 28-39%-át elvesztve is. Ugyanakkor a vérszérum vércukor-, hemoglobin-, szervetlen foszfor- és kreatininszintjében nem figyeltek meg jelentős változást. De az élet első napjaiban a hipoglikémia a testsúlynál nagyobb mértékben befolyásolja a malacok túlélését (különösen 16 ° C alatti hőmérsékleten).
A belső szervek, a gyomor-bél traktus kivételével, ebben és a fejlődés későbbi szakaszában sokkal lassabban növekednek, mint a teljes testtömeg. A 7 kg-os (körülbelül egy hónapos) malacok vérmennyisége 150 ml/kg, 90 kg súlyú malacoknál ez a felére csökken, felnőtt sertéseknél 30-40 ml/kg-ra. Születéskor a malacoknak 8 foguk van - 4 szemfog és 4 metszőfog. A szemfogakat csipesszel azonnal leharapjuk, hogy a malacok szopáskor ne sértsék meg az anya mellbimbóját. A pubertás kezdetére már 28 fog van, ebből 12 metszőfog. A maradandó fogak különböző időpontokban jelennek meg egészen a 20. hónapig. Egy felnőtt sertés fogászati képlete 44 fogat tartalmaz, köztük három pár metszőfogat, egy szemfogat és három pár őrlőfogat a felső és alsó állkapcson.
A tejfázis zökkenőmentesen átmegy a tej utáni fejlődési szakaszba: a hőcserélő rendszer, különösen a hőszabályozás teljesen kiépült, de ezt a folyamatot nagymértékben hátráltatja, ha nincsenek megfelelő tartási körülmények. Ezért az elválasztott állatok nagyon érzékenyek a betegségekre és a halálozásra. A gyakorlat azt mutatja, hogy ha egy sertés elérte a három hónapos kort, akkor normál körülmények között 100% az esély a túlélésre a hizlalás végéig (a természetes elhullásig).
Fontos figyelembe venni az állatok pubertás szakaszát, amikor szaporodásra hagyják őket. Gyakorlati jelentőségű itt a szaporítószervek ontogenezisének és a hormonális aktivitásnak az ismerete, amelytől a kocasüldők ciklusainak súlyossága és ritmusa, a szexuális aktivitás és a vaddisznók sperma minősége függ.
A sertések pubertása 4-5-9 hónapos korban következik be. Megnyilvánul a szaporodási szervek gyors növekedésében és a tüszőképződésben mindkét petefészekben. Érettségi, i.e. a szaporodási képesség sertéseknél általában 7-9 hónapos korban jelentkezik. Ez az érett tojások ovulációjában és a felhalmozódott gonadotropin alacsony, de állandó titerében nyilvánul meg. Legnagyobb testtömeg- és petefészekkoncentrációja születéskor jelentkezik, majd fokozatosan csökken és 7,5 hónapos korban 0,2-0,5 egység szinten stabilizálódik. egy petefészekenként. Az ovulált peték száma növekszik, különösen a harmadik ovuláció után, amit figyelembe kell venni a sertések párosításra való kijelölésénél. táblázatban A 2.1. táblázat a pubertás néhány mutatóját mutatja különböző korú sertéseknél (W. Pond és K. Haupt szerint).
A sertések pubertás beálltának időpontját a születési időszak és a nevelési időszak növekedési üteme befolyásolja. Minél nagyobb a növekedés, annál jobban fejlődnek a szaporítószervek, bár ez nem befolyásolja az első és az azt követő melegek kialakulását. Az első vadászat után a szaporítószervek intenzíven növekednek, és a következő nemi ciklusok során alig vagy egyáltalán nem változnak. A tavaszi születésű kocasüldők pubertása 10-12 nappal korábban következik be, mint a téli fialásnál. A vaddisznóknál hozzávetőlegesen a századik életnapon a herék a belső üregből a herezacskóba költöznek, a pubertás sok fajtánál 4-6 hónapos korban következik be. Az életkor előrehaladtával a spermiumok térfogata és az ejakulátumban lévő spermiumok száma tízszeresére nő, miközben a spermiumok minősége javul, és 7 hónapos korban éri el az optimumot; tovább stabilizálódik a vaddisznók egységes használatával.
| 2.1. táblázat A gonadotropinszint és az életkor, a testtömeg, a petefészek és az agyalapi mirigy közötti kapcsolat kocáknál
*A növekedési hormon egységnyi aktivitása adott mennyiségű agyalapi mirigy szövetre adott válaszként, az epifízisporc növekedésével mérve hypophysectomizált patkányokban. |
A pubertás fázisban, ami nagyon fontos, a fiatal állatok tovább intenzíven növekednek.
