10 av de konstigaste experimenten som någonsin gjorts med djurembryon

Embryon är redan lite konstiga. På ett visst stadium är de täckta i små knölar, som blir ben eller fenor eller svansar eller vingar. Men i ett vetenskapslaboratorium kan du göra embryon till och med vårdare. Du kan smälta dem ihop. Du kan odla dem på fel ställe. Du kan till och med lägga till bitar som tillhör olika arter.

10Quail-To-Chicken Brain Transplants

Med bara en liten hjärtekirurgi kan du skapa en kyckling som beter sig som en vaktel. I koncept är det tillräckligt enkelt. Först skar du ett stycke från hjärnan av ett kycklingembryo och ersätter det med motsvarande stycke från hjärnan av ett vaktelembryo. Slutligen förseglar du ägget och låter hjärnbitarna växa ihop.

När ägget kläcker får du en ny varelse med en blandad uppsättning instinkter: del kyckling och delvakt. Bara hur vakteliknande den här konstiga lilla varelsen är (och på vilket sätt) beror på vilka delar av hjärnan du har överfört. I en uppsättning rapporter publicerade över 13 år skapade forskare flera olika sorter. Dessa omfattade kycklingar som gjorde vakteliknande ljud, kycklingar som bobblade huvudet som vaktel och kycklingar som föredrog ljudet av vaktel till ljudet av andra kycklingar.

Tyvärr är dessa typer av experiment kortlivade. Quail-chicken hjärnor är instabila. Inte långt efter kläckning börjar kycklingens kropp att känna igen vaktelvävnaden som främmande och avvisa transplantationen.

Det är också väldigt svårt att göra det omvända experimentet. Quail huvuden är mindre än kycklinghuvud. Om du försöker hugga bitar av kycklinghjärna i en vaktel kommer det bara inte vara plats, och djuret kommer förmodligen inte att göra det.

9Panda-kaninembryon i en kattuterus

Om du försöker klona en kanin behöver du minst tre kaniner. Den första kaninen kommer att ge DNA, den andra kommer att ge ett ägg, och den tredje kommer att tjäna som surrogatmamma, som bär det klonade embryot i livmodern. I verkligheten, eftersom kloning sällan fungerar vid första försöket, kommer du förmodligen att behöva mycket fler kaniner.

Om du försöker klona en utrotningshotad art, som jättepandaen, blir sakerna ännu svårare. Kaniner är billiga och famously rikliga. Om några av dem inte gör det, eller om döda dem verkar det enklaste sättet att skörda sina ägg, kommer folk förmodligen inte att starta uppror på gatorna. Men en utrotningshotad art kan uppenbarligen inte riskeras på samma sätt. För att komma runt detta problem kan du överväga att outsourca några av arbetet till en icke-hotad art. I detta nya scenario skulle de utrotningshotade arterna endast ge DNA. Under tiden tar den icke-hotade andra arten på det svåra, farliga arbetet med att tillhandahålla ägg och livmoder.

Ett forskningsdokument från 2002 tog bara detta tillvägagångssätt. Forskare skördade ägg från kaniner, tog bort deras DNA och smälte sedan dem med celler som tagits från en panda. Dessa nya panda-kaninceller började delas precis som ett normalt pandaembryo skulle förväntas. Än så länge är allt bra.

Då började sakerna gå fel. När forskarna försökte överföra embryon till kaniner hade de ingen framgång. Så och här är det där saker börjar bli ovanliga - de bestämde sig för att rekrytera en tredje art. Från 21 kvinnliga katter lyckades de impregnera minst en med två panda-kaninembryon. Tyvärr dog katten av lunginflammation några veckor senare, långt innan det kanske hade fött.

Till slut fanns inga baby panda kloner. Forskarna lyckades bara att skapa en kortlivad mash-up: panda DNA, tucked i kaninceller, tucked inuti livmodern hos en katt.

