Введение
Нерожденные поросята, используемые на уроках биологии
Поросята-плоды – это нерожденные поросята, используемые как объекты для вскрытия как на начальных, так и на продвинутых курсах биологии. Свиньи, будучи млекопитающими, представляют собой хороший образец для изучения физиологических систем и процессов благодаря сходству многих органов свиней и человека.
Использование в биологических лабораториях
Наряду с лягушками и дождевыми червями, плоды свиней – одни из наиболее часто используемых животных при вскрытии в школах и университетах. Это обусловлено несколькими причинами, в том числе тем, что свиньи, как и люди, являются млекопитающими. Общими признаками являются наличие шерсти, молочные железы, живорождение, сходные системы органов, уровни метаболизма и основное строение тела. Они также позволяют изучать особенности кровообращения у плода, которое отличается от кровообращения взрослого организма. Плоды свиней легко достать по относительно невысокой цене, поскольку они являются побочным продуктом мясоперерабатывающей промышленности. Кроме того, плоды свиней легко вскрывать благодаря мягким тканям и не полностью сформированным костям, состоящим из хряща. Наконец, они достаточно крупные, с хорошо развитыми органами, которые легко различимы.
Альтернативы
Несколько рецензируемых сравнительных исследований показали, что образовательные результаты студентов, изучающих базовые и продвинутые биомедицинские концепции и навыки с использованием методов, не связанных с использованием животных, сопоставимы или выше, чем у их сверстников, использующих лабораторные работы с животными, такие как вскрытие животных. Систематический обзор пришел к выводу, что студенты, обучавшиеся с применением методов, не связанных с использованием животных, продемонстрировали "более глубокое понимание сложных биологических процессов, повышенную эффективность обучения и лучшие результаты экзаменов". Другое исследование показало, что студенты предпочитают моделирование из глины вместо вскрытия животных и демонстрируют такие же результаты, как и их одногруппники, проводившие вскрытие животных.
Питание
Никакие исследования не выявили значительных данных о влиянии рациона свиноматки на выживаемость поросят. Однако наблюдается связь между полноценным питанием свиноматки, содержащим белки, витамины и минералы в период гестации, и выживаемостью поросят. Тем не менее, эта связь не является статистически значимой. Вес также не влияет на выживаемость, поскольку более здоровое питание не приводит к увеличению веса потомства или повышению вероятности рождения живых поросят.
Развитие плаценты
Плацента используется для передачи питательных веществ от матери к плоду. Эффективность этой передачи определяет здоровье и рост плода. Ранее для оценки эффективности плаценты часто использовали соотношение массы плода к массе плаценты. Однако более точным способом определения роста плода является анализ определенных характеристик плацентарной оболочки. Плацента состоит из сложенного бислоя трофобласта и эндометриального эпителия. Ширина и длина плацентарных складок положительно коррелируют и увеличиваются по мере развития беременности. Ширина плацентарных складок уменьшается до 85-го дня гестации. После этого ширина увеличивается с течением беременности, достигая максимума примерно на 105-й день. Скорость увеличения этих складок обратно пропорциональна размеру плода. Таким образом, у более мелких плодов наблюдается большая ширина складок. Хотя увеличение ширины плацентарных складок и усиливает взаимодействие между плодом и матерью, обмен питательными веществами не является наиболее эффективным у более мелких поросят, как можно было бы ожидать. За эти взаимодействия отвечают и многие другие факторы, включая глубину плацентарных складок.
Пренатальное развитие
Пренатальное развитие плода включает в себя развитие всех тканей и органов. В течение нескольких часов после спаривания сперматозоид и яйцеклетка подвергаются оплодотворению в яйцеводе, а через три дня яйцеклетка перемещается в матку. Клетки начинают специализироваться на шестой день и прикрепляются к слизистой оболочке матки на одиннадцатый день. От момента оплодотворения до 18-го дня внутри эмбриона формируются эндодерма, эктодерма и мезодерма, которые полностью формируются к 18-му дню, в тот же день, когда формируется плацента. Эндодерма трансформируется в легкие, трахею, щитовидную железу и пищеварительный тракт плода. Эктодерма играет важную роль в развитии плода, формируя кожу, нервную систему, зубную эмаль, слизистую оболочку кишечника, молочные и потовые железы, копыта и волосы. Мезодерма формирует основные компоненты органов, необходимые для поддержания жизни плода, включая мышцы и соединительные ткани тела, кровеносные сосуды и клетки, скелет, почки, надпочечники, сердце и репродуктивные органы. К 20-му дню большинство основных органов становятся видимыми, а во второй половине беременности основное внимание уделяется увеличению размеров плода.
Развитие лимфоидных и гематопоэтических тканей
Развитие лимфатической системы и формирование кровообращения происходят на разных стадиях развития плода свиньи. Первым лимфатическим органом, который формируется, является тимус. На 70-й день в селезенке начинается накопление лимфоцитов. К 77 дню тимус уже полностью развит и становится различимым среди других органов. Также к 77 дню фолликулы появляются на языке и в кишечнике. На 84-й день у плода свиньи формируются периартериолярные лимфоидные оболочки. К этому времени печень и костный мозг становятся активными и функциональными.
Экологические эффекты на репродуктивные способности свиней
Исследования показали, что размер помета, площадь пола в период выращивания и количество свиней, с которыми выращивают юную свиноматку, влияют на ее воспроизводительные показатели. Данные исследования 1976 года, проведенного Нельсоном и Робинсоном, показали, что свиноматки из небольших пометов овулировали больше яйцеклеток, чем свиноматки из крупных пометов. Исследование предполагает, что стресс играет роль в снижении репродуктивной способности. Также было показано, что площадь пола влияет на время наступления половой зрелости у свиноматoк. Достаточная площадь пола позволила большему проценту свиноматoк достичь половой зрелости раньше, чем тем, которым было выделено меньше места. Свиноматки, содержавшиеся в небольших группах, приносили на одного поросенка больше в помете, чем свиноматки в крупных группах. Тем не менее, окружающая среда, в которой развивается плод, имеет важное значение для репродуктивного и физиологического развития свиноматки.
Сохранение
Фетосы свиней часто сохраняют в формальдегиде, являющемся канцерогенным веществом. Исследование 1980 года показало, что воздействие формальдегида потенциально может вызывать рак носовой полости у крыс, что послужило основанием для изучения возможности его возникновения у людей. В 1995 году Международное агентство по изучению рака (МАИР) заключило, что формальдегид является канцерогеном для человека.
Анатомия
Анатомия плода свиньи во многих аспектах схожа с анатомией взрослой свиньи. К схожим системам относятся нервная, скелетная, дыхательная (за исключением слаборазвитой диафрагмы) и мышечная. Другие важные системы организма значительно отличаются от таковых у взрослой свиньи.
Система кровообращения
Между кровеносной системой взрослой свиньи и плода свиньи есть лишь несколько различий, помимо пуповинных артерий и вены. Существует сообщение между стенками правого и левого предсердий, называемое овальным отверстием. Оно позволяет крови перетекать непосредственно из правого в левое предсердие. Также имеется артериальный проток, который направляет кровь из правого предсердия в дугу аорты. Оба этих сообщения закрываются в течение нескольких минут после рождения.
Пищеварительные
Моногастрическая пищеварительная система плода свиньи имеет много общего с пищеварительными системами других млекопитающих. Пищеварительные органы плода свиньи хорошо развиты к моменту рождения, хотя он и не употребляет пищу. К этим органам относятся пищевод, желудок, тонкая и толстая кишки. Брыжейки соединяют органы плода свиньи между собой. Для осуществления пищеварения плоду свиньи необходимо было бы употреблять пищу. Вместо этого он получает необходимые питательные вещества от матери-свиньи через пуповину. У взрослой свиньи пища проходит по пищеводу, который расположен позади трахеи. Из ротовой полости пищевод ведет в желудок, тонкую и толстую кишки. Другие органы, развивающиеся в период развития плода свиньи, такие как желчный пузырь, поджелудочная железа и селезенка, играют важную роль в общем процессе пищеварения, поскольку содержат пищеварительные ферменты, осуществляющие химическое расщепление пищи. После переваривания пищи и всасывания питательных веществ, остатки пищи проходят через толстую кишку, а твердые отходы выводятся через анус. Однако у плода свиньи продукты обмена веществ возвращаются к матери через пуповину, где и выводятся матерью. Остаточные отходы остаются у плода свиньи до рождения.
Ротовая полость плода свиньи начинает развиваться еще до рождения. Вздутые сосочки языка, содержащие вкусовые сосочки, облегчают обработку пищи после рождения. Эти вкусовые сосочки развиваются в период внутриутробного развития. У взрослых свиней насчитывается до 15 000 вкусовых сосочков, что значительно больше, чем у среднего человеческого языка, на котором их около 9 000. Анатомия зубов плода свиньи отличается от анатомии зубов взрослой свиньи. У плода свиньи развиваются молочные зубы (которые впоследствии заменяются постоянными зубами). Некоторые из них могут прорезаться еще в утробе матери, поэтому у некоторых плодов можно заметить наличие зубов. В зависимости от возраста плода свиньи, нормально наблюдать прорезывание третьего резца и клыка. Поскольку плоды свиньи все еще находились в утробе матери, зубы продолжают формироваться, что объясняет наличие полых непрорезавшихся зубов. Как и в анатомии зубов человека, общая анатомия зубов свиньи состоит из резцов, клыков, премоляров и моляров. У поросят может быть 28 зубов, а у взрослых свиней – 44.
Урогенитальные
Урогенитальная система плода свиньи схожа с системой взрослой свиньи, за исключением половых органов. Мочевыводящий тракт плода свиньи относительно хорошо развит и легко обнаруживается при вскрытии. Почки расположены позади брюшных органов и частично погружены в спинную стенку тела позвоночником. Мочеточники переносят мочу в мочевой пузырь – крупный мешковидный орган рядом с пуповинной артерией и веной – и далее в мочеиспускательный канал. Оттуда моча выводится наружу.
Женщина
Если плод свиньи – самка, то вентрально возле ануса будет наблюдаться мясистый вырост, называемый генитальным сосочком. Внутренняя репродуктивная система самки расположена под почками. Два мешковидных органа, прикрепленные к извилистым маточным трубам, – это яичники. Матка, переходящая во влагалище, находится в месте соединения маточных труб. Эта система может быть сложной для обнаружения, поскольку она небольшая и расположена очень дорсально и каудально по отношению к другим системам.
Мужчина
У самцов плодов свиней мочеполовое отверстие расположено позади пуповины. Увеличение за задними конечностями плода свиньи – это мошонка. Внутренняя репродуктивная система самца имеет два мошонoчных мешка, в которых, в зависимости от возраста плода свиньи, яички могут быть как развиты, так и неразвиты. Привиток эпидидимиса на яичке соединяется с семявыносящим протоком. Семявыносящий проток перекрещивает мочеточник и впадает в мочеиспускательный канал, который затем соединяется с пенисом, расположенным непосредственно позади кожи. Как и в женской репродуктивной системе, может быть сложно идентифицировать все части.