Jahrhunderte der embryologischen Forschung, die an Küken durchgeführt wurden, hat unser Verständnis der Wirbeltierentwicklung bedeutend erweitert. Die weit verbreitete Domestizierung von Hühnern bedeutet, dass ihre Embryonen einfach und kostengünstig erworben werden können. Darüber hinaus entwickeln sich die Embryonen extern und sind zugänglich für viele physische und genetische Manipulationen, die detaillierte Erforschung von Entwicklungsprozessen ermöglicht. Dieses Video umfasst die Grundlagen der Fortpflanzung des Huhns, die Ei Anatomie und die Embryoentwicklung vor dem Eintauchen in einige Labortechniken, die die Vorteile dieses Entwicklungssystems ausnutzen.
Bevor wir die Embryogenese behandeln, wollen wir besprechen, wie die vielen lebenswichtigen Strukturen des Eies gebildet werden.
Weiblich Hühner oder Hennen legen fast täglich ein Ei, unabhängig vom Paarungsverhalten, dies ist eine Eigenschaft, die wir oft am Frühstückstisch nutzen!
Der 24 Stunden Prozess der Ei Entwicklung beginnt mit einer Eizelle im Eileiter. Diese Zelle besteht aus einem nährstoffreichen Eidotter, das von der Vitellinmembran umhüllt ist. Wenn sich die Henne kürzlich gepaart hat, tritt die Befruchtung in diesem Stadium ein und die Zellteilungen ist auf einen kleinen Bereich auf der Oberfläche des Dotters auch Keimscheibe genannt beschränkt. Wenn das Ei den Eileiter durchwandert bildet sich eine Schicht aus Albumin oder Eiweiß um das Eigelb, das Wasser und Proteine zum Schutz und zur Nahrung enthält. Anschließend werden keratinhaltige Schalenmembranen hinzugefügt, die eine Abwehr gegen Bakterien unterstützt. Zum Schluss wird eine halbdurchlässige Hülle aus Kalziumkarbonat in der Gebärmutter gebildet, die das Ei schützt und einen Gas- und Feuchtigkeitsaustausch ermöglicht.
Da wir nun verstehen was im Inneren der Huhns geschieht wollen wir die nächsten Schritte nach der Eiablage besprechen.
Auch wenn die Entwicklung zu diesem Zeitpunkt bereits begonnen hat, wird das Fortschreiten unterbrochen, wenn die Eier kühleren Temperaturen ausgesetzt sind. Da ununterbrochenes Wachstum von einer Inkubation bei 37,5 °C abhängt, sind die Phasen der Kükenentwicklung am häufigsten durch morphologische Meilensteine definiert, die in der Hamburger Hamilton Entwicklungsphasen Serie dargestellt werden.
Wenn das Ei gelegt wurde, ist das Küken im Hamburger Hamilton Stadium 1. In dieser Phase werden die Zellen, die den Embryo bilden, in einer transparenten "Area pellucida" im Zentrum der weißen kerbenartigen Struktur namens Blastoderm gefunden. Die nächste Entwicklungsphase wird durch das Auftreten einer Zellbildung in der Mitte des Embryos, bekannt als Primitivstreifen, identifiziert. Die Zellen der Area pellucida wandern durch eine Rinne, die dort drei separate Schichten bilden auch Keimblätter genannt.
Die ersten Zellen, die durch die Rinne wandern, werden zum Entoderm, und bilden die Schleimhaut des Verdauungstraktes und der Atemwege, die später durchgewanderten Zellen werden zum Mesoderm und bilden Muskeln und Blut. Die verbleibenden Zellen auf der Oberfläche werden zum Ektoderm und bilden Haut und Nervengewebe.
Der Prozess der Gastrulation beginnt in einem Zellhaufen, bekannt als Hensen Knoten, am vorderen Ende der Primitivrinne. Eine Transplantation dieses Zellhaufens zu einem anderen Embryo führt zur Bildung von sekundären embryonalen Strukturen, dies zeigt die entscheidende Rolle der Knoten bei der Strukturierung der embryonalen Achse.