8The Conjoined Frog-Tadpole

I naturen är conjoined tvillingar genetiskt identiska. Men i labbet, med bara en liten operation, kan du skapa icke-identiska sammansatta djur.

Till exempel, i ett 1979 papper smälte forskare två grodaembryon som tillhör olika arter. De skar in i embryonernas sidor, parade dem och låt sårplatserna växa ihop. Voila: sammansatta embryon. Rana esculenta till höger; Rana dalmatina till vänster.

En nyckelfaktor mellan R. esculenta och R. dalmatina är att de utvecklas i olika takt. Vanligtvis, R. esculenta tar dubbelt så lång tid. Men med sina kroppar kopplade, förändrade deras utvecklingstider. R. esculenta sped upp och R. dalmatina saktade ner. De träffade nästan i mitten men inte riktigt. När R. dalmatina hälften blev en groda, R. esculenta släpade bakom, fortfarande en tadpole. Detta presenterade ett allvarligt problem. Tadpoles spenderar all sin tid i vatten, men grodor behöver andas luft. Det fanns ingen miljö där båda halvorna av det förenade paret kunde överleva.

Till slut dog några av de otillpassade paren på egen hand. Grodhalvan dränktes, eller halvpipan halva dog för brist på vatten. När det var uppenbart att situationen var hopplös, avlivades de återstående paren av forskarna.

7 Sköldpaddan-Duck

Du kanske aldrig har tänkt på att kombinera en sköldpadda och en anka, men andra har. Några har även föreslagit att resultatet skulle vara förtjusande. Tänk dig en fjäderben med en sköldpadda på ryggen, paddla lyckligt genom vattnet.

I själva verket anses denna kombination vara osannolik, eftersom sköldpaddor och ankor är väldigt olika. Deras senaste gemensamma förfader levde uppskattningsvis 255 miljoner år sedan, även före de första dinosaurerna. Så du kan tydligt inte uppfostra dem.

En mer rimlig idé (även om "rimlig" är relativ här) är att blanda sina embryon och hoppas att de producerar något delsköldpadda och deland. Det är det sätt som en forskningsrapport från 2013 tog ändå. Forskarna involverade två typer av experiment. I det första tog de celler från tidigt anka embryon och överförde dem till sköldpaddaembryon.I det andra tog de celler från tidiga sköldpaddaembryon och överförde dem till duck embryon.

Först såg sakerna lovande ut. När embryon växte behöll många celler från den andra arten. Duckceller kunde observeras i sköldpaddornas utvecklande ögon, och sköldpaddceller kunde observeras i andens utvecklande hjärtan. Väldigt coolt. Vid utkläckning var resultaten dock mindre imponerande. Ingen av hatchlingsna var en uppenbar blandning - sköldpaddorna såg ut exakt som sköldpaddor och babyenden såg exakt ut som babyenden.

Men vid närmare granskning fann forskarna mycket små spår av anka i några av sköldpaddorna. Till exempel i levern av en sköldpadda fanns cirka tre anka celler för varje 10 000 sköldpaddceller. De hittade liknande spår i många andra organ. Så det var inte ett fullständigt misslyckande. Forskarna skapade några sköldpaddor, om än mer än 99,9 procent sköldpadda och mindre än 0,1 procent anka. Okej, de såg inte lite speciellt ut och ingen skulle vara intresserad av att betala mycket för dem på en djuraffär. Men kanske är det en start?

6Storing Sheep Embryos In Kanins

Får är ett problem att transportera. Så, om du försökte flytta bara ett fågelembryo mellan kontinenter, föredrar du att lämna sin mamma bakom sig. I ett idealfall skulle du överföra embryot till en billig, hanterbar fraktbehållare och placera den på ett plan. Ingen blödning, inget krångel. Idag kan vi lösa detta problem genom att frysa embryot och leverera det kallt. Men på 1960-talet hade forskare inte riktigt behärskat det tricket än.