Az emésztőrendszer ontogenezise különösen gyakorlati jelentőséggel bír. Az élet első évtizedeiben a malacok gyors növekedési képességét az emésztőszervek életkorral összefüggő anatómiai és élettani felkészültsége korlátozza. Az újszülött gyomra szó szerint kicsit nagyobb, mint egy gyűszű, de a 10. napra térfogata megháromszorozódik, további 10 nap múlva eléri a 200 ml-t, 2 hónapos korban pedig majdnem 2 litert, ami után növekedési üteme csökken.
A vékonybél az élet első napjaiban is gyorsan növekszik: az első napon kapacitása 100 ml, 20 nap alatt -700 ml, a harmadik hónap elejére pedig - 6 liter. A vastag rész eltérően növekszik: születéskor térfogata 40-50 ml, 20 napos korban - 100 ml, és csak ezután növekszik sokkal gyorsabban, 2 hónap után több mint 2 liter térfogatot ér el, 4 hónapos korban - 7 l és 7 hónaposan - 11 - 12 l. A gyomor és a belek súlya és hossza ennek megfelelően változik. Az emésztőszervek fejlődési üteme sokkal gyorsabb, mint a test többi részének növekedése, ami az alapja a sertések nagy növekedési ütemének a következő időszakokban. A vastag szakasz kezdetben lassabban növekszik, mint a gyomor és a vékonybél, mivel a korai életkorú fiatal állatok étrendjében a könnyen emészthető és emészthető takarmányok - tej és egyéb tejtermékek - dominálnak, és csak három héttől kezdik el a malacok más takarmányokat enni, beleértve a szálastakarmányt is. A bélnövekedés üteme különböző takarmányozási módokkal szabályozható. A bél tömegének és térfogatának növekedésével a bélnedv szekréciója és aktivitása élesen megnő, különösen 3-4 hónapos kor után.
A posztembriogenezis korai szakaszában a gyomornedv (különösen a pepszin) aktivitása alacsony a szabad sósav hiánya miatt. Ez a gyomor-bélrendszeri betegségek oka az élet első hónapjában, és csak 40-50 nap múlva jelentkezik a gyomornedv baktériumölő hatása. A növényi élelmiszerek nem emésztődnek meg, és a gyomorból a vékonybélbe kerülnek. A vékony részében lévő tripszin nagyon aktív, és ez kompenzálja az életkorral összefüggő achlorhydriát a korai malacoknál. A gyomor-bél traktus tejsavat és rothadó baktériumokat (beleértve az E. colit is) egyaránt tartalmaz.
Összegezve az elmondottakat, az emésztőszervek tevékenységében az életkorral összefüggő különbségeket fogalmazhatunk meg. Fiatal malacoknál nem biztosítják olyan mennyiségű tápanyag emésztését és felszívódását, amely teljes mértékben biztosítaná a malacokban rejlő biológiai növekedési és fejlődési képességeket. A felnőtt sertéseknél a magas növekedést nem az emésztőszervek korlátozzák, hanem az örökletes asszimilációs lehetőség.
Pubertás időszak
A pubertás során az állatállomány megnövekedett tömegének összetétele gyökeresen megváltozik. Túlsúlyban van benne a zsírszövet aránya, az izmokban pedig az izomzsírtartalom az életkorral előrehalad. Ez az intracelluláris anyagcsere változásainak, az asszimilációs folyamatoknak a disszimilációval szembeni túlsúlyának az eredménye, és a testtömegegységre jutó bazális anyagcsere intenzitása az életkorral meredeken csökken.