Die Genexpressionsanalysen in diesem zweitem Embryo zeigen, dass der Knoten in der Spezifizierung der neuronalen Gewebe wie dem Neuralrohr, das später das embryonale Gehirn und Rückenmark bildet, beteiligt ist.
Ein auffallendes Merkmal der weiterentwickelten Embryonen ist das komplexe Netz von strahlenförmigen Blutgefäßen aus dem Eigelb. Die Zirkulation durch diese Gefäße ist lebenswichtig für die Verteilung der Nährstoffe aus dem Eigelb zum schnell wachsenden Embryo. Der Embryo wächst immer komplexer, wie auch das unterstützende System der vaskularisierten extraembryonalen Membranen. Während der Dottersack in erster Linie in der Nährstoffzufuhr beteiligt ist, haben die Allantois und Chorion eine entscheidende Rolle in der Embryo Atmung und Ausscheidung. Nach etwa 7 Tagen Inkubation verschmelzen diese beiden Membranen und bilden die Chorioallantois-membran oder CAM. Die CAM Positionierung ermöglicht dem Embryo den Gasaustausch mit der Außenwelt und die Schale als Calciumquelle zu verwenden.
Dieses Transportsystem trägt den Embryo ungefähr 21 Tage und danach bricht das Küken ein Loch in die Calcium-verarmte Schale und schlüpft.
Da wir nun über einige der wichtigsten Schritte in der Hühner Entwicklung gesprochen haben, wollen wir einen Blick darauf werfen, wie Forscher diese Prozesse im Labor untersuchen.
Wie bei den Experimenten am Primitivstreifen, können Transplantationen zwischen Embryonen die Funktion der isolierten Gewebe in der Entwicklung zeigen. Eine verbreitete Erweiterung dieser Technik ist das Transplantieren von Gewebe aus anderen Vogelarten, wie der Wachtel, in Hühnerembryonen. In diesen Studien können die transplantierten Zellen einfach mit wachtelspezifischen Markern verfolgt werden, um ihre Auswirkungen auf die Entwicklungsprozesse, wie die Kiefer Bildung, zu erhalten.
Dynamische Genexpressionsmuster leiten die faszinierenden Transformationen, die im Laufe der Kükenentwicklung beobachtet werden. Um die Entwicklungswege besser verstehen zu können, wird die RNA in-situ-Hybridisierung verwendet, dies ermöglicht die Visualisierung der Genexpression im ganzen Embryo. Für dieses Verfahren werden Embryos gesammelt, fixiert und dann mit einer RNA-Sonde inkubiert, die an spezifische Ziel-mRNA bindet. Labels an diesen Sonden markieren Zellen mit reichlich Ziel-mRNA, dies weist auf eine stabile Genexpression hin.
Wie sich die primitiven Nervenstrukturen im Küken bilden haben wir besprochen aber wie entwickeln sich diese in ein komplexes Nervensystem der Wirbeltiere? Ein Ansatz, zur Untersuchung von embryonalen neuronalen Verbindungen nennt man neuronales Tracing. Forscher injizieren einen Farbstoff in die Neuronen, der sich im Axon verbreitet. Die fixierten Embryonen werden dann in dünne Scheiben geschnitten und immunhistochemisch gefärbt. Die Wege der Neuronen können dann, unter Verwendung der Farbstoffmarkierung zusammen mit bekannten Markern von Hirngewebe, sichtbar gemacht werden.
Das war die Einführung von JoVE zur Hühner Entwicklung. Dieses Video zeigt einen Überblick über die Grundlagen der Eibildung, die Schlüsselereignisse in der Küken Entwicklung und einige gebräuchliche Forschungstechniken, die verwendet werden, um ein besseres Verständnis für die faszinierende Transformation vom Frühstück bis zum Abendessen zu gewinnen. Danke für das Aufpassen!