Därför föreslog ett 1962-papper en mycket främlinglösning: med kaniner som förvaringsbehållare. I undersökningen avlägsnades fårembryon från sina mammor och överfördes sedan till fallopierör av kaniner. Då, till låg kostnad på bara £ 8 per capita, flög de plötsligt gravida kaninerna från England till Sydafrika.

Slutligen, efter att ha spenderat mer än 100 timmar i kaninerna, togs embryon bort och överfördes till en andra uppsättning får, som fungerade som surrogatmödrar. Månader senare föddes flera lamm. Tyvärr slutade sakerna dåligt för kaninerna (de brukar göra). Strax innan embryonerna avlägsnades dödades surrogaten. Därefter förbränns deras kroppar som ett villkor för sitt sydafrikanska importtillstånd.

5A mus-kyckling (med tänder)

Det finns många skillnader mellan möss och kycklingar. Till att börja med har möss inte tänder och kycklingar. För att bilda dessa tänder behöver musfostret två vävnader. Vävnad 1 skickar ut en "Form Teeth!" -Signal, medan vävnad 2 adlyder och bygger tänderna.

Kycklingar har också vävnader 1 och 2. Men de förlorade flera tandbyggande gener under sin utveckling. Som ett resultat kan kycklingvävnad 1 fortfarande skicka ut "Form Teeth!" -Signalen, men kycklingvävnad 2 kan inte längre lyda den.

Mix-and-match-experiment bidrog till att bevisa detta. I ett 1980-papper satt forskare kycklingvävnad 1 och musvävnad 2 tillsammans i mössens ögon. I ett papper från 2003 lade de muspapper 2 till kycklingembryon. I båda fallen bildade dessa mus-kycklingkombinationer tänder. Kycklingvävnad 1 skickade ut order- och musvävnaden 2 lydde den.

För kycklingvävnad 1 måste dessa experiment ha varit en välkommen förändring av takten. I miljontals år hade det någonsin skickats ut "Form Teeth!" -Signalen i varje kycklingembryo någonsin. För att slutligen arbeta med en vävnad som följde måste dess order ha varit en glädje.

4Goat-Ibex "Twins"

I naturen växer ett ibex-embryo i moderns livmoder. Efter ca 160 dagar är den född. Om Ibex-embryot placeras i en ny miljö, som en get-livmoder, fungerar arrangemanget mindre bra. Exakt varför är oklart. Kanske får livets livmoder att känna att något är lite av om ibexen. Eller kanske har Ibex svårt att lösa sig. Hur som helst avbryts ibexen.

I ett papper från 1999 hittade forskare en lösning genom att använda en get som redan var gravid. Först lät de kvinnliga geten få en baby på det naturliga sättet genom att para med en manlig getta. Därefter introducerade de ibexembryonet. Den här gången överlevde ibexen, fortsätter att utvecklas i getens livmoder tillsammans med sin lilla get "tvilling".

Varför gjorde get embryot en skillnad? Kanske det lugnade getens livmoder, vilket gör det mer troligt att acceptera ett embryo som inte var en get. Eller kanske det gjorde ibexen mer bekvämt och fungerade som bevis för att getens livmoder var embryo-vänlig. Hur som helst fungerade det. Typ. Vid slutet av graviditeten fanns det ett annat problem. Getter utvecklas snabbare än ibex, så när get-tvillingen föddes tvingades ibex tvillingen också i förtid. Som ett resultat hade det svårt att andas och krävde särskild hjälp att överleva.

3Growing en råtta bukspottkörteln i en mus-råtta

Varje år dör tusentals patienter medan de väntar på organ. En lösning kan vara att odla mänskliga organ i andra arter. För att studera hur detta skulle kunna ske, försökte forskare att växa en råtta i bukspottkörteln inuti en mus.

