10 der verrücktesten Experimente, die jemals mit Tierembryonen durchgeführt wurden

Embryonen sind schon ein bisschen komisch. Zu einem bestimmten Zeitpunkt sind sie mit kleinen Noppen bedeckt, die zu Beinen oder Flossen oder Schwänzen oder Flügeln werden. In einem Wissenschaftslabor können Sie Embryonen jedoch noch verrückter machen. Sie können sie miteinander verschmelzen. Sie können sie an den falschen Stellen anbauen. Sie können sogar Stücke hinzufügen, die zu verschiedenen Arten gehören.

10 Transplantationen von Eizellen zu Hühnern

Mit nur einer kleinen Gehirnoperation können Sie ein Huhn erstellen, das sich wie eine Wachtel verhält. Im Konzept ist es einfach genug. Zuerst schneiden Sie ein Stück aus dem Gehirn eines Hühnerembryos aus und ersetzen es durch das entsprechende Stück aus dem Gehirn eines Wachtelembryos. Zum Schluss versiegeln Sie das Ei und lassen die Hirnstücke zusammenwachsen.

Wenn das Ei schlüpft, haben Sie eine neue Kreatur mit gemischten Instinkten: Teil Huhn und Teil Wachtel. Wie wachtelartig diese seltsame kleine Kreatur ist (und auf welche Weise), hängt davon ab, welche Teile des Gehirns Sie übertragen haben. In einer Reihe von Berichten, die über 13 Jahre hinweg veröffentlicht wurden, haben Wissenschaftler verschiedene Sorten erstellt. Dazu gehörten Hühner, die wachtelartige Geräusche machten, Hühner, die ihren Kopf wie Wachteln wackelten, und Hühner, die Wachtelgeräusche den Klängen anderer Hühner vorzogen.

Leider sind diese Experimente nur von kurzer Dauer. Wachtelhühnergehirne sind instabil. Nicht lange nach dem Schlüpfen erkennt der Körper des Huhns das Wachtelgewebe als fremd und weist die Transplantation zurück.

Es ist auch sehr schwer, das umgekehrte Experiment durchzuführen. Wachtelköpfe sind kleiner als Hühnerköpfe. Wenn Sie versuchen, Hühnerhirnstücke in eine Wachtel zu stopfen, gibt es einfach keinen Platz, und das Tier wird es wahrscheinlich nicht schaffen.

9Panda-Kaninchen-Embryonen in einer Uteruskatze

Wenn Sie versuchen, ein Kaninchen zu klonen, benötigen Sie mindestens drei Kaninchen. Das erste Kaninchen wird die DNA liefern, das zweite wird ein Ei liefern, und das dritte wird als Ersatzmutter dienen, die den geklonten Embryo in ihrer Gebärmutter trägt. Da das Klonen beim ersten Versuch nur selten funktioniert, werden Sie wahrscheinlich mehr Kaninchen benötigen.

Wenn Sie versuchen, eine vom Aussterben bedrohte Art wie den Riesenpanda zu klonen, werden die Dinge noch komplizierter. Kaninchen sind billig und berühmt reichlich. Wenn ein paar von ihnen es nicht schaffen oder wenn das Töten der einfachste Weg ist, ihre Eier zu ernten, werden die Leute wahrscheinlich nicht auf der Straße toben. Aber eine bedrohte Tierart kann offensichtlich nicht auf dieselbe Weise riskiert werden. Um dieses Problem zu umgehen, können Sie einen Teil der Arbeit an eine nicht gefährdete Tierart vergeben. In diesem neuen Szenario würde die gefährdete Art nur die DNA liefern. Inzwischen übernimmt die nicht gefährdete zweite Art die schwierige und gefährliche Arbeit, Eier und Gebärmutter bereitzustellen.

Ein Forschungspapier aus dem Jahr 2002 hat genau diesen Ansatz verfolgt. Die Wissenschaftler ernteten die Eier von Kaninchen, entfernten ihre DNA und fusionierten sie dann mit Zellen, die einem Panda entnommen worden waren. Diese neuen Panda-Kaninchen-Zellen begannen sich zu teilen, so wie es von einem normalen Panda-Embryo erwartet wird. So weit, ist es gut.

Dann liefen die Dinge schief. Als die Wissenschaftler versuchten, die Embryonen auf Kaninchen zu übertragen, hatten sie keinen Erfolg. Also, und hier beginnen die Dinge ungewöhnlich zu werden - sie beschlossen, eine dritte Art zu rekrutieren. Beginnend mit 21 weiblichen Katzen gelang es ihnen, mindestens eine mit zwei Panda-Kaninchen-Embryonen zu imprägnieren. Leider starb die Katze einige Wochen später an einer Lungenentzündung, lange bevor sie geboren wurde.

Am Ende gab es keine Baby-Panda-Klone. Den Wissenschaftlern gelang es nur, ein kurzlebiges Mash-up zu schaffen: Panda-DNA, in Kaninchenzellen verstaut, in den Uterus einer Katze gesteckt.

8Die verbundene Frosch-Kaulquappe

In der Natur sind verbundene Zwillinge genetisch identisch. Im Labor können Sie jedoch mit nur einer kleinen Operation nicht identische verbundene Tiere erstellen.

In einer Arbeit von 1979 fusionierten Wissenschaftler beispielsweise zwei Froschembryonen, die verschiedenen Arten angehören. Sie schneiden in die Seiten der Embryonen, paaren sie und lassen die Wundstellen zusammenwachsen. Voila: Embryonen verbunden. Rana Esculenta zur Rechten; Rana Dalmatina auf der Linken.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen R. esculenta und R. Dalmatina ist, dass sie sich unterschiedlich entwickeln. Meistens, R. esculenta dauert doppelt so lange. Aber mit ihren Körpern veränderten sich ihre Entwicklungszeiten. R. esculenta beschleunigte und R. Dalmatina verlangsamt. Sie hätten sich fast in der Mitte getroffen - aber nicht ganz. Wenn der R. Dalmatina Hälfte wurde ein Frosch, R. esculenta zurückgeblieben, immer noch eine Kaulquappe. Dies stellte ein ernstes Problem dar. Kaulquappen verbringen ihre ganze Zeit im Wasser, aber Frösche müssen Luft atmen. Es gab keine Umgebung, in der beide Hälften des verbundenen Paares überleben konnten.

Am Ende starben einige der nicht übereinstimmenden Paare alleine. Der Frosch ertrank halb, oder die Kaulquappe starb aus Wassermangel. Als es offensichtlich war, dass die Situation hoffnungslos war, wurden die verbleibenden Paare von den Wissenschaftlern eingeschläfert.

7Die Schildkrötenente

Sie haben vielleicht nie darüber nachgedacht, eine Schildkröte und eine Ente zu kombinieren, aber andere haben es getan. Einige haben sogar vorgeschlagen, dass das Ergebnis bezaubernd wäre. Stellen Sie sich eine vierbeinige Ente mit einer Schildkrötenpanzer auf dem Rücken vor, die glücklich durch das Wasser paddelt.

In der Realität wird diese Kombination als unwahrscheinlich angesehen, da sich Schildkröten und Enten sehr unterscheiden. Ihr letzter gemeinsamer Vorfahr lebte vor 255 Millionen Jahren, sogar vor den ersten Dinosauriern. Sie können sie also eindeutig nicht züchten.

Eine vernünftigere Idee (obwohl „vernünftig“ hier relativ ist) ist, ihre Embryonen zu mischen und zu hoffen, dass sie etwas Schildkröte und teilweise Ente produzieren. Dies ist der Ansatz, den eine Forschungsarbeit aus dem Jahr 2013 trotzdem angenommen hat. Die beteiligten Wissenschaftler führten zwei Arten von Experimenten durch. Im ersten Fall nahmen sie Zellen aus frühen Entenembryonen und übertrugen sie in Schildkrötenembryonen.Im zweiten nahmen sie Zellen von frühen Schildkrötenembryonen und übertrugen sie in Entenembryonen.

Zunächst sah es vielversprechend aus. Als die Embryonen wuchsen, behielten viele Zellen der zweiten Spezies. In den sich entwickelnden Augen der Schildkröten konnten Entenzellen beobachtet werden, und in den sich entwickelnden Herzen der Enten wurden Schildkrötenzellen beobachtet. Sehr cool. Beim Schlüpfen waren die Ergebnisse jedoch weniger beeindruckend. Keines der Jungtiere war eine offensichtliche Mischung - die Babyschildkröten sahen genau wie Babyschildkröten aus und die Babyenten sahen genauso aus wie Babyenten.

Bei näherer Betrachtung fanden die Wissenschaftler jedoch bei einigen der Schildkröten sehr kleine Entenspuren. In der Leber einer Schildkröte befanden sich zum Beispiel ungefähr drei Entenzellen pro 10.000 Schildkrötenzellen. Sie fanden ähnliche Spuren in vielen anderen Organen. Es war also kein völliger Fehlschlag. Die Wissenschaftler haben einige Schildkrötenenten geschaffen, allerdings mehr als 99,9 Prozent Schildkröten und weniger als 0,1 Prozent Enten. Okay, sie sahen gar nicht sonderlich aus und niemand würde daran interessiert sein, in einem Tiergeschäft viel für sie zu bezahlen. Aber vielleicht ist es ein Anfang?

6Speichern von Schafembryonen in Kaninchen

Schafe sind schwer zu transportieren. Wenn Sie also versuchen würden, nur einen Schafembryo zwischen den Kontinenten zu bewegen, würden Sie es vorziehen, seine Mutter zurückzulassen. In einem idealen Szenario würden Sie den Embryo in einen billigen, handhabbaren Versandbehälter umladen und in ein Flugzeug stellen. Kein Blöken, keine Aufregung. Heute können wir dieses Problem lösen, indem wir den Embryo einfrieren und kalt versenden. In den 1960er Jahren hatten Wissenschaftler diesen Trick jedoch noch nicht ganz gemeistert.

Aus diesem Grund schlug eine Zeitung von 1962 eine viel merkwürdigere Lösung vor: Kaninchen als Vorratsbehälter zu verwenden. In der Studie wurden Schafembryonen von ihren Müttern entfernt und in die Eileiter von Kaninchen transferiert. Dann, zu den niedrigen Kosten von nur £ 8 pro Kopf, wurden die plötzlich schwangeren Kaninchen von England nach Südafrika geflogen.

Nach mehr als 100 Stunden in den Kaninchen wurden die Embryonen schließlich entfernt und in eine zweite Gruppe von Schafen überführt, die als Ersatzmütter dienten. Monate später wurden mehrere Lämmer geboren. Leider endeten die Dinge für die Kaninchen schlecht (was normalerweise der Fall ist). Kurz bevor die Embryonen entfernt wurden, wurden die Surrogate getötet. Als Bedingung ihrer südafrikanischen Einfuhrgenehmigung wurden ihre Leichen dann verbrannt.

5A Maus-Huhn (mit Zähnen)

Es gibt viele Unterschiede zwischen Mäusen und Hühnern. Für den Anfang haben Mäuse Zähne und Hühner nicht. Um diese Zähne zu bilden, benötigt der Mäuseembryo zwei Gewebe. Gewebe 1 sendet ein Signal "Form Zähne" aus, während Gewebe 2 den Zähnen gehorcht und baut.

Hühner haben auch die Gewebe 1 und 2. Sie verloren jedoch im Laufe ihrer Entwicklung mehrere Gene, die zur Zahnbildung beitragen. Daher kann Hühnergewebe 1 immer noch das Signal "Form Zähne" aussenden, aber Hühnergewebe 2 kann es nicht mehr gehorchen.

Mix-and-Match-Experimente halfen dies zu beweisen. In einer Arbeit von 1980 haben Wissenschaftler Hühnergewebe 1 und Mausgewebe 2 in die Augen von Mäusen gestellt. In einer Arbeit von 2003 fügten sie den Hühnerembryonen Mausgewebe 2 hinzu. In beiden Fällen bildeten diese Maus-Hühner-Kombinationen Zähne. Hühnergewebe 1 schickte die Bestellung aus, und Mausgewebe 2 gehorchte.

Für Hühnergewebe 1 müssen diese Experimente eine willkommene Abwechslung gewesen sein. Seit Millionen von Jahren hatte es in jedem Hühnerembryo je das Signal „Form Teeth!“ Ausgesandt. Endlich mit einem Gewebe zu arbeiten, das seinen Befehlen folgte, muss eine Freude gewesen sein.

4Goat-Ibex “Zwillinge”

In der Natur wächst ein Steinbockembryo in der Gebärmutter seiner Mutter. Nach ungefähr 160 Tagen ist es geboren. Wenn der Steinbock-Embryo in einer neuen Umgebung wie einer Ziegegebärmutter platziert wird, funktioniert das Arrangement weniger gut. Genau warum ist unklar. Vielleicht spürt der Uterus der Ziege, dass etwas am Steinbock nicht stimmt. Oder vielleicht hat der Steinbock Schwierigkeiten, sich zu lösen. In beiden Fällen wird der Steinbock abgebrochen.

In einer Arbeit von 1999 fanden Wissenschaftler eine Lösung, indem sie eine Ziege verwendeten, die bereits schwanger war. Zuerst lassen sie die Ziege ein Baby auf natürliche Weise bekommen, indem sie sich mit einem männlichen Ziegenpaar paart. Als nächstes führten sie den Ibex-Embryo ein. Diesmal überlebte der Steinbock und entwickelte sich in der Gebärmutter der Ziege neben seinem Zwillingsziege.

Warum hat der Ziegenembryo einen Unterschied gemacht? Vielleicht beruhigte es die Gebärmutter der Ziege, wodurch es wahrscheinlicher wurde, einen Embryo zu akzeptieren, der keine Ziege war. Oder es machte den Steinbock vielleicht komfortabler und dient als Beweis dafür, dass die Gebärmutter der Ziege embryofreundlich war. So oder so hat es funktioniert. Naja, so ungefähr. Am Ende der Schwangerschaft gab es ein anderes Problem. Ziegen entwickeln sich schneller als Steinböcke. Als der Ziegenzwilling geboren wurde, wurde auch der Steinbockzwilling vorzeitig vertrieben. Als Folge hatte es Atembeschwerden und erforderte besondere Hilfe zum Überleben.

3Growing einer Rattenpankreas bei einer Maus-Ratte

Jedes Jahr sterben Tausende von Patienten, während sie auf Organe warten. Eine Lösung könnte darin bestehen, menschliche Organe in anderen Arten anzubauen. Um zu untersuchen, wie dies getan werden kann, haben Wissenschaftler versucht, eine Rattenpankreas in einer Maus zu züchten.

Zu Beginn züchteten sie einen speziellen Stamm mutierter Mäuse, wobei das für die Bildung einer Bauchspeicheldrüse erforderliche Gen fehlte. Normalerweise würden diese Mäuse bald nach der Geburt sterben. Von den Mutanten nahmen die Wissenschaftler frühe Embryonen, die noch keine Organe gebildet hatten. Zu diesen Embryonen fügten sie Zellen einer normalen Ratte hinzu. Als die Embryonen wuchsen, bildeten die Rattenzellen ein völlig funktionelles Pankreas, das vollständig aus Rattenzellen bestand.

Mit anderen Worten, es war ein Erfolg! Leider war es kein sehr sauberer Erfolg. Neben der Bauchspeicheldrüse halfen die Rattenzellen dabei, viele andere Körperteile aufzubauen. Die resultierenden Tiere konnten nicht mehr wirklich als Mäuse bezeichnet werden. Stattdessen waren sie Mäuseratten mit schwarzem Mäusefell, das von weißem Rattenfell eingefasst war.Ihre Innenseiten waren ebenfalls Patchworks, wobei einige Abschnitte von Mäusen und andere von Ratten stammten.

Stellen Sie sich vor, dass Sie den gleichen Prozess mit menschlichen Zellen und beispielsweise Schweineembryonen versuchen. Die entstehenden Kreaturen enthalten nicht nur ein bestimmtes menschliches Organ. Sie können auch Flecken von menschlicher Haut, menschlichen Augen oder sogar Teilen eines menschlichen Gehirns haben. Das wäre ziemlich ethisch herausfordernd. Die Wissenschaft ist also noch nicht ganz da, aber sie arbeiten daran.

2A pflanzenähnlicher Fisch

Fisch zu besitzen kann lohnend sein. Aber das Füttern ist langweilig. Wenn nur Fische ein bisschen mehr wie Zimmerpflanzen wären, könnten wir ihre Tanks einfach in sonnigen Ecken platzieren und ihnen beim Schwimmen zuschauen. Licht und Kohlendioxid würden anstelle von Nahrungsmitteln in das Wasser eindringen. Es ist ein bizarrer, aber entzückender Traum. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, könnte darin bestehen, Chloroplasten in Fischzellen einzuführen. Chloroplasten sind winzige Kraftwerke, die in Pflanzen und Algen vorkommen. Sie führen einen speziellen Prozess namens Photosynthese durch, bei dem Lichtenergie zur Zuckerherstellung verwendet wird.

Ein Experiment zu diesem Ziel wurde in einer Arbeit von 2011 beschrieben. Darin injizierten Wissenschaftler befruchtete Zebrafischeier mit einer sogenannten Bakterienart Synechococcus elongatus. Wie Chloroplasten S. elongatus Die Zellen führen Photosynthese durch und alles lief 12 Tage lang gut. Der Zebrafisch-Embryo starb nicht, und viele Bakterien starben nicht. Als der Zebrafisch-Embryo sich teilte, S. elongatus wurde in viele Teile seines Körpers eingebaut, einschließlich des Gehirns und der Augenlinse.

Während dieser Zeit war der Körper des Embryos durchlässig S. elongatus um das Licht zu bekommen, das es braucht. Nach 12 Tagen begann der Embryo mit der Produktion von Hautpigmenten, die das Licht blockiert und das Experiment beendet hätten. Das Ergebnis ist leider, dass es noch viel zu tun gibt, bevor wir unseren sonnengetriebenen Fisch bekommen. Aber zumindest haben Wissenschaftler einen Anfang gemacht.

1 Embryos in einem Mäuseauge

Auf den ersten Blick haben Auge und Gebärmutter nichts gemeinsam. Das Auge nimmt Licht wahr, während der Uterus ein Raum ist, in den Embryonen implantiert werden. Es stellt sich jedoch heraus, dass das Auge zumindest für kurze Zeit auch Embryonen beherbergen kann. Diese merkwürdige Tatsache wurde erstmals in einer Zeitung von 1947 veröffentlicht, in der herausgefunden werden sollte, ob die Gebärmutter wirklich etwas Besonderes war. Hat der Embryo sie wirklich gebraucht oder würde ein anderer warmer Raum genauso gut funktionieren?

Um diese Frage zu testen, platzierten die Forscher frühe Mäuseembryos in den Augen von Mäusen. Und einige der Embryonen wuchsen weiter. Einige von ihnen gruben sich sogar in die Iris anstelle der Gebärmutterwand. Da das Auge einen besseren Bildschirm als der Uterus bietet (insbesondere, da die Mäuse Albinos ohne Pigment waren), konnte der Autor der Studie tatsächlich beobachten, wie sich die Embryonen in Echtzeit entwickelten.

Als die Embryonen größer wurden, funktionierte die gesamte Anordnung natürlich nicht mehr. Bei einem Ergebnis platzte das Auge. In der anderen begann der Embryo zu schrumpfen und hinterließ eine Narbe.

Eine weitere seltsame Tatsache: Das Geschlecht der Maus spielte keine Rolle. Die Embryonen wuchsen in den Augen männlicher Mäuse und in den Augen weiblicher Mäuse. Ob das Gleiche beim Menschen zutrifft, ist nicht klar, aber die Botschaft ist möglicherweise herzerwärmend. Männer können schwanger werden. Es besteht zwar eine gute Chance, dass ihre Augen explodieren.