Az érési időszak közvetlenül függ a sertések általános fiziológiai állapotától, és összefügg a nevelési és tenyésztési felhasználásuk intenzitásával. Időtartamának egyéni változatossága igen nagy. Egy királynőtől 25 fialás történt, és a hosszú életű anyák száma (8 vagy több fia) az ipari komplexumokban a teljes kocák számának 13%-a lehet (M.P. Ukhverov adatai). Általában azonban a királynők és a vaddisznók tenyésztési felhasználási ideje nem haladja meg a 2-2,5 évet, ami megfelel a 3-3,5 éves kornak, amikor korábban a sertések csak természetes képességeik csúcsát érték el.
A sertések ontogenezisének három sajátos növekedési jellemzője van:
- alacsony sebesség az embrionális és magas a posztembrionális fejlődési periódusokban;
- magas növekedési intenzitás, ami azt eredményezi, hogy egy felnőtt sertés élősúlya 200-250-szer nagyobb, mint születéskor, míg a szarvasmarháknál 10-15-ször nagyobb;
- a hosszú távú növekedés és a magas intenzitás kombinációja. Egy sertés három évig (kb. 1000 napig) nő, csaknem 9-10-szer tovább, mint a méhi időszak (114-115 nap).
Ha az első két tulajdonság kevéssé függ a fajtától, és minden sertés velejárója (fajtulajdonságok), akkor a harmadik nagyrészt éppen ennek a tényezőnek köszönhető. Ennek eredményeként a korai érésű és faggyús fajták fiatalkori és ivarérettségi szakaszában az ontogenezis nagyobb intenzitású és kevésbé teljes, mint a közepesen korai érésű univerzális fajták sertéseinek. Ezeknek a különbségeknek az eredménye, hogy az utóbbi felnőtt korban átlagosan 50 kg élősúllyal rendelkezik.
A sertésnövekedés modern fogalmait D'Arcy Thomson axiómája magyarázza: "A forma a funkcióhoz kapcsolódik." A testben a növekedés, érettség és öregedés során végbemenő változások bizonyos mértékig a genetikai kód végrehajtása, különös tekintettel az állatok alkalmazkodásának változásaira. A forma és a funkció közötti kapcsolatok azonban kétirányúak. A genotípus kifejezi az öröklött forma elsőbbségét a fejlődő és a felnőtt egyed funkcióihoz képest. De ugyanaz a genotípus határozza meg a szervezet és egyes szerveinek és rendszereinek lehetséges reakcióit a változó környezet közvetlen hatására. Sőt, ezeket a lehetőségeket elsősorban az életkor, illetve bizonyos mértékig a nem és a természetes kiválasztódási tényezők korlátozzák. Ennek eredményeként javul az egyéni alkalmazkodás, ami a funkció (adaptáció) formával kapcsolatos elsőbbségének megnyilvánulásának tekinthető.
Az állatok minden szakaszában meghatározott növekedési határokkal rendelkeznek, amelyeket bizonyos határokon belül el kell érni, mielőtt a következő szakaszba lépnének. V. Fowler és R. Livingston megfogalmazta az emlősök (ideértve a sertéseket is) növekedési határainak hipotézisét, amely leírja az ontogenezis változó periódusainak és fázisainak mintázatát.
Az intrauterin fejlődés zigótával kezdődik, majd bizonyos vérkeringéssel a blasztociszták fejlődnek ki. Az egyed születése után a funkcionális fittség döntő szerepet játszik, hiszen az állatoknak sikeresen kell versenyezniük, meg kell szokniuk a környezeti feltételeket. Az élet e két növekedési határán belül a forma viszonylag lényegtelen, ezért nincs szükség különösebb, érzékenyebb alkalmazkodásra. Az elválasztás utáni időszakot és a pubertást eltérő életparaméterek jellemzik, hiszen az állat nem függ a szüleitől.
