Lo studio dell'embrione di pollo ha rappresentato per decenni un pilastro fondamentale della ricerca biologica, evolvendosi da semplice modello di osservazione a cuore di sofisticate sperimentazioni tecnologiche. Grazie alla sua accessibilità e alla possibilità di monitorare lo sviluppo in un ambiente esterno all’organismo materno, l’uovo di pollo continua a essere un catalizzatore di innovazioni scientifiche, che spaziano dalla bioingegneria alla riflessione etica e filogenetica.
La frontiera dei sistemi 'Embryo-on-a-Chip'
I 'lab-on-a-chip', che miniaturizzano le diverse funzioni che si possono svolgere in laboratorio in un singolo chip, hanno segnato importanti progressi nel corso degli ultimi 20 anni. Tuttavia finora non era stato ancora sviluppato un 'embrione su chip', a causa della difficoltà di condensare tanti fattori chiave per la vita all'interno di un 'lab on a chip'. Ora due scienziati del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'Università Tsinghua di Pechino, hanno sviluppato un metodo per fabbricare un mini-ambiente trasparente e morbido, che corrisponde nella forma e nella curvatura ad un vero e proprio guscio d'uovo.
"L'ideale - commenta all'Adnkronos Salute il genetista Giuseppe Novelli, rettore dell'Università di Roma Tor Vergata - per seguire lo sviluppo dell'embrione di un pollo. Si tratta di una ricerca davvero interessante, con molte potenziali ricadute per la ricerca". Il team di Liu Jing e Lai Yiyu illustra la creazione dell'embrione su chip sulla rivista 'Science China Technological Sciences'. La caratteristica più importante di un Lab-on-a-chip classico è la possibilità di eseguire analisi chimiche e test in un dispositivo miniaturizzato. L'uovo su chip punta invece a ospitare un sistema biologico in un dispositivo in miniatura. Il sistema in 3D, realizzato con un nuovo materiale biocompatibile, apre la strada a studi in vivo per biologi e scienziati clinici.
Tossicologia e valutazione dello sviluppo embrionale
L'utilizzo di embrioni di pollo come sistema modello permette di condurre analisi tossicologiche di precisione. Lo scopo del lavoro è stato quello di valutare il potenziale tossico e teratogeno di nanoparticelle (Np) lipidiche solide (SLN) e Np di biossido di titanio (Ti02-Np) ed ossido di zinco (Zn0-Np), attualmente impiegate in campo farmaceutico e/o cosmetico con diverse applicazioni. Il potenziale tossico e teratogeno è stato valutato in embrioni di pollo, previa iniezione nel sacco del tuorlo delle sospensioni di Np.
Gli studi sono stati effettuati utilizzando due diversi setup sperimentali:
- Exp1: Uova fecondate di pollo sono state incubate a 38 °C ed ad una umidità relativa del 60% per 16 ore dopo di che sono stati iniettati 100 microL di sospensione e l’embrione è stato incubato per ulteriori 30 ore. La tossicità è stata stimata valutando sia la mortalità che il numero di somiti rispetto ai gruppi di controllo.
- Exp2: Uova fecondate di pollo sono state iniettate con 100 microL di sospensione dopodiché l’embrione è stato incubato a 38 °C e ad una umidità relativa del 60% per 12 giorni. Gli embrioni così trattati sono stati sacrificati, spellati e colorati in toto utilizzando una doppia colorazione per ossa e cartilagini (alizarin red S e alcian blue).
Etica, dolore e nuove tecnologie avicole
Un tema di estrema attualità riguarda la percezione del dolore negli embrioni. Lo studio completo, commissionato dal Ministero federale tedesco dell’alimentazione e dell’agricoltura, ha rivelato che la percezione del dolore negli embrioni di pollo inizia al 13° giorno di incubazione. Lo studio approfondito si è concentrato su tre fasi, analizzando le risposte cardiovascolari, l’attività neuronale elettroencefalica e i movimenti embrionali. I risultati hanno rivelato che l’attività cerebrale significativa inizia al 13° giorno, segnando il possibile inizio della percezione del dolore, differendo da studi precedenti.
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In risposta a tali risultati, la Germania ha modificato il divieto sull’interruzione dell’incubazione, inizialmente fissato al settimo giorno, estendendolo al 13° giorno. Ogni anno, nell’UE, quasi 330 milioni di pulcini maschi di un giorno vengono uccisi negli incubatoi. Mentre le femmine vengono allevate per la produzione di uova, i maschi sono considerati indesiderabili sia nel settore delle uova che in quello della carne, a causa della loro crescita lenta e della limitata resa in carne all’età della macellazione. In risposta a questa pratica non etica, Francia, Germania e Italia hanno preso l’iniziativa di reinventare l’industria avicola promulgando leggi che vietano l’abbattimento dei pulcini maschi.
Con il divieto di abbattere i pulcini, gli incubatoi si stanno orientando verso le tecnologie avanzate in grado di determinare il sesso degli embrioni all’interno delle uova. Le metodologie si sono divise in due, quelle che prevedono l’estrazione di campioni e quelle senza contatto. Le prime prevedono analisi basate su fluidi, che determinano il sesso degli embrioni di pollo attraverso test di laboratorio sul DNA embrionale. I metodi senza contatto, come la misurazione iperspettrale o la combinazione di IA e risonanza magnetica (MRI), non disturbano lo sviluppo dell’embrione e non influiscono sulla sua schiusa.
Critica alla Legge Biogenetica e prospettive evolutive
Spesso, quando si discute di embrioni, si cade in equivoci storici sulla biologia dello sviluppo. Immaginate che qualcuno parli alle vostre spalle, a vostra insaputa, di un episodio della vostra vita accaduto il mese scorso, ma che, nel narrare il vostro comportamento durante quell'evento di un mese fa, vi descriva come eravate all'età di 3 anni. L'episodio che stanno narrando è realmente accaduto, ma la persona che ne è protagonista sarebbe un'invenzione, dato che un mese fa voi non avevate 3 anni! Questo esempio paradossale è la metafora del modo con cui sovente gli anti-evoluzionisti parlano delle tematiche interne alla teoria evoluzionista darwiniana.
Negli ultimi decenni è di moda riferirsi al cosiddetto "evo-devo", branca della biologia che studia i legami tra evoluzione ed ontogenesi. La "Legge Biogenetica Fondamentale", un tipico prodotto del positivismo di 150 anni fa, sosteneva l'esistenza di una relazione lineare e diretta tra le fasi dello sviluppo embrionale e le "fasi" della loro evoluzione, affermando che "L'Ontogenesi Ricapitola la Filogenesi".
Tuttavia, tale visione è ampiamente superata:
- Lo sviluppo embrionale NON conserva affatto le caratteristiche adulte degli antenati. Anche se ad un certo punto dello sviluppo embrionale umano si osservano strutture faringee omologhe agli archi branchiali dei pesci attuali, ciò non significa che nel passato sia esistito un "pesce" simile ad un embrione umano.
- La falsificazione del punto precedente demolisce l'idea di una scala lineare. Nuove forme biologiche possono evolvere rapidamente proprio perché nuovi stadi embriologici possono comparire in qualunque fase del processo ontogenetico.
- L'evoluzione è un complesso sistema di ramificazioni, non una serie di linee parallele.
Siccome l'ontogenesi NON ricapitola la filogenesi, l'embrione del pollo non è un piccolo Velociraptor potenziale. Velociraptor non è un antenato diretto del pollo, ma un suo parente prossimo lungo la serie di ramificazioni dell'albero dei dinosauri theropodi maniraptori. Lo studio moderno della biologia deve guardare oltre le vecchie teorie del XIX secolo, abbracciando la complessità della sistematica filogenetica, della genetica e dell'embriologia che la Scienza ha già sepolto e superato da molti decenni. L'embrione di pollo, lungi dall'essere una reliquia di passate epoche, è un organismo vivente complesso, protagonista delle sfide tecnologiche ed etiche che definiscono la scienza contemporanea.