Las gallinas ( Gallus gallus domesticus ) y sus huevos se han utilizado ampliamente como modelos de investigación a lo largo de la historia de la biología. Hoy en día continúan sirviendo como un modelo importante para la biología humana normal, así como para los procesos de enfermedades patológicas.
La fascinación humana por la gallina y su huevo está tan profundamente arraigada en la historia que es difícil decir exactamente cuándo comenzó la exploración aviar. Ya en el año 1400 a. C., los antiguos egipcios incubaban artificialmente huevos de gallina para propagar su suministro de alimentos. La gallina en el huevo en desarrollo aparece por primera vez en la historia escrita después de llamar la atención del famoso filósofo griego Aristóteles , alrededor del año 350 a.C. Cuando Aristóteles abrió huevos de gallina en distintos momentos de la incubación, observó cómo el organismo cambiaba con el tiempo. A través de sus escritos de Historia Animalium , introdujo algunos de los primeros estudios de embriología basados en sus observaciones de la gallina en el huevo.
Aristóteles reconoció similitudes significativas entre el desarrollo humano y el del pollo. A partir de sus estudios del polluelo en desarrollo, pudo descifrar correctamente el papel de la placenta y el cordón umbilical en el ser humano.
La investigación sobre pollitos del siglo XVI modernizó significativamente las ideas sobre la fisiología humana. Los científicos europeos, entre ellos Ulisse Aldrovandi , Volcher Cotier y William Harvey , utilizaron el polluelo para demostrar la diferenciación de tejidos , refutando la creencia generalizada de la época de que los organismos estaban "preformados" en su versión adulta y sólo crecían durante el desarrollo. Se reconocieron distintas áreas de tejido que crecieron y dieron lugar a estructuras específicas, incluido el blastodermo u origen del polluelo. Harvey también observó de cerca el desarrollo del corazón y la sangre y fue el primero en notar el flujo direccional de la sangre entre venas y arterias. El tamaño relativamente grande del polluelo como organismo modelo permitió a los científicos durante este tiempo realizar estas importantes observaciones sin la ayuda de un microscopio.
El uso cada vez mayor del microscopio, junto con una nueva técnica a finales del siglo XVIII, reveló el polluelo en desarrollo para un examen de cerca. Al hacer un agujero en la cáscara del huevo y cubrirlo con otro trozo de cáscara, los científicos pudieron mirar directamente el interior del huevo mientras continuaba desarrollándose sin deshidratarse. Pronto los estudios del polluelo en desarrollo identificaron las tres capas germinales embrionarias : ectodermo , mesodermo y endodermo , dando origen al campo de la embriología .
La respuesta huésped versus injerto se describió por primera vez en el embrión de pollo. James Murphy (biólogo) (1914) descubrió que los tejidos de rata que no podían crecer en pollos adultos sobrevivían en el polluelo en desarrollo. En un animal inmunocompetente , como el pollo maduro, las células inmunitarias del huésped atacan el tejido extraño. Dado que el sistema inmunológico del pollito no funciona hasta aproximadamente el día 14 de incubación, puede crecer tejido extraño. Finalmente, Murphy demostró que la aceptación de injertos de tejido era específica del huésped en animales inmunológicamente competentes. [1] [2]
Alguna vez cultivar virus fue técnicamente difícil. En 1931, Ernest Goodpasture y Alice Miles Woodruff desarrollaron una nueva técnica que utilizaba huevos de gallina para propagar un virus de la viruela. [3] Aprovechando su éxito, el polluelo se utilizó para aislar el virus de las paperas para el desarrollo de vacunas y todavía se utiliza para cultivar algunos virus y parásitos en la actualidad.
La capacidad de los nervios embrionarios de pollo para infiltrarse en un tumor de ratón sugirió a Rita Levi-Montalcini que el tumor debía producir un factor de crecimiento difusible (1952). Identificó el factor de crecimiento nervioso (NGF), lo que condujo al descubrimiento de una gran familia de factores de crecimiento que son reguladores clave durante el desarrollo normal y los procesos patológicos, incluido el cáncer. [4]
El pollo adulto también ha hecho importantes contribuciones al avance de la ciencia. Al inocular pollos con la bacteria del cólera (Pasteurella multocida) a partir de un cultivo demasiado crecido y, por tanto, atenuado, Louis Pasteur produjo la primera vacuna atenuada derivada de laboratorio (década de 1860). Grandes avances en inmunología y oncología continuaron caracterizando el siglo XX, por lo que le debemos al modelo del pollo.
Peyton Rous (1879-1970) ganó el premio Nobel por descubrir que la infección viral del pollo podía inducir sarcoma (Rous, 1911). Steve Martin continuó este trabajo e identificó un componente de un retrovirus de pollo, Src, que se convirtió en el primer oncogén conocido. J. Michael Bishop y Harold Varmus con sus colegas (1976) extendieron estos hallazgos a los humanos, demostrando que los oncogenes que causan cáncer en los mamíferos son inducidos por mutaciones en protooncogenes. [5] [6]
Los descubrimientos en pollos finalmente dividieron la respuesta inmune adaptativa en respuestas de anticuerpos (células B) y mediadas por células (células T). No se pudo inducir a los pollos a los que les faltaba la bolsa , un órgano cuya función se desconocía en ese momento, para que produjeran anticuerpos. A través de estos experimentos, Bruce Glick dedujo correctamente que la bolsa era la responsable de fabricar las células que producían anticuerpos. [7] Las células de Bursa se denominaron células B de Bursa para diferenciarlas de las células T derivadas del timo.
El embrión de pollo es un modelo único que supera muchas limitaciones al estudiar la biología del cáncer in vivo. La membrana corioalantoidea (CAM), un tejido extraembrionario bien vascularizado ubicado debajo de la cáscara del huevo, tiene una historia exitosa como plataforma biológica para el análisis molecular del cáncer, incluida la oncogénesis viral , [8] carcinogénesis , [9] xenoinjerto tumoral , [ 1] [10] [11] [12] [13] angiogénesis tumoral , [14] y metástasis del cáncer . [15] [16] [17] [18] Dado que el embrión de pollo es naturalmente inmunodeficiente, la CAM apoya fácilmente el injerto de tejidos normales y tumorales. [18] La CAM aviar respalda con éxito la mayoría de las características de las células cancerosas, incluido el crecimiento, la invasión, la angiogénesis y la remodelación del microambiente.
El genoma de Gallus gallus fue secuenciado mediante secuenciación de escopeta de Sanger [19] y mapeado con un extenso mapeo físico basado en contiges BAC. [20] Existen similitudes importantes y fundamentales entre los genomas humano y de pollo. Sin embargo, las diferencias entre los genomas humanos y de pollo ayudan a identificar elementos funcionales: los genes y sus elementos reguladores, que tienen más probabilidades de conservarse en el tiempo. La publicación del genoma del pollo permite la expansión de técnicas transgénicas para avanzar en la investigación dentro del sistema modelo de pollo. [ cita necesaria ]