الدجاج كنموذج بحث بيولوجي

إن افتتان الإنسان بالدجاجة وبيضتها متجذرٌ في التاريخ لدرجة يصعب معها تحديد متى بدأ استكشاف الطيور بدقة. ففي وقت مبكر يعود إلى عام 1400 قبل الميلاد، قام المصريون القدماء بحضانة بيض الدجاج صناعيًا لتأمين غذائهم. ويظهر نمو الدجاجة داخل البيضة لأول مرة في التاريخ المكتوب بعد أن لفت انتباه الفيلسوف اليوناني الشهير أرسطو ، حوالي عام 350 قبل الميلاد. فعندما فتح أرسطو بيض الدجاج في مراحل مختلفة من الحضانة، لاحظ كيف يتغير الكائن الحي بمرور الوقت. ومن خلال كتابه " تاريخ الحيوان" ، قدم بعضًا من أقدم الدراسات في علم الأجنة استنادًا إلى ملاحظاته للدجاجة داخل البيضة.

أدرك أرسطو أوجه تشابه كبيرة بين نمو الإنسان والدجاج. ومن خلال دراساته على نمو الكتكوت، تمكن من تحديد دور المشيمة والحبل السري في الإنسان بشكل صحيح.

أحدثت أبحاث الكتاكيت في القرن السادس عشر نقلة نوعية في فهمنا لعلم وظائف الأعضاء البشرية. فقد استخدم علماء أوروبيون، من بينهم أوليس ألدروفاندي وفولشر كويتر وويليام هارفي ، الكتاكيت لإثبات تمايز الأنسجة ، داحضين بذلك الاعتقاد السائد آنذاك بأن الكائنات الحية "مُشكّلة مسبقًا" في صورتها البالغة، وأنها لا تنمو إلا خلال مراحل النمو. وتم التعرف على مناطق نسيجية متميزة تنمو وتُكوّن تراكيب محددة، بما في ذلك البلاستوديرم ، أو ما يُعرف بأصل الكتاكيت. كما راقب هارفي عن كثب نمو القلب والدم، وكان أول من لاحظ التدفق الموجه للدم بين الأوردة والشرايين. وقد سمح الحجم الكبير نسبيًا للكتاكيت، ككائن نموذجي، للعلماء في ذلك الوقت بإجراء هذه الملاحظات المهمة دون الحاجة إلى المجهر.

أدى التوسع في استخدام المجهر، إلى جانب تقنية جديدة في أواخر القرن الثامن عشر، إلى الكشف عن نمو الكتكوت عن قرب. فمن خلال إحداث ثقب في قشرة البيضة وتغطيته بقطعة أخرى، تمكن العلماء من النظر مباشرة إلى داخل البيضة أثناء استمرار نموها دون أن تفقد الماء. وسرعان ما حددت الدراسات التي أجريت على نمو الكتكوت الطبقات الجرثومية الجنينية الثلاث : الأديم الظاهر ، والأديم المتوسط ، والأديم الباطن ، مما أدى إلى ظهور علم الأجنة .

وُصفت استجابة المضيف ضد الطعم لأول مرة في جنين الدجاج. فقد وجد عالم الأحياء جيمس مورفي (1914) أن أنسجة الفئران التي لا تستطيع النمو في الدجاج البالغ تبقى حية في الكتكوت النامي. في الحيوانات ذات المناعة السليمة ، كالدجاج البالغ، تهاجم خلايا المناعة المضيفة النسيج الغريب. ولأن جهاز المناعة لدى الكتكوت لا يعمل حتى اليوم الرابع عشر تقريبًا من الحضانة، فإن النسيج الغريب قادر على النمو. وفي النهاية، أثبت مورفي أن قبول طعوم الأنسجة خاص بالمضيف في الحيوانات ذات المناعة السليمة. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

كانت زراعة الفيروسات في الماضي عملية صعبة من الناحية التقنية. في عام 1931، طور إرنست جودباستور وأليس مايلز وودروف تقنية جديدة تستخدم بيض الدجاج لتكاثر فيروس الجدري. ^{[ 3 ]} وبناءً على نجاحهما، استُخدمت الكتاكيت لعزل فيروس النكاف لتطوير اللقاحات، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم لزراعة بعض الفيروسات والطفيليات.

أشارت قدرة الأعصاب الجنينية للدجاج على التغلغل في ورم فأر إلى أن الورم لا بد أن ينتج عامل نمو قابل للانتشار (1952). وقد حددت عامل نمو الأعصاب (NGF)، مما أدى إلى اكتشاف عائلة كبيرة من عوامل النمو التي تُعدّ منظمات رئيسية خلال النمو الطبيعي والعمليات المرضية، بما في ذلك السرطان. ^{[ 4 ]}

لقد أسهم الدجاج البالغ إسهامًا كبيرًا في تقدم العلوم. فمن خلال تلقيح الدجاج ببكتيريا الكوليرا ( باستوريلا ملتوسيدا ) من مزرعة بكتيرية متضخمة، وبالتالي مُضعَّفة، أنتج لويس باستور أول لقاح مُضعَّف مُصنّع مخبريًا (في ستينيات القرن التاسع عشر). واستمرت التطورات الهائلة في علم المناعة وعلم الأورام في تمييز القرن العشرين، والتي ندين بها لنموذج الدجاج.

فاز بيتون روس (1879-1970) بجائزة نوبل لاكتشافه أن العدوى الفيروسية للدجاج قد تُسبب الساركوما (روس، 1911). تابع ستيف مارتن هذا العمل وحدد أحد مكونات فيروس قهقري للدجاج ، وهو Src ، الذي أصبح أول جين ورمي معروف . قام ج. مايكل بيشوب وهارولد فارموس وزملاؤهما (1976) بتوسيع نطاق هذه النتائج لتشمل البشر، مُظهرين أن الجينات الورمية المُسببة للسرطان في الثدييات تُحفزها طفرات في الجينات الأولية الورمية. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أدت الاكتشافات التي أُجريت على الدجاج إلى تقسيم الاستجابة المناعية التكيفية إلى استجابات تعتمد على الأجسام المضادة ( الخلايا البائية ) واستجابات تعتمد على الخلايا ( الخلايا التائية ). لم يكن بالإمكان تحفيز الدجاج الذي يفتقر إلى الجراب ، وهو عضو كانت وظيفته غير معروفة آنذاك، على إنتاج الأجسام المضادة. ومن خلال هذه التجارب، استنتج بروس جليك بشكل صحيح أن الجراب هو المسؤول عن إنتاج الخلايا التي تُنتج الأجسام المضادة. ^{[ 7 ]} سُميت خلايا الجراب بالخلايا البائية نسبةً إلى الجراب لتمييزها عن الخلايا التائية المشتقة من الغدة الزعترية.

يُعدّ جنين الدجاج نموذجًا فريدًا يتغلب على العديد من القيود التي تعيق دراسة بيولوجيا السرطان في الكائنات الحية. يتمتع الغشاء المشيمي السلوي (CAM)، وهو نسيج خارج جنيني غني بالأوعية الدموية يقع أسفل قشرة البيضة، بتاريخ حافل كمنصة بيولوجية للتحليل الجزيئي للسرطان، بما في ذلك التسرطن الفيروسي ^{[ 8 ]} ، والتسرطن ^{[ 9 ]} ، وزرع الأورام الغريبة [ ^{1 ] [ 10] [11] [12] [ 13 ]، وتكوين الأوعية الدموية في الأورام [} 14 ] ^{، وانتقال السرطان} [ 15 ] ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] . ونظرًا لأن} جنين الدجاج يعاني من نقص المناعة بشكل طبيعي، ^فإن الغشاء المشيمي السلوي يدعم بسهولة انغراس كل من الأنسجة الطبيعية والورمية ^{[ 18 ] . كما يدعم الغشاء المشيمي السلوي في الطيور بنجاح معظم خصائص الخلايا السرطانية ،} بما في ذلك النمو، والغزو، وتكوين الأوعية الدموية، وإعادة تشكيل البيئة الدقيقة. يمكن أيضاً استخدام نموذج بيضة الدجاج لتقييم الآثار الضارة المختلفة (مثل السمية الجينية، والتغيرات النسيجية المرضية) التي تنتجها المواد الكيميائية البيئية، بما في ذلك المواد المسرطنة. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

تم تسلسل جينوم الدجاج (Gallus gallus) باستخدام تقنية سانجر للتسلسل العشوائي [ ^{22 ] ،} ورُسمت خريطته باستخدام تقنية رسم الخرائط الفيزيائية القائمة على قطع BAC ^{[ 23 ]} . توجد أوجه تشابه جوهرية بين جينوم الإنسان وجينوم الدجاج. مع ذلك، تُسهم الاختلافات بينهما في تحديد العناصر الوظيفية: الجينات وعناصرها التنظيمية، التي يُرجح حفظها عبر الزمن. يُتيح نشر جينوم الدجاج توسيع نطاق تقنيات التعديل الوراثي للنهوض بالبحوث ضمن نموذج الدجاج.