För att börja, uppfödde de en speciell stam av mutanta möss, saknade genen som behövs för att bilda en bukspottkörtel. Normalt skulle dessa möss dö snart efter födseln. Från mutanterna tog forskarna tidiga embryon som ännu inte hade bildat organ. Till dessa embryon tillsatte de celler från en normal råtta. När embryon växte byggde råttcellerna en helt funktionell bukspottkörtel, helt av råtta celler.

Det var med andra ord en framgång! Tyvärr var det inte en mycket ren framgång. Förutom bukspottkörteln hjälpte råttcellerna till att bygga många andra delar av kroppen. De resulterande djuren kunde inte riktigt kallas möss längre. I stället var de musrotter med svart muspäls gränsad av vit råttpäls.Deras insidor var också patchworks, med vissa sektioner som kommer från möss och andra från råttor.

Tänk dig att prova samma process med mänskliga celler och säg grisembryon. De resulterande varelserna skulle inte bara innehålla ett specifikt mänskligt organ. De kan också ha fläckar av mänsklig hud, mänskliga ögon eller till och med delar av en mänsklig hjärna. Vilket skulle vara ganska etiskt utmanande. Så, vetenskapen är inte där ganska, men de arbetar på det.

2A växtliknande fisk

Att äga fisk kan vara givande. Men att mata dem är tråkigt. Om bara fisk var lite mer som krukväxter kunde vi helt enkelt placera sina tankar i soliga hörn och se dem simma. Ljus och koldioxid skulle tränga in i vattnet och tjäna i stället för mat. Det är en bisarr men härlig dröm. Ett sätt att uppnå det kan vara att introducera kloroplaster i fiskceller. Kloroplaster är små kraftverk, närvarande i växter och alger. De utför en specialprocess kallad fotosyntes, där ljusenergi används för att tillverka socker.

Ett försök som berör detta mål beskrivs i ett 2011-papper. I det injicerade forskare gödslade zebrafiskägg med en art av bakterier som heter Synechococcus elongatus. Liksom kloroplaster, S. elongatus celler utföra fotosyntes, och allt gick ganska bra i 12 dagar. Zebrafish embryot dog inte, och många av bakterierna dog inte. När zebrafiskembryon delades upp, S. elongatus inkorporerades i många delar av kroppen, inklusive hjärnan och ögonlinsen.

Under denna period var embryotillståndet öppet, vilket möjliggjorde S. elongatus för att få det ljus som behövs. Sedan, efter 12 dagar, började embryot att producera hudpigment, vilket skulle ha blockerat ljuset, vilket gjorde experimentet till ett slut. Resultatet är tyvärr att det fortfarande finns mycket mer arbete att göra innan vi får vår soldriven fisk. Men åtminstone forskare har börjat.

1Embryos In A Mouse Eye

På ansiktet av det har ögat och livmodern inget gemensamt. Ögat uppfattar ljus, medan livmodern är ett utrymme där embryonimplantat. Men det visar sig att ögat också kan rymma embryon, åtminstone en stund. Detta märkliga faktum publicerades först i en papper från 1947 som syftade till att ta reda på om livmodern var speciellt speciell - behövde embryot verkligen det eller skulle ett annat varmt utrymme fungera lika bra?

För att testa denna fråga placerade forskare tidigt musembryon inuti mössens ögon. Och några av embryonerna fortsatte att växa. Några av dem begravde sig till iris i stället för livmodern. Eftersom ögat gör en bättre skärm än livmodern (speciellt eftersom musen var albinos utan ögonpigment) kunde studiens författare faktiskt se till att embryon utvecklas i realtid.

Naturligtvis, när embryon blev större, slutade hela arrangemanget att fungera. I ett resultat bröste ögat. I det andra började embryot krympa och lämnade efter ett ärr.

Ett annat konstigt faktum: Musens kön spelade ingen roll. Embryonerna växte i ögon hos manliga möss och i ögon hos kvinnliga möss. Huruvida detsamma gäller hos människor är inte klart, men meddelandet är potentiellt hjärtvärt - män kan bli gravida. Även om det finns en bra chans att deras ögon kommer att explodera.