Сибирские ученые создают генотипы мясного скота, приспособленного к условиям региона

Химеры сельскохозяйственных животных

Что такое химера? В древнегреческой мифологии – это существо с головой и шеей льва, туловищем козы и хвостом дракона. В древние времена существовало множество легенд и поверий о необычном потомстве, которое могло бы быть получено путем скрещивания разнообразных видов животных: полулюдей, полулошадей, сфинксов (львов с человеческими головами). Наши предки пытались объяснить появление новых, неизвестных им ранее, животных, придумывая, чьими потомками они могли бы быть. Так имеется легенда о происхождении жирафа от верблюда и леопарда, и история, в которой страус считается потомком верблюда и воробья.

Собственно, из мифологии слово «химера» плавно перекочевало в биологию, где и стало обозначать организм, состоящий из генетически разнородных тканей. Впервые этот тер¬мин употребил в 1907 г. немецкий ботаник Г. Винклер для форм растений, полученных в результате сращения генетически различных клеток в один зародыш (первичный химеризм), либо путем трансплантации тканей, переливания крови и т.д. (вторичный химеризм).

А дальше начинается самое интересное! В В 1984 г. в Кембридже С. В. Фэбил получает потомство, построенное из клеток, несущих гены разных животных: козы и овцы. Полученная коза-овца или «ковца» унаследовала козьи рога и лохматую овечью шкуру.

Первый опыт получения химер в России принадлежит ученым ВИЖа. В 1997 году в экспериментальном хозяйстве в Дубровицах (Московская область) родился бык Ералаш, родителями которого стали сразу пять животных. Были использованы две коровы-донора и черно-пестрой породы, два быка — красной голштино-фризской и голландской . Новорожденный был создан на основе конструирования генотипа на ранних эмбрионах.

Из двух стельных коров были вымыты эмбрионы. Затем полученных эмбрионов разделили на две половинки и пересадили в третий эмбрион, из которого предварительно было удалено все содержимое. Таким образом, новый генотип нес наследственность четырех пород крупного рогатого скота. На заключительном этапе объединенный эмбрион был пересажен корове-реципиенту (пятое животное), которая и родила Ералаша. Он имел бело-красно-чёрную окраску. Этот бык за два с половиной года набрал вес более 700 кг.

Экономическаяэффективность промышленного скрещивания

Высокая эффективность промышленного скрещивания в значительной мере обуславливается повышенной жизнеспособностью и продуктивностью помесей вследствие проявления эффекта скрещивания. Использование этого биологического фактора не связано с дополнительными затратами и поэтому экономически выгоно. По эффективности промышленного скрещивания в скотоводстве проведено много научно-исследовательских работ (С.Д. Нуржанов, 1990, 1991; ИЛ. Заднепрянский, 1993; К.С.Халнязов, 1994; Р.С. Юсупов, 1997; В.В. Косилов, 1999; Ф.И. Акчуржа, 2000; Н.И. Востржов, 2000; Ф.Ф. Латыпов, 2002; А.И. Беляев, 2004; Э.Ф. Муфазалов, 2005; В.В. Ляшенко, 2006), в большинстве они подтверждают целесообразность этого метода, в увеличении производства и улучшении качества говядины.

При производстве мяса одним из наиболее важных экономических показателей является себестоимость произведенной продукции, уровень которой во многом определяется стоимостью израсходованных кормов в период выращивания, таблицы 41, 42.

Анализ полученных при учете данных свидетельствует, что в период от рождения до 6 месяцев затраты корма на 1 кг прироста живой массы были минимальными, 4,49-5,83 корм, ед./кг. С возрастом вследствие снижения интенсивности роста, наступление половой зрелости и усиления жироотложения в организме молодняка всех генотипов отмечено повышение затрат корма на единицу продукции. В то же время отмечалась тенденция лучшей оплаты корма продукцией помесными животными за весь период выращивания. Так, за 18,5 месяцев бычки бестужевской породы потребили на 1 кг прироста живой массы на 1,07 корм. ед. (15,4%) больше, чем трехпородные и на 0,71 корм. ед. (10,8,%), чем двухпородные, по телкам эта разница составляла — на 1,8 корм. ед. (22,3%) и 1,46 корм. ед. (17,7%).

В связи с более высокой продуктивностью помесных животных при меньших затратах кормов на единицу прироста расход питательных веществ на образование 1 кг туши и мякоти у них был значительно ниже, таблица 43.

Различная мясная продуктивность животных сравниваемых генотипов выразилась в неодинаковых затратах при выращивании в расчете на 1 животное и разной себестоимости производства говядины, таблица 44.

Наибольшая выручка получена от реализации помесных бычков, особенно трехпородных /4Б+ УлАА+УгШ: в среднем на 1 голову она составила 6146,7 руб., что больше по сравнению с бестужевскими бычкам на 2593 руб., двухпо-родными — 832 руб. и трехпородными Х/4Б+ ЛГ+УгШ -1450 руб.

Таким образом, использование скрещивания бестужевских и помесных коров и телок с бычками мясных пород свидетельствует о высокой эффективности производства говядины с использованием шаролезских производителей.

Особенности формирования мясной продуктивности у молодняка разных генотипов. Основным показателем мясной продуктивности скота является масса туши. Чем тяжелее туша, лучше ее морфологический и химический состав, тем больше получают от животных мяса высокого качества. Более полную характеристику мясной продуктивности скота дает оценка его по живой массе, массе туши, убойному выходу и качеству туши. Туши скота разного возраста, генотипа, неодинаковой упитанности различаются как соотношением мышечной, костной, жировой и соединительной тканями, так и удельным входом отрубов определенных сортов говядины, ГОСТ 7795-87, (В.И. Шляхтунов, А.И. Плященко, В.М. Илъкевич, 1979; В.И. Шляхтунов, 1984; М. Yoke, R.-D. Fahr, 1995; A.M. Сергеев, 1981; П.С. Сабиров, 1989; А. Хамидуллин, В. Серебрякова, 1999; Х.А. Амерханов, Д.Л. Левантин, 1999; СИ. Ижболдина, Л.А. Филиппова, . 2001; А.Ф. Крисанов, А.Н. Арилов, Н.Н. Горбачева, 2001; Э.Ф. Муфазалов, В.И. Косилов, 2002, 2005).

Популярные статьи  Лейкоз у коров

Убойный выход — один из основных показателей учета мясной продуктивности животных. Его определяют отношением массы туши с внутренним жиром к предубойной живой массе и выражают в процентах. В отличие от оценки по живой массе убойный выход отражает пропорции между статями тела животного. Величина его показывает, как сочетается масса туши и жира-сырца с массой других частей — головы, конечностей, внутренних органов и кожи. Чем тяжелее туша, тем выше убойный выход, меньше доля несъедобных частей, лучше характеризуется мясная продуктивность животного. Парная туша весит больше, чем охлажденная, примерно на 2-3%. Эта разница непостоянна и зависит от условий охлаждения, усушки, а также от качества туши. От молодых животных туши имеют больше потерь в связи с большим содержанием в тканях влаги. Жирные туши теряют в массе меньше, чем постные.

Методы

Селекционеры используют следующие способы получения новых видов: внутрипородное разведение (инбридинг), межпородное скрещивание (аутбритинг), гетерозис, испытание производителей по потомству и искусственное осеменение.

Инбридинг (близкородственное скрещивание) — в селекции животных применяют с целью сохранения и улучшения качеств породы. На практике проводится отбор лучших по производительности видов, и выбраковка не соответствующих требованиям пород.

Для инбридинга подбирают пары для скрещивания с тесными родственными связями: братья и сестры, родители и их потомство. Так получают гомозиготные виды, обладающие ценными качествами. Недостаток метода заключается в ослаблении животных, ухудшении адаптивных возможностей и устойчивости к заболеваниям.

Аутбритинг — неродственное скрещивание животных, относящихся к разным породам и видам. Этот способ скрещивания приводит к гетерозису. Цель метода – создание новых пород, которые поддаются в дальнейшем строгому отбору.

С помощью аутбритинга получена немецкая овчарка, которая используется во всех видах служб, отлично сложенная, легко поддается дрессировке.

Гетерозис — наблюдается при скрещивании представителей разных пород в первом поколении. Полученные животные имеют ряд преимуществ по сравнению с родительскими формами. Быстрее растут, дают больше молока или мяса. К примеру, после скрещивания 2 мясных видов кур получают бройлерных кур, способных эффективно набирать массу.

Испытание производителей по потомству — выбирают самцов у которых не проявляются определенные качества и скрещивают их с дочерями. Так проводится оценка качества полученного потомства в сравнении с материнскими.

Искусственное осеменение — метод применяют для оплодотворения самок семенем самых производительных самцов. Половые клетки сохраняют жизнеспособность при низкой температуре длительное время.

Этическая сторона вопроса

В 1997 году ЮНЕСКО выпустила Всеобщую декларацию о геноме человека и его правах, рекомендовав мораторий на генетическое вмешательство в зародышевую линию человека, а в декабре 2015 года на международном саммите по геномному редактированию человека изменение гаметоцитов и эмбрионов для генерации наследственных изменений у людей было объявлено безответственным.

Российское сообщество генетиков в большинстве своем считает, что такие эксперименты на данный момент преждевременны и требуют более глубокого исследования и обсуждений.

«Вопрос клонирования уже давно стоит на горизонте. Этично ли выращивать клонов, чтобы потом забирать их органы для трансплантации человеку… Большой вопрос. Само собой, это абсолютно нормально, что нет единой точки зрения, ведь смысл подобных дискуссий как раз в том, чтобы найти правильные формулировки и отрегулировать потенциально спасительное, но при этом очень опасное знание», — говорит Алевтина Федина.

Страх неизвестности

Вариантов развития событий в области генной инженерии существует множество, и далеко не все они изучены и, в принципе, известны. Поэтому они должны быть последовательно зафиксированы и регламентированы.

Естественно, больше всего опасений вызывают плохие сценарии развития событий. Как правило, все начинается с помощи людям и изобретения новых лекарств. Но потом человек может прийти к желанию сделать своего ребенка светловолосым и зеленоглазым или создать армию универсальных солдат, не боящихся боли и не ведающих страха.

Олег Долгицкий, социальный философ, отмечает, что современное общество настолько неоднородно в культурном и экономическом плане, что любые методы, способные существенно изменить геном, могут создать условия не только для классового, но и видового расслоения, где представители «первого мира» смогут существенно продлевать свою жизнь и не бояться никаких болезней, в отличие от менее богатых людей. Это является серьезнейшей почвой для конфликтов и столкновений.

Эксперты убеждены, что генная инженерия — это будущее медицины. Возможность избавить младенца от пожизненного гнета заболевания, излечить людей от рака, найти лекарство против ВИЧ — за всем этим будет стоять генная инженерия. При этом желание человека изменить, например, цвет глаз или предотвратить наследственное заболевание, несмотря на все риски, будет только расти. И похоже, что остановить этот процесс уже не представляется возможным.

Популярные статьи  Содержание КРС: способы, технологии выращивания, рацион питания и продуктивность

Технологии генной инженерии

Генная инженерия за короткий срок оказала огромное влияние на развитие различных молекулярно-генетических методов и позволила существенно продвинуться на пути познания генетического аппарата.

Так, появилась технология CRISPR — инструмент редактирования генома. В 2014 году MIT Technology Review назвал его «самым большим биотехнологическим открытием века». Он основан на защитной системе бактерий, которые производят специальные ферменты, позволяющие им защищаться от вирусов.

«Каждый раз, когда бактерия убивает вирус, она разрезает остатки его генома, будь то ДНК или РНК, и сохраняет их внутри последовательности CRISPR, как в архив. Как только вирус атакует снова, бактерия использует информацию из «архива» и быстро производит защитные белки Cas9, в которых заключены фрагменты генома вируса. Если вдруг эти фрагменты совпадают с генетическим материалом нынешнего атакующего вируса, Cas9 как ножницами разрезает захватчика, и бактерия снова в безопасности», — поясняет Алевтина Федина, медицинский директор Checkme.

Уникальное открытие состоялось в 2011 году, когда биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье обнаружили, что белок Cas9 можно обмануть. Если дать ему искусственную РНК, синтезированную в лаборатории, то он, найдя в «архиве» соответствие, нападет на нее. Таким образом, с помощью этого белка можно резать геном в нужном месте — и не просто резать, а еще и заменять другими генами.

Экономика инноваций

Черные дыры и генетические «ножницы»: итоги Нобелевской премии-2020

Теоретически, технология CRISPR может позволить редактировать любую генетическую мутацию и излечивать заболевание, которое она вызывает. Но практические разработки CRISPR в качестве терапии еще только в начальной стадии, и многое еще непонятно.

Есть и другие методы генной инженерии, например, ZFN и TALEN.

  • ZFN разрезает ДНК и вставляет туда заготовленный заранее новый фрагмент с помощью белков с ионами цинка (отсюда название — Zinc Finger Nuclease).
  • TALEN делает то же самое, только используя TAL-белки. Для обеих технологий приходится создавать отдельные белки, а это очень долгая работа, поэтому пока два этих метода особого применения не нашли.

Трансплантация эмбрионов и регулирование пола

Впервые опыты по регулированию пола ученые осуществили на шелкопрядах. Благодаря работам Б.Л. Астаурова и его последователя В. А. Струнникова, удалось увеличить количество мужских коконов в популяции и как результат, получить на 39% больше шелка.

В практике животноводства регулирование пола дает ощутимые преимущества. Так, для мясного скотоводства, актуальнее получение большего количества бычков, поскольку быки, при равном потреблении корма, дают на 10% больше мяса, чем телки. Для животноводов, занимающихся разведением молочных коров, разумеется, актуально получение подавляющего количества женских особей.

Изначальной идеей ученых было разделение спермиев, несущих женские и мужские половые хромосомы. Однако убедительных результатов опыты не дали. А вот методика трансплантации эмбрионов дает реальную возможность влиять на пол будущего потомства. Выявление пола проводится на основе анализа их кариотипа и удаления эмбрионов нежелательного пола. Этим методом удается правильно определить пол в 70% случаев.

В перспективе для целенаправленного получения особей желательного пола может быть применен метод микрохирургической замены X и У хромо¬сом. Манипуляции с отдельными хромосомами уже проводились на растениях и земноводных.

А вы знаете, как сократить потери веса скота перед убоем? Ответ здесь

Виды изменчивости в селекции животных

Изменчивость — различия, которые возникают между представителями одного или разных видов, прародителями и потомством, под воздействием генотипа и окружающей среды.

Выделяют два вида изменчивости:

  • наследственная — проявляется как изменение генетической информации потомков.
  • ненаследственная — проявляется изменением фенотипа под влиянием внешних факторов.

Наследственная изменчивость делится на мутационную и комбинативную.

Наследственная изменчивость

Мутационная изменчивость — возникает при воздействии на генетический материал мутагенных факторов. Они возникают спонтанно или в результате влияния температуры, радиации, химических веществ.

Комбинативная изменчивость — характеризуется особым сочетанием генов, которые переходят от родителей потомкам. Для получения новой породы изначально берут несколько пород, после скрещивания которых, в запланированной очередности, получают виды с желаемым набором генов.

Получение трансгенных животных

О продукции со страшной аббревиатурой ГМО (генно-модифицированный объект) сегодня слышал практически каждый, однако, далеко не всем известно, как же начали получать эти самые генно-модифицированные объекты.

Итак, с изобретением метода трансплантации эмбрионов, для генетиков и селекционеров открылись широкие возможности для манипуляций с разнообразным генетическим материалом. Животных, содержащих чужеродные гены, назвали трансгенными.

В 1982 году американским ученым Ричарду Палмитеру, Ральфу Брикстеру и их сотрудникам удалось первыми осуществить успешный перенос гена от одного вида животных другому. Чужеродные гены биологи внедряли непосредственно в оплодотворенную яйцеклетку капиллярной трубкой малого диаметра. Проводили манипуляцию после оплодотворения яйцеклетки на стадии пронуклиуса, когда происходит слияние ядер яйцеклетки и спермия. Сегодня способы переноса генов намного проще и прогрессивнее: ученые используют для этих целей вирусы или электрический ток.

Результатом эксперимента стала трансгенная мышь, в геном которой были внедрены гены гормона роста крысы. В результате, в сравнении с обычной мышью, «супермышь» с измененным геномом была вдове крупней. К тому же, росла в два раза быстрее обычных мышей. Сейчас ученые работают над созданием трансгенных животных других видов, пытаясь передать им свойства, улучшающие товарные качества мяса или молока и продуктивность.

Популярные статьи  Описание и основные параметры свиней породы Пьетрен

Изменение ДНК человека

Первые клинические испытания методов генной терапии были предприняты 22 мая 1989 года с целью генетического маркирования опухоль-инфильтрующих лимфоцитов в случае прогрессирующей меланомы.

14 сентября 1990 года в Бетесде (США) четырехлетней девочке, страдающей наследственным иммунодефицитом, обусловленным мутацией в гене аденозиндезаминазы (АDA), были пересажены ее собственные лимфоциты.

Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови с помощью модифицированного вируса, в результате чего клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через шесть месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.

После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения различных заболеваний. Уже сегодня с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию и некоторые виды онкологии.

Генная терапия

Генная терапия — введение, удаление или изменение генетического материала, в частности ДНК или РНК, в клетке пациента для лечения определенного заболевания.

Существует три основных стратегии использования генной терапии:

  1. Замена мутировавшего гена, вызывающего заболевание, здоровой копией.
  2. Инактивация или «выбивание» мутировавших генов, которые функционируют неправильно.
  3. Введение нового гена в организм, помогающего бороться с болезнью.

Наиболее часто применяемый метод включает вставку «терапевтического» гена для замены «ненормального» или «вызывающего болезнь».

В 2015 году впервые была проведена процедура изменения ДНК человека с целью продления молодости клеток, когда американке Элизабет Пэрриш 44 лет ввели в организм препарат, влияющий на ДНК, а в 2018 году китайский ученый Хэ Цзянькуй заявил, что с его помощью у двух детей-близнецов якобы изменены гены для выработки у них иммунитета к вирусу ВИЧ, носителем которого являлся их отец.

Экономика инноваций

Почему в Китае популярны детские ДНК-тесты для определения вундеркиндов

Все это, с одной стороны, выглядит грандиозно и обнадеживает, но с другой, — вызывает опасения, ведь генетические манипуляции, теоретически, возможно использовать не только в благих и мирных целях.

После эксперимента с ДНК близнецов в Китае, ЮНЕСКО выступила с инициативой о запрете изменения генов у новорожденных до того момента, пока достоверно не будет доказана безопасность таких манипуляций.

История развития

Истоки

Основы классической генетики были заложены в середине XIX века благодаря экспериментам чешского-австрийского биолога Грегора Менделя. Открытые им на примере растений принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам в 1865 году, к сожалению, не получили должного внимания у современников, и только в 1900 году Хуго де Фриз и другие европейские ученые независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследственности.

Параллельно с этим шел процесс формирования знаний о ДНК. Так, в 1869 году швейцарский биолог Фридрих Мишер открыл факт существования макромолекулы, а в 1910 году американский биолог Томас Хант Морган обнаружил на основе характера наследования мутаций у дрозофил, что гены расположены линейно на хромосомах и образуют группы сцепления. В 1953 году было сделано важнейшее открытие — американец Джон Уотсон и британец Фрэнсис Крик установили молекулярную структуру ДНК.

На подъеме

К концу 1960-х годов генетика активно развивалась, а ее важными объектами стали вирусы и плазмиды. Были разработаны методы выделения высокоочищенных препаратов неповрежденных молекул ДНК, плазмид и вирусов, а в 1970-х годах был открыт ряд ферментов, катализирующих реакции превращения ДНК.

Генная инженерия как отдельное направление исследовательской работы зародилась в США в 1972 году, когда в Стэнфордском университете ученые Пол Берг, Стэнли Норман Коэн, Герберт Бойер и их научная группа внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli), то есть создали первую рекомбинантную ДНК.

Техника ПЦР была впервые разработана в 1980-х годах американским биохимиком Кэри Маллисом. Будущий лауреат Нобелевской премии по химии (1993 года), обнаружил в специфический фермент — ДНК-полимеразу, который участвует в репликации ДНК. Этот фермент буквально считывает отрезки цепи нуклеотидов молекулы и использует их в качестве шаблона для последующего копирования генетической информации.

Новая эра

В 1996 году методом пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки на свет появилось первое клонированное млекопитающее — овца Долли. Это событие стало революционным в истории развития генной инженерии, потому что впервые стало возможным серьезно говорить о создании клонов и выращивании живых организмов на основе молекул.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий