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10 stranezze della scienza riproduttiva
Clonazione. Fecondazione in vitro. Cellule staminali. Secoli di studio dell'uovo, della cellula e dell'embrione hanno portato a incredibili progressi a beneficio dell'umanità. Attraverso la scienza della riproduzione, le persone hanno raggiunto obiettivi nobili, come il superamento dell'infertilità e le convenienze mondane, come il manzo migliore.
Ma i progressi della scienza hanno mostrato alcune svolte bizzarre e risultati bizzarri. Ha anche sollevato problemi etici preoccupanti. Qui di seguito sono 10 di queste stranezze della scienza riproduttiva.
10 Baby Lassos e salamandra
Lo scienziato Hans Spemann ha scoperto che i suoi strumenti standard non funzionavano bene con i suoi soggetti di test, embrioni di salamandra in stadio molto precoce. Erano semplicemente troppo scivolosi. Mentre teneva in braccio la figlia di nove mesi, Spemann ebbe un'idea. Ritagliò una ciocca dei capelli di sua figlia e tornò al laboratorio.
Con piccoli cappi di peli del bambino come strumenti, ha effettuato i suoi esperimenti. In un primo esperimento, ha diviso gli embrioni. Contro le teorie tipiche del tempo, il risultato era costituito da salamandre indipendenti e completamente formate: gemelli artificiali.
In un esperimento successivo, ha costretto una cella a formare una forma di manubrio e ha spinto il nucleo in una sezione della cella. Quando il cappio del pelo del bambino fu allentato, il nucleo scivolò di nuovo nella parte precedentemente priva di nucleo della cellula. Quindi, quella parte della cellula si è divisa, essenzialmente facendo un clone del lato sviluppato dell'embrione.
I risultati variano a seconda di dove ha tagliato l'uovo e di come lo ha ristretto. Se il cappio tagliava una parte dell'uovo, si formavano gemelli identici. Ma se ha tagliato un'altra parte, solo la metà dell'embrione si è sviluppata correttamente. L'altra metà divenne solo un mucchietto di sangue e budella.
Se stringeva solo un po 'l'uovo, si formava una salamandra a due teste. Le due teste combattevano il cibo per lo stesso corpo e lui le chiamava "due egotismi al posto di uno". Spemann teneva queste mostruose salamandre in nome della ricerca.
9 cloni di urina
Dolly la pecora è stata fatta attraverso il trasferimento nucleare. In questa tecnica, il nucleo di una cellula di pecora adulta è stato messo in una cellula uovo e alla fine trasferito in una pecora per lo sviluppo.
Il trasferimento nucleare potrebbe essere utile nella conservazione dei mammiferi in via di estinzione. Tuttavia, prendere le cellule del donatore ha qualche rischio perché potrebbe ferire accidentalmente l'animale. I ricercatori dell'Università di Yamanashi suggeriscono un modo semplice per raccogliere una varietà di cellule donatrici senza ferire l'animale: basta usare l'urina. Diversi tipi di cellule possono essere trovati nelle urine, come le cellule della vescica e dei reni, e queste cellule possono essere coltivate in laboratorio dopo la raccolta.
Generalmente, l'urina non è buona per la sopravvivenza delle cellule. Per prima cosa, alcuni dei suoi ingredienti sono tossici. Per questo motivo, si pensava che anche se le cellule viventi potessero essere prelevate dall'urina, l'ambiente influirebbe sulla sopravvivenza e sull'integrità del nucleo cellulare.
Ma questo non era un problema. Alcuni dei cloni di urina sono sopravvissuti a uno stadio embrionale precoce e sono stati trasferiti a surrogati per svilupparsi ulteriormente. Quando i cloni delle urine maturavano, avevano ancora una prole quando allevati l'uno con l'altro. I test dei ricercatori sulla fertilità dei cloni suggeriscono quindi con forza che le cellule dell'urina sono ancora buone per la clonazione.
Tuttavia, esiste ancora un problema. C'è solo una capacità limitata di raccogliere le cellule nelle urine dagli animali selvatici, specialmente in condizioni di pulizia.
8 IVF nella storia
Con la fecondazione in vitro (IVF), le coppie infertili hanno la possibilità di aggirare i limiti dei loro corpi e avere figli. In questa procedura, i gameti vengono inseriti in una piccola lastra di vetro dove si uniscono per creare uno zigote. Dopo che lo zigote è progredito fino allo stadio di un embrione precoce, viene rimesso all'interno del corpo di una donna per svilupparsi. Oggi, l'IVF è una procedura di routine (se costosa) e milioni di bambini sono stati fatti con esso.
Tuttavia, decenni fa, era considerato non etico e impossibile e gli scienziati responsabili del primo bambino fecondato sono stati anche accusati di "giocare a Dio". Certamente, il processo è stato semplificato da allora.
In origine, la fecondazione in vitro era molto più impegnativa e segreta. La segretezza era necessaria a causa di quanto controversa fosse allora. Le donne dovevano trascorrere da due a tre settimane in ambulatorio come degenti, alloggiando in edifici portatili sul terreno della clinica. Hanno dovuto raccogliere tutte le loro urine durante il trattamento in quanto questo era l'unico modo in cui i medici potevano monitorare i livelli ormonali. I pazienti dovevano dare campioni ogni tre ore, anche di notte.
Un tempo, le uova dovevano essere raccolte attraverso una forma di chirurgia del buco della serratura in cui venivano praticate piccole incisioni nel corpo. Ora, c'è una tecnica più nuova e più sicura che richiede solo una moderata sedazione. Con questa nuova tecnica, le uova possono essere raccolte succhiandole con un ago sotto guida ecografica. L'intero processo dura circa 30 minuti.
7 Anomalie della clonazione
La pecora Dolly, famosa come il primo clone di un mammifero adulto, è l'unico successo in una lunga catena di fallimenti. Dei 277 cloni creati dagli scienziati che l'hanno creata, solo Dolly è sopravvissuta alla nascita.
Le gravidanze e le morti fallite sono una parte normale della riproduzione. I nati morti e i difetti alla nascita possono accadere indipendentemente da come è fatto un animale. Detto questo, la clonazione ha una lunga storia di problemi.
Alcuni feti anormali si sviluppano a termine, causando anomalie alla nascita. Il fenotipo anormale più importante di alcuni cloni è la "sindrome della prole grande". I vitelli o gli agnelli con la sindrome della prole grande sono il 30-40% più grandi del normale, portando a nascite difficili. Altri problemi di salute includono difetti negli organi, come cervello, cuore e fegato.
I cloni di vitello e agnello che presentano anomalie alla nascita possono avere problemi di salute per i primi mesi della loro vita.Tuttavia, dopo sei mesi, sono indistinguibili nell'aspetto e nelle misurazioni del sangue da animali di razza normale della stessa età.
Gli effetti negativi della clonazione sul benessere degli animali hanno indotto il Parlamento europeo a vietare la clonazione di animali da fattoria nel 2015. Negli Stati Uniti, tuttavia, la clonazione di bestiame continua a centinaia.
6 Resurrezione da una bistecca
Il problema con le mucche clonate di fare il miglior manzo è che è impossibile dire se la carne è eccezionalmente alta qualità senza uccidere la mucca. Fortunatamente, c'è un modo per aggirare questo: basta clonare dalle bistecche.
Solo 3 su 10.000 carcasse di bovini si qualificano per la migliore forma di bistecca a coste, che ha un sacco di grasso nelle sue fibre muscolari per il sapore ma poco del sottile strato di grasso posteriore che nessuno vuole. Quando uno scienziato della West Texas A & M University (WTAMU) vide due di questi rari occhi di costola passare in successione, chiamò Dean Hawkins, capo del dipartimento di scienze animali della stessa università.
Solo un po 'di carne era necessaria per far crescere le cellule, prendere il
WTAMU ha allevato i cloni per trasmettere i geni per una carne eccellente. I 13 vitelli dei cloni erano la prima prole bovina prodotta da due carcasse clonate. Sette di quei cloni sono stati massacrati. Nella valutazione che seguì, le carcasse furono classificate molto al di sopra della media del settore.
5 ET E mucche
Negli anni '70, gli allevatori americani iniziarono a contrarre le redini dei limiti della natura con una tecnica chiamata trasferimento dell'embrione (ET). Mentre una mucca normalmente può portare solo un embrione alla volta, le mucche che attraversano la terapia ET tipicamente producono sei o sette embrioni utilizzabili. Alcuni possono addirittura produrre da 80 a 90 embrioni contemporaneamente.
Questi embrioni vengono estratti usando tubi sottili e poi messi in mucche surrogate per la gestazione. Con ET, gli allevatori possono produrre dozzine di vitelli all'anno da mucche geneticamente superiori senza che le mucche debbano mai partorire.
Con ET, c'è il rischio di consanguineità. Se i contadini scelgono di allevare solo la prole di una singola mucca, ciò potrebbe ridurre la diversità genetica della mandria e renderla più vulnerabile alle malattie. Paradossalmente, l'ET può anche aiutare la diversità genetica. L'USDA ha una scorta di embrioni da una varietà di razze di bestiame a Fort Collins, in Colorado.
4 Gemellaggio artificiale
In un certo senso, i cloni sono molto naturali. Quando un singolo ovulo fecondato si divide in due per creare due individui geneticamente identici, il risultato sono gemelli identici. Il modo più semplice per clonare un animale è quello di dividere un embrione nella fase iniziale, producendo gemelli artificiali. Il processo di gemellaggio artificiale è stato fatto estesamente nelle mucche, producendo migliaia di vitelli.
Il primo esperimento sul gemellaggio artificiale fu eseguito da Hans Driesch nel 1885. Driesch scosse un contenitore contenente un embrione di riccio di mare a due cellule, separando le due cellule. Le due cellule sono poi cresciute in normali e salutari larve di ricci di mare. Nel 1902, Hans Spemann fece la stessa cosa nei vertebrati usando un cappio per capelli per dividere un embrione di salamandra.
Nel 2000, una scimmia rhesus di nome Tetra divenne il primo primate clonato tramite gemellaggio artificiale. Tetra è stato ottenuto suddividendo un embrione di otto cellule in quattro parti a due cellule.
Sebbene il metodo fosse diverso, Tetra era molto simile a Dolly in quanto ci volevano un sacco di tentativi per farla. I ricercatori hanno prodotto 368 embrioni dividendo 107 embrioni in due o quattro pezzi. Non tutti gli embrioni sono sopravvissuti. Di tutte le madri surrogate, solo la surrogata di Tetra aveva una gravidanza normale.
3 Screening degli embrioni
La diagnosi genetica preimpianto (PGD) è un tipo di screening embrionale che aiuta le coppie a passare attraverso la fecondazione in vitro (FIV) per evitare di trasmettere mutazioni che potrebbero causare disabilità o malattia nei loro figli. Generalmente, la PGD comporta l'assunzione di una o più cellule da un embrione fatto con la FIV e il test delle sue sequenze geniche e dei cromosomi. Di solito, gli embrioni che non superano questi test vengono scartati.
Le cliniche per la fertilità in Cina sono enormi e in crescita. La più grande clinica ha registrato 41.000 procedure di fecondazione in vitro nel 2016, che corrisponde a circa un quarto del numero annuale di tutti gli Stati Uniti. Con la crescita delle procedure di PGD stimata al 60-70% all'anno, si prevede che raggiungerà il livello pro capite nei prossimi anni.
Gli sforzi organizzati per liberarsi da disturbi e disabilità genetiche sollevano preoccupazioni etiche. Alcuni temono che la spinta per liberarsi dalle disabilità svaluta la vita di coloro che già li hanno. Il costo della PGD solleva anche preoccupazioni circa i tratti genetici, ampliando ulteriormente il divario tra ricchi e poveri. In Cina, tuttavia, la maggior parte dei pensieri si concentra sui benefici della procedura.
Sebbene le cliniche autorizzate a fare la PGD possano usarla solo per prevenire gravi malattie o aiutare i trattamenti di infertilità, alcune persone ne chiedono di più. Secondo Sijia Lu, chief technology officer di Yikon Genomics, alcune famiglie chiedono di estirpare la mutazione che rende molti asiatici incapaci di trattare l'alcol, il che potrebbe influire sulla capacità di prendere parte a pranzi d'affari cinesi spesso alimentati ad alcol. (L'azienda dice no.)
2 embrioni artificiali
Gli scienziati dell'Università di Cambridge hanno affermato di aver creato un embrione di topo artificiale utilizzando due tipi di cellule staminali. Un tipo era costituito da cellule staminali embrionali, mentre l'altro era un tipo che normalmente produce la placenta.
Gli scienziati misero il mix di cellule staminali su uno scaffold 3-D che imitava il naturale sistema di supporto cellulare e aiutò nello sviluppo delle cellule in crescita. Quattro giorni e mezzo dopo, le cellule sono cresciute in modo tale da somigliare a un normale embrione di topo.
Magdalena Zernicka-Goetz, l'autrice principale dello studio, ha detto a Reuters che il processo permetterà alle persone di studiare gli eventi chiave di questa fase dello sviluppo umano senza dover effettivamente lavorare sugli embrioni.Ha aggiunto che sapere come avviene normalmente lo sviluppo permetterà alle persone di capire perché così spesso va storto.
La proposizione solleva questioni etiche. Attualmente, gli scienziati possono usare solo embrioni umani scartati e possono mantenerli in vita solo per 14 giorni dopo la fecondazione.
1 La storia della principessa topo
Nel 2004, gli scienziati dell'Università di Agricoltura di Tokyo hanno realizzato un'impossibilità da favola: un topo fatto senza padre.
Sebbene le cellule uovo di mammifero possano essere artificialmente costruite per dividersi, il feto risultante muore sempre nel grembo materno. Gli scienziati sospettano da tempo che ciò abbia a che fare con l'imprinting, un processo in cui alcuni geni vengono attivati o disattivati durante lo sviluppo dei gameti.
Gli scienziati hanno aggirato il problema fondendo una cellula uovo immatura, che non aveva ancora attraversato l'imprinting, con uno maturo. L'uovo immaturo proveniva da un topo geneticamente modificato per la mancanza di alcuni geni pensati per far deragliare lo sviluppo di uova non fecondate in feti.
Questo lieto fine è arrivato con la sua quota di lotte. Delle 457 fusioni di uova, solo 371 sono sopravvissute a uno stadio embrionale precoce delle cellule per essere messe in surrogati. Sono nati solo 10 cuccioli di topo vivo e solo uno è sopravvissuto fino all'età adulta. Quel successo solitario si chiamava Kaguya dopo che una principessa delle fiabe giapponese si trovava da bambina in un ceppo di bambù.
Secondo gli scienziati, è prematuro applicare questo metodo agli esseri umani perché la tecnica è molto laboriosa e ha un alto tasso di insuccesso. Ciò comporterebbe anche la modifica genetica delle uova umane, che è generalmente considerata eticamente inaccettabile.