Proč krávy nemrznou?

Vědci z Federálního výzkumného centra Ústavu cytologie a genetiky SB RAS pod vedením profesora Royal Veterinary College (UK) Denise Larkina již několik let aktivně studují genetické faktory odolnosti vůči chladnému klimatu u původních ruských plemen skotu. let.

V důsledku dlouhých procesů přirozené a umělé selekce se objevilo několik místních plemen skotu, dobře přizpůsobených místnímu klimatu. Jsou dobře přizpůsobeni místním podmínkám, ale nejsou vysoce produktivní. Proto v poslední době na celém světě probíhá aktivní proces nahrazování těchto místních plemen hospodářských zvířat několika mezinárodními plemeny, jejichž produktivita je mnohem vyšší.

“Bohužel velmi často, když jsou tato plemena přenesena do nových podmínek stanoviště, jejich produktivita znatelně klesá a nastávají problémy s aklimatizací,” poznamenává Denis Larkin.

Například holštýnské plemeno, které se dnes chová v desítkách zemí světa, bylo původně vyšlechtěno v Holandsku. Proto se tato zvířata nejlépe cítí při teplotách vzduchu od +5 do +20°C. Ve většině ruských regionů jsou však po značnou část roku teploty vzduchu mnohem nižší, což negativně ovlivňuje zdraví velmi drahých chovných zvířat. Mnoho domácích chovů hospodářských zvířat (zejména ve východní části země) čelí tomuto problému.

To neznamená, že tento problém je neřešitelný: moderní biotechnologie umožňují rychle přenést unikátní genetické mutace, které vznikly nebo byly vybrány z místních plemen hospodářských zvířat v procesu adaptace na místní prostředí, do genomů mezinárodních vysoce produktivních plemen, aby se zachovaly jejich vynikající vlastnosti v nových podmínkách. Ale pro úspěšnou aplikaci těchto technologií je nejprve nutné najít místní plemena, která mají sadu takových mutací a identifikovat specifické geny odpovědné za mrazuvzdornost těla zvířete. To je práce, kterou dělá zmíněná skupina novosibirských genetiků.

„Nejseverněji položené plemeno skotu na světě, Jakut, má fenomenální adaptaci na chlad, jehož chovné centrum se nachází poblíž severního pólu chladu,“ řekl vedoucí výzkumný pracovník Federálního výzkumného centra Ústavu cytologie a genetiky SB RAS. , Ph.D. Nikolay Yudin.

Analýza DNA jakutských krav na více než sto tisících pozicích umožnila vědcům identifikovat jedinečné oblasti jejich genomu, které mohou přímo souviset s adaptací na chladné klima. Například byly identifikovány jasné stopy selekce v oblasti genu odpovědného za vnímání signálů bolesti a chladu nervovými buňkami. Mutace tohoto genu u lidí způsobují dědičné onemocnění doprovázené neschopností vnímat bolest a teplotu prostředí. A jakutským kravám pravděpodobně snížená citlivost na nízké teploty pomáhá klidně snášet mrazy až do -50 °C.

Vědci nedávno provedli experiment ke studiu genetické adaptace na extrémní chlad ve dvou stech sibiřských Herefordů v oblasti Altaj. K tomu bylo pár dní před vypuknutím extrémních mrazů podle předpovědi počasí každému zvířeti do zvukovodu vloženo a tam upevněno teplotní čidlo. Dva týdny se každých 15 minut přenášela informace o teplotě uvnitř ucha ze senzoru přes internet do počítače v 300 km vzdálené laboratoři v Novosibirsku. Pokud byla kráva studená, teplota v uchu se snížila. Poté těmto zvířatům odebrali krev, extrahovali DNA, analyzovali stejných sto tisíc pozic a porovnali je s výsledky pozorování teploty. Díky tomu byly identifikovány dva geny, které jsou spojeny s udržováním tělesné teploty v chladu. Protein kódovaný jedním z těchto genů přenáší excitační signály mezi nervovými buňkami v termoregulačním centru v mozku.

V současné době výzkum pokračuje, ale nyní vědci neanalyzují jednotlivé pozice v genomu, ale kompletní sekvence DNA (genomy) původních ruských plemen skotu. To umožní identifikovat nové genetické markery odolnosti vůči chladu a využít je v chovatelské práci našich chovatelů hospodářských zvířat.

Osvědčení

Jakutský skot je místní plemeno skotu na území Republiky Sakha (Jakutsko). Má velmi unikátní genofond, ostře odlišný od většiny světových plemen hospodářských zvířat. Současná populace je asi 2,5 tisíce zvířat.

Hereford je jedno z celosvětově nejrozšířenějších masných plemen skotu, původně chované ve Velké Británii. Od 1970. do 80. let XNUMX. století bylo na Sibiři chováno několik vnitroplemenných typů herefordů, dobře přizpůsobených místním podmínkám.

Genom je soubor dědičného materiálu uloženého ve formě DNA (u některých virů RNA) v buňkách těla. Genom obsahuje informace nezbytné k vybudování a udržení fungování buňky. Informace je zaznamenána na DNA jako sekvence čtyř nukleotidů (adenin, guanin, thymin a cytosin). Sekvence nukleotidů v DNA u různých zvířat se mohou v důsledku mutací měnit.

Informace a fotografie poskytla tisková služba Federálního výzkumného centra ICG SB RAS