Az érett forma meglehetősen rugalmas: az életkorral a forma és a funkció kapcsolata gyengül. Az öregedés és a természetes halálozás genetikailag oly módon szerveződik, hogy egy idős állat, helyet adva az utódoknak, elpusztul szaporodási funkciója befejeztével. Az ontogenezis minden szakaszában azok a szervek és szövetek részesülnek előnyben fejlesztésben, amelyek a sikeresebb működéshez szükségesek. Ugyanakkor a fejlődés egyes szakaszaiban a kedvezőtlen körülmények elsősorban ezeket a szerveket negatívan érintik.
Ez a lényege az ontogenezisre gyakorolt trofikus (táplálkozási) hatások törvényének, amely ismertebb nevén Chirvinsky-Maligonov törvény: „A növekedési retardáció elkerülhetetlenül a szervek és szövetek növekedésének csökkenéséhez vezet.” Ennek eredményeként az általános fejlesztés késik.
A sertés történeti ontogénje
Ezt a fogalmat először A.I. akadémikus vezette be az állattudományba. Ovszjannyikov. A történeti ontogenezis része a filogenezisnek, egy faj evolúciós fejlődésének. Minden egyed megismétli faja minden korábbi fejlődési szakaszát.
A sertéseknek a kívánt típusú, nagy termőképességű fajták tudatos tenyésztésére való áttérés óta felgyorsult átalakulásai generációkon át ismétlődnek az állat fenotípusát radikálisan megváltoztató kiterjesztések formájában. De a faj modern fejlődési szakaszainak ezek a kiterjesztései az ontogenezisben rövid ideig tartanak, és instabilitás jellemzi őket. Ezért a tartalom vagy a kiválasztás szintjének jelentős romlásával ezek a kiegészítők gyorsan elvesznek. Ez abban nyilvánul meg, hogy a sertések fenotípusukban nagyon gyorsan (szó szerint két-három generáción belül) visszatérnek a primitívség és az alacsony termelékenység korábbi formáihoz.
Ennek alapján a sertés történeti ontogénje a filogenetika azon része, amelyet a tudatos, irányított fajtaképzés keretei korlátoznak. A helyzet illusztrálására bemutatjuk az A.I. Ovsyannikov a 70 és 130 kg súlyú őshonos és gyári fajtájú sertések metabolikus sebességéről. A takarmány nitrogénfogyasztása az előbbiben 30,6-31,6, az utóbbiban - 47-48,4 g/nap, azaz. másfélszer magasabb. Ugyanakkor a natív sertések testfehérje-összetételében a nitrogén lerakódása a súly növekedésével nőtt (0,113 és 0,126 g/kg élősúly), a gyári sertéseknél pedig nagyon magas, 0,145 g/kg-ról csökkent. 130 kg-tól 0,094 g/kg-ig terjedő tömeg. Ez mélyreható változásokat jelez a sertések biológiájában a korai érettség növelését célzó hosszú távú szelekció eredményeként.
Az embrió egy ember és egy sertés hibridje. Amerikai, japán és spanyol biológusok emberi őssejteket juttattak egy sertés tojásba. A tudósok az állat méhében nőtt embriót kimérának nevezték el – az ókori mitológiából származó lény tiszteletére. A jövőben ezek a tanulmányok lehetővé teszik a tudósok számára, hogy transzplantációs szerveket növesztjenek, és tanulmányozzák a genetikai betegségek természetét. A kutatás előrehaladása érdekében a tudósoknak nemcsak a kísérletek hatékonyságát kell bizonyítaniuk, hanem azok etikusságát is.
Mi a kísérlet lényege?
A kaliforniai Salk Biológiai Kutatóintézet amerikai tudósainak egy csoportja emberi őssejteket fecskendezett egy sertés embrióba a fejlődés korai szakaszában, és helyezte azt az állat méhébe. Egy hónappal később az őssejtekből embriókká fejlődtek az emberi szövetek kezdetleges elemeivel: szív, máj és idegsejtek.
A 2075 átvitt embrióból 186 fejlődött ki 28 napos állapotba. Az így létrejött embriók „rendkívül instabilak” voltak – ismerik el a tudósok, de eddig ezek a legsikeresebb emberi hibridek. A tudósok azt írják, hogy a létrejövő kiméra kritikus lépés a működő emberi szervekkel rendelkező állatembriók létrehozása felé.
Forrás: Cell Press
A végső cél az, hogy működőképes és átültetésre kész szerveket termesztenek, az elvégzett kísérletek jelentik az első lépést e felé – írja a WP kaliforniai tudósokra hivatkozva.
Egy hasonló tanulmány eredményeit a Nature folyóirat 2017-es első számában közöljük. A publikációból kiderül, hogy egy japán és amerikai tudóscsoportnak sikerült egér hasnyálmirigyét növeszteni egy patkány belsejében, majd az inzulintermelő szervet átültetni cukorbeteg egerekbe, ami nem okozott immunkilökődést. Ez volt az első megerősítés, hogy lehetséges a fajok közötti szervátültetés – írja a Nature.
Miért van erre szükség?
A tudósok fő célja az emberi szervek termesztése nagy állatok embrióinak felhasználásával. Az Egyesült Államok Egészségügyi Minisztériuma szerint naponta 22 ember hal meg szervátültetésre várva. A tudósok régóta próbálnak mesterséges szöveteket növeszteni az emberi testen kívül, de a Petri-csészében (a mikroorganizmusok tenyésztésére szolgáló tartályban) fejlődő szervek nagyon különböznek az élő szervezetben termesztett szervektől.
A mesterséges szervek termesztésének technológiája nagy valószínűséggel hasonló lesz az egerekkel és patkányokkal végzett kísérlethez – írja a The Washington Post. Azokat a patkányokat, amelyek a Nature-ben leírt vizsgálatok részeként új sejteket kaptak, genetikailag módosították. Nem tudták saját hasnyálmirigyüket növeszteni, így az őssejtek "töltötték be az üres teret". A patkányokban megjelenő mirigyek egy részét beteg egerekbe ültettük át. A műtét után az egerek egy évig egészséges glükózszinttel éltek – emberi értelemben vett életük felét – írja a WP.
A tanulmány bebizonyította, hogy a fajok közötti transzplantáció nemcsak lehetséges, hanem hatékony is – kommentálta az eredményeket a tanulmány vezető szerzője, Hiromitsu Nakauchi, a Stanford Egyetemről. A tudósoknak sikerült a szívet és a szemet ugyanúgy „növesztniük”.
Mik a nehézségek?
A kaliforniai tudósok négy évvel a kutatás megkezdése után érték el az első eredményeket. Szerintük a sertések ideális állatok a kísérlethez. Szerveik körülbelül azonos méretűek, de sokkal gyorsabban nőnek, mint az emberek. A további kutatások során az időtényező legyen a fő szempont – vallják be a kutatók.
„Eddig nagyon kicsi az emberi sejtek száma a létrejövő embrióban, és az egész folyamat a korai embrionális stádiumban zajlik, így még korai lenne teljes értékű kiméra létrehozásáról beszélni” – kommentálták Nakauchi munkatársai a eredmény. A kapott embriókban 100 000 sertéssejtre csak egy emberi sejt jutott (hatékonyság 0,00001%). "Elegendő a sejtek 0,1-1%-os hatékonyságát elérni" - magyarázta a BBC-nek a kaliforniai tanulmány egyik szerzője.
Négy hét fejlesztés után a Salk Intézet tudósai etikai okokból megsemmisítették a keletkezett embriókat, hogy megakadályozzák a kiméra teljes kifejlődését. „Csak arra a kérdésre szerettünk volna választ adni, hogy az emberi sejtek képesek-e egyáltalán alkalmazkodni” – magyarázta az egyik szerző.
Etikai kérdések
2015-ben az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete moratóriumot rendelt el az emberi és állati sejtek keresztezésével kapcsolatos kutatások finanszírozására. Mivel az őssejtekből bármilyen emberi szövet fejlődhet, végül létrejöhet egy emberi agyú állat – vélik egyes bioetikusok. Mások az emberek és állatok közötti „szimbolikus határ” megsértésére mutatnak rá – írja a WP.
Kaliforniai tudósok szerint a "kimérákat" övező félelmek inkább mítoszok, mint ellenőrzött kísérletek, de elismerik, hogy aggodalomra ad okot, hogy egy állat emberi sejtekkel születik.
Augusztusban az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete engedélyezte a kimérakutatás finanszírozásának visszatérését. A szervezet azt javasolja, hogy a többi főemlős kivételével lehetővé tegyék az emberi őssejtek embriókba történő bejuttatását a nagytestű állatok fejlődésének korai szakaszában.
„Végre be tudtuk bizonyítani, hogy a szervek létrehozásának ez a megközelítése lehetséges és biztonságos. Remélem ezt megértik az emberek. Sokan azt hiszik, hogy ez sci-fi, de most már valósággá válik” – kommentálta a tilalom esetleges feloldását Nakauchi.
Daniil Sotnikov
Előnézeti kép: állókép a „Chimera” filmből
Fejlécfotó: WikiCommons
A tudósok létrehozták az első ember-sertés kimérát. Az IFLscience.com portál információi szerint egy nemzetközi kutatócsoport végzett egy kísérletet, amelynek során sikerült olyan embriót szerezniük, amely egy sertés és egy ember hibridje.
Emberi őssejteket juttattak be a korai stádiumú sertésembriókba. Ennek eredményeként több mint kétezer hibridet kaptak, amelyeket bevittek a koca testébe. 186 embrió fejlődött kimérákká – genetikailag eltérő sejtekből álló organizmusokká.
Az embrió 10 ezerből mindössze 1 sejtje volt ember, de az, hogy az emberi sejtek egyáltalán gyökeret vertek és egyetlen szervezet részeként működtek, már nagy lépés a tudomány számára. Korábban a tudósok nem tudták az embert egy másik nagy állattal keresztezni. Ezt különösen az élőlények eltérő fejlődési üteme nehezíti: például a vemhesség embernél 9 hónapig, sertéseknél átlagosan 112 napig tart.
A tudósok abban reménykednek, hogy a jövőben az emberi és sertéssejtek keresztezésével kapcsolatos kísérletek lehetővé teszik a transzplantációhoz „ideális” szervek hasonló kitermelését, amelyeket a recipiens saját sejtjeiből nyernek, anélkül, hogy az átültetés utáni kilökődés veszélye állna fenn. Az ezen a területen végzett kísérletezés új gyógyszerek biztonságosabb és hatékonyabb kipróbálásához is vezethet.
Világszerte hiány van az átültetésre alkalmas szervekből. Az emberek évekig várnak a szervátültetésre, néhányan úgy halnak meg, hogy nem találnak megfelelő donort. Ennek ellenére a problémát megoldani képes tudományos kísérletek nagy közfelháborodást és vitát váltanak ki az etikáról.
Emiatt az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete (NIH), az orvosi fejlesztésekért felelős vezető kormányzati ügynökség 2015-ben megtagadta az ilyen kísérletek finanszírozását. 2016 augusztusában az NIH javasolta a moratórium feloldását ezekre a vizsgálatokra, de ez még nem történt meg.
A sertés és az emberi embriókat 28 napig hagyták kifejlődni (ez az időszak a sertés vemhesség első trimeszterének felel meg). Miután életképesnek bizonyultak, eltávolították őket a koca testéből.
„Ez elég hosszú ahhoz, hogy megértsük, hogyan keverednek a sertés és az emberi sejtek, de nem elég hosszú ahhoz, hogy etikai vitát keltsenek a felnőtt kiméra állatokkal kapcsolatban” – mondta Juan Carlos Izpisua Belmonte, a kaliforniai Salk Biológiai Tanulmányok Intézetének professzora.
Az ember-sertés hibrid létrehozásának gondolata a rászorulók szervátültetésére valóban elképesztő. Az ilyen kísérletek etikájával kapcsolatos vita még sokáig, ha valaha is, folytatódni fog. Hiszen ma az emberek, akik mindennap húskészítményt fogyasztanak, valahogyan ugyanabban a világban élnek együtt, és azok, akik természetellenesnek tartják, hogy csak azért neveljenek állatokat, hogy megegyék.
Az iflscience.com anyagai alapján
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete