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星海娱乐APP:由于排除了蛋壳的阻碍

作者: 天顺娱乐 来源: 天顺娱乐 发布时间:2019-07-10

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  在小鸡的孵化过程中,蛋壳的作用不可或缺——抑菌保护、钙质补充、通氧透气……蛋壳就如同人类胎儿的母体,呵护着柔软脆弱的小生命。在我们的常识中,离开蛋壳的孵化几乎是不可能进行的。然而,近日一只名叫“小茶缸”的小鸡迅速“走红”,它就是以“无壳”的孵化方式、在塑料杯中诞生的。这也是我国第一个无壳孵化实验的成功案例。

  从7月23日起,中央电视台《加油!向未来》节目“360度无死角全方位”地向观众揭秘无壳孵化小鸡实验的过程,连续21天以短视频的形式见证生命奇迹,每天都会用不足一分钟的视频告知大家“小茶缸”成长的点点滴滴。蛋壳内的世界、21天的微记录激发了观众极大的热情。

  今天上午,记者从中国农业大学获悉,“小茶缸”现在得到了课题组的专门饲养,发育状况良好,各项生理指标正常,已经长成了一只雄壮威武的小鸡。

  主持这一实验项目的是中国农业大学生物学院李赞东。在1988年留学回国后,她所从事的第一个科研项目就是建立鸡胚的开放式培养系统,即无壳孵化小鸡。短短一年的时间里,李赞东教授和她的团队成功建立了基于代用蛋壳的鸡胚开放式培养系统。当时国内关于此类课题的研究几乎为零,代用蛋壳培养系统通常将鸟类种蛋转移到开放性的稍大的其他物种的蛋壳中继续孵化,例如将鹌鹑胚胎孵化在半只鸡蛋壳,或是将鸡胚胎孵化在半只鸭蛋或双黄鸡蛋中。在经过了近6年的研究后,李赞东团队在1995年又进一步将孵化率提高到了52%——在他们通过代用蛋壳孵化系统培养的小鸡胚胎中,有超过半数的小鸡被成功孵化。

  在随后的科研工作中,由于采取“代用蛋壳法”的无壳孵化方式已经成为禽类胚胎学研究常用工具,而且其孵化率、操作便捷度已达到了研究要求,再加上工作精力有限、科研重心转移等问题,李赞东并没有在鸡胚无壳孵化系统的领域展开更深入的研究。

  但也正是因为有了这样的研究基础,今年早些时候,央视节目组找到了李赞东教授,向她提出了使用完全脱离蛋壳结构的无壳系统进行小鸡孵化研究的可能性。

  小心剪开一颗普通鸡蛋的蛋壳,将种蛋转移到拥有完备条件的“全方位”无壳环境中孵化,整个孵化过程共经历了21天,从一颗“纯正”的“无壳蛋”到长出眼睛、羽毛、雏形,“鸡蛋宝宝”的每日成长变化都能通过它的“成长系统”——一只透明的塑料杯“无死角”地展现。塑料杯中,盛有对小鸡孵化没有任何影响的、无色无味的抑菌水,它可以为小鸡提供必需的湿度条件。一块包裹乳酸钙和重蒸水的透气保鲜膜“环抱”着种蛋,被杯口托起,形成与真实蛋壳相同的立体结构和弧度。杯口保鲜膜上的一个个小孔和杯身侧面用棉花堵住的洞,是为17天后的输氧提前准备的。“鸡蛋宝宝”连同自己的“新家”一起被放在38摄氏度的孵化箱里。

  看似简单的实验,实际的准备过程可不简单:由于实验器材和实验材料较为繁杂,保鲜膜的材质、塑料杯的容积、乳酸钙等实验材料的纯度等都要在众多备选方案中反复验证。为了成功完成这次实验,几乎每一步都要经过反复的尝试,“比如塑料杯通氧孔的大小、杯底抑菌水的使用量、保鲜膜塑性的具体形状、预留的人工气室大小等,这些指标基本上都是在多次试验后才最终确定下来的。”李赞东介绍。

  对于“鸡蛋宝宝”生长发育至关重要的保鲜膜,日常家庭中用到的PE膜、相对高级一些的PVDC膜等,李赞东团队都曾经尝试过。“不同材质保鲜膜的可延展性、透气性都不同,我们需要在实验最初阶段的反复尝试中,发现最利于小鸡生长的那个‘膜’。”李赞东解释道,“我们发现有一些保鲜膜可以支持胚胎的早期培养,但因为透氧性较差以及表面不够光滑等原因,培养到13天左右便已经是极限了。最终,我们选用了透氧性和光滑度都非常合适的一种膜,作为胚胎的‘保护伞’。”

  李赞东和团队根据现有的材料、设备以及初步实验得到的结果,进行不断改进,开发出了一系列对于完成实验非常有帮助的器具和自动化、半自动化设备,并开始了最终的实验。从给鸡蛋“搬家”那一刻起,实验正式开始,实验人员需要小心再小心,因为稍微损伤任何一个地方都会造成小鸡日后发育不良。“由于蛋壳很尖,打开得太快或者太慢都会导致蛋黄碎掉,速度太慢甚至可能出现一些其他问题,如蛋清流出过多,导致蛋黄更易被蛋壳划伤等。”

  那么在小鸡孵化的21天里发生了什么呢?起初,“鸡蛋宝宝”只是一个开始发育的胚盘,肉眼看去,它只是一个小小的、同心圆状的“白点”。第二天后,“小白点”上便出现了肉眼可见的细小血丝以及开始缓慢跳动的心脏。100倍的显微镜下,初步形成的“小心脏”在微微跳动。孵化第四天,小鸡悄悄“睁开”眼睛,在胚胎上能够看到一粒黑色的圆点。第五天,“尿囊”已经明显可见,并伴随小鸡胚胎发育的整个过程迅速发育,为小鸡的健康发育提供帮助;在之后的几天里,小鸡将会由蛋黄呼吸向尿囊呼吸转换,胚胎也从“小白点”逐渐长成粉色的“小肉球”,周围的血丝也更加密集。“小鸡的发育过程中,对环境的要求非常严格,特别是发育中早期,温度和湿度都会对胚胎发育产生影响。”李赞东介绍。

  孵化第八天,进入发育中期,“鸡蛋宝宝”成功渡过了成长中的第一个“难关”,实现了从卵黄呼吸到尿囊呼吸的转换;随后的四天里,小鸡的四肢迅速成长,双腿分出脚趾、“小鸡翅”成型,小鸡的雏形逐渐占满整个胚胎,初步形成的眼、喙、翅、腿清晰可见。到了孵化的第十三、十四天,小鸡便长出了羽毛,并逐渐形成鸡爪。“这个阶段,尿囊会不断长大,逐渐包裹整个胚胎。为此,我们要定时采取‘手动’转蛋的操作,来防止血管与薄膜产生粘连。”李赞东说。

  十七天到十八天时,小鸡发育需要更多的氧气,实验人员便从杯外接上氧气管,对其进行额外的输氧。“最后出雏的这个阶段,尿囊膜上的血管迅速退化,小鸡孵化进入最危险的阶段。” 据李赞东教授透露,整个实验过程最难的就是输氧的部分。在一个很密闭的小容器里面,氧气过多可能会中毒;氧气不足,血液中会瘀血或是水肿,各种各样的问题都会出现。所以实验人员会先用湿化瓶对氧气进行加湿、加温,让湿润的氧气通过杯壁的开孔慢慢进入杯中,再由杯口附近保鲜膜开出的约12个通气孔洞缓慢进入人工气室,而不是直接碰到胚胎。

  就连最后快要出雏的阶段,都不能有一刻的放松。李赞东介绍,小鸡快孵出的那一到两天非常微妙,尿囊膜上的血管会在小鸡做好出雏准备后一点一点退化。如果在尚未退化时就帮助它出来,肚脐还连着血管,小鸡可能会死掉;反之,如果太晚的话,小鸡在里面不断耗费体力也会出现问题。而且因为是无壳孵化,在小鸡最后“出壳”的阶段塑料膜没有办法像蛋壳一样给小鸡反冲的力量。所以“小茶缸”可能需要比正常孵化的小鸡花费更大的能量,这会给心脏造成负担。后来,实验人员将胚胎放到一个有硬壳的容器里,让它蹬的时候能碰到一个硬东西;一旦发现胚胎活力不强,他们就会把一只已经出生的小鸡放在它旁边,听着小鸡的叫声,它会像受到感应一样非常努力地保持睁眼的状态。

  第二十一天,双翼支撑,双脚奋力挣扎,在稚嫩的叫声中,粉嫩的小鸡终于爬出杯子里的“家”。

  耗费如此巨大的精力,只因实验背后承载的是重大的科研意义。禽类的卵生模式决定了其胚胎独立于母体外发育,这为科研工作提供了非常大的便利。但坚硬和不透明的蛋壳往往会成为科研工作者接触和观察胚胎的阻碍,所以“开放式”的无壳培养系统可以完美解决这一问题。同时,这样一个可以实时观察的胚胎模型本身,也可以为人类胚胎发育的研究提供参考。

  另外,在鸡胚胎发育早期阶段,特别是第5天开始,胚胎表面会被丰富的胚胎外围的血管网络覆盖,这为血管增殖和抑制的研究提供了非常好的模型。李赞东解释:“血管增殖模型可以用于伤口的创伤修复,而血管生长抑制的研究则可以应用在肿瘤治疗的研究中。”此外,无壳孵化的小鸡胚胎,由于排除了蛋壳的阻碍,更加方便人们对胚胎进行操作,并实时观察操作所造成的效果,比如测试各类药物的功效,或者测试各类射线对胚胎造成的影响。最后,鸡蛋作为可以形成完整生命体的一种“完全培养基”,随着胚胎的发育,会形成各类尚未被探究透彻的激素及营养物质,这些营养物质在组织再生和组织培养方面往往能够发挥让人意外的效果。

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