Геномная селекция стучится в наши ворота

Белорусские специалисты начали осваивать технологии геномной селекции

Если мы не начнем незамедлительно, догнать зарубежных лидеров в животноводстве будет крайне сложно
Дети, к сожалению, не всегда наследуют лучшие качества своих родителей, а потомство выдающихся животных – еще реже. «На детях гениев природа отдыхает!» — с сожалением констатировал знаменитый философ Средневековья Эразм Роттердамский. Это в одинаковой степени относится к людям и к животным.

Каждый владелец коровы и селекционер желают знать, какое потомство они получат от своих животных, какой генетический потенциал будет в следующем поколении телок. До недавнего времени единственной возможностью определить потенциальную продуктивность телок оставалась родословная и оценка по качеству их потомства. При рождении животного его будущее определяют только по родословной. Но по точности прогноза этот способ ненамного превосходит гадание на кофейной гуще. Еще труднее таким образом предсказать, какое потомство даст в будущем новорожденный племенной бычок. Убедиться, насколько сбылись ожидания, можно не раньше чем через пять лет, когда полученные от него телки начнут лактацию. Один из родоначальников научной селекции английский скотозаводчик Чарльз Колинг как-то сказал в сердцах: «Легче найти сотню людей, способных занять пост премьер-министра Англии,  чем   правильно   оценить качества одного породистого быка».

В НАЧАЛЕ ХХI века в селекционном деле произошла подлинная революция, последствия которой могут иметь фантастические результаты. Ей предшествовала расшифровка генома человека. Поскольку далеко не все читатели посвящены в сущность этого открытия, стоит сказать о нем подробнее.

Геном – совокупность наследственного материала, закодированная в клетке всякого живого существа. При формировании наследственной информации природа использовала всего лишь четыре нуклеотида, а ученые по первым их буквам записали генетический код. Всего четырьмя латинскими буквами: A, C, G и T. Но их вариации поистине бесконечны. В генетическом коде даже невидимой глазом бактерии 2,5 миллиона букв, ровно столько в романе Льва Толстого «Война и мир». Число букв в геноме человека – 6 миллиардов, столько букв содержится во всех книгах библиотеки в Ясной Поляне.

Прочитав волшебную книгу под названием «Геном», можно заглянуть не только в далекое прошлое человека – вплоть до 5 тысяч лет назад, проследив все хитросплетения его рода, но и узнать, каким будет потомство. В связи с этим кардинально меняется парадигма медицины, ветеринарии, генетики, селекции, биологии в целом. В настоящее время одну и ту же болезнь у разных людей лечат стандартным набором лекарств, хотя каждый организм уникален. Следовательно, и реагирует на них по-разному. Теперь появляется возможность еще на стадии рождения ребенка предсказать, какие недуги ожидают его в преклонном возрасте, и не допустить их, подбирая индивидуальные средства. До неузнаваемости изменится и социальная жизнь. Ученые предсказывают, что в ближайшие годы каждый человек будет приходить к доктору на прием с дисконтной карточкой типа банковской, с полной информацией о его геноме, всей его медицинской жизненной историей. Если вас, например, станет беспокоить сердце, достаточно будет с помощью мобильного телефона сделать кардиограмму, отослать ее в медицинский центр и точно так же по мобильной связи получить рекомендацию, что нужно принять.


Чтобы заглянуть в таинственную лабораторию природы, человечеству понадобились тысячи лет. Геном человека расшифрован учеными всего 13 лет назад. Тем самым получен ключ и для прочтения таинственного генетического кода животных. В 2004 году секвенирован геном коровы, и около десяти лет назад уже начаты работы по геномной оценке быков. 

В каждом из трех миллиардов нуклеотидов (наименьший элемент в структуре ДНК) закодирована информация обо всем организме коровы и ее отличиях от других животных той же породы. Для того чтобы получить к ней доступ, достаточно взять у коровы образец крови, шерсти, тканей или семени быка, из которых извлекается молекула ДНК. После этого с помощью специальных лабораторных исследований анализируется уникальное содержание ее нуклеотидов.

Что дает селекционерам знание генома коровы и быка? До настоящего времени в основе селекции молочного скота в нашей стране, как и прежде, лежит учет фенотипических показателей подконтрольных животных – данных экстерьера, величины удоев, процентного содержания в молоке жира, белка и так далее. Сопоставляя эти характеристики со стандартными показателями сверстниц, оценивают возможный генетический потенциал разводимого поголовья. То есть исследования селекционеров ведутся от фенотипа к генотипу. 

Геномная оценка позволяет развернуть этот процесс в обратном направлении – от генотипа к фенотипу. Иначе говоря, селекционеры получают возможность более эффективно изменять фенотип животного, улучшать его признаки. И в конечном итоге значительно повышать продуктивность крупного рогатого скота — племенной работы. 

Нужно также иметь в виду, что использование геномной оценки не отменяет традиционные методы селекции, а дополняет их. Достоверность оценки по родословной при рождении животного примерно 30 процентов, тогда как по геному – 70 процентов. А оценка по качеству потомства хотя и более достоверная, но может быть известна минимум через пять лет. Сочетание этих двух методов позволяет довести точность оценок до 82—96 процентов. Не менее важно: значительно сокращаются сроки улучшения молочного стада. Чтобы выявить, насколько ценен племенной бычок, не нужно пять лет — требуются всего лишь часы. Это позволяет значительно расширить линейку отбора быков и, не затрачивая средства на их содержание, произвести селекцию – животных с выдающимися показателями использовать для воспроизводства стада, а остальных не допускать к размножению.

В статье, рассчитанной на широкую читательскую аудиторию, вряд ли имеет смысл вникать в тончайшие нюансы технологии геномной оценки животных. Замечу лишь, что она проводится с помощью генетических маркеров – отдельных участков ДНК, которые сохраняются в неизменном виде в течение сотни лет и стабильно передаются по наследству в связке с определенными генами или группой генов. У крупного рогатого скота их несколько сотен тысяч. Но оптимален для практической селекции набор из 54 тысяч маркеров (снипов), определяемых с помощью спецоборудования, приборов и реагентов в лабораториях. Он размещается на чип-матрице. Для генотипизации чип сопоставляется с ДНК животного. Различия, имеющиеся между чипом и ДНК, обрабатываются специальной компьютерной программой, и получают генотип каждого животного по 54 тысячам участков генов.


ЗА ГЕНОМНОЙ селекцией – будущее животноводства. На Западе это поняли сразу же после расшифровки генома животных. И без промедления приступили к созданию недорогих систем его анализа и внедрения в практику. Выделенное слово имеет принципиальное значение. На прочтение генетического текста человека потребовалось… 6 миллиардов долларов США. А стоимость одного теста животного теперь составляет от 200 до 400 долларов США. Со временем она будет уменьшаться и постепенно станет доступной практически каждому хозяйству.

В США и Канаде действует около десяти проектов по исследованию фундаментальных основ геномной селекции и практическому применению этих технологий в животноводстве. В число стран, где геномная селекция отнесена к разряду стратегических направлений развития животноводства, кроме США и Канады, относятся также Франция, Германия, Великобритания, Дания, Нидерланды, Финляндия, Швеция и другие. В общей сложности на это тратятся миллиарды долларов.

Практическое применение технологий геномной селекции начинается с создания референтной базы быков, оцененных по качеству потомства. Как минимум она должна состоять из 5—6 тысяч животных. От того, насколько точно и качественно сформирована эта группа, зависят результаты всей последующей работы. Чтобы получить максимальный эффект, зарубежные селекционеры объединяют усилия. Общие референтные базы имеются в США и Канаде, в шести странах Европы, и в каждой из них десятки тысяч животных. Россия тоже начинает двигаться в этом направлении. По заказу Департамента животноводства и племенного дела Минсельхоза РФ ученые разработали «дорожную карту» по развитию и использованию геномной селекции.

В Беларуси пока делают только первые и весьма робкие шаги. Не стану утверждать, что нет понимания важности геномной селекции. Но все внимание руководства отрасли отвлечено на решение неотложных практических проблем, которых в молочном животноводстве предостаточно. Это многое объясняет. Но бездеятельность в использовании новых генетических технологий не может быть оправдана. Игнорируя (или откладывая на потом) решение стратегических задач, мы напоминаем неопытного велосипедиста, который, опасаясь упасть, смотрит на колесо. И обязательно падает! Потому что для безопасной езды нужно смотреть вперед, вовремя замечая извилины и ухабы дороги, которые на ней встречаются.

Чтобы не остаться за бортом мирового рынка племенной продукции, внедрение технологий геномной селекции, в том числе создание референтной базы животных, нужно начинать незамедлительно! Ясно, догнать зарубежных лидеров молочного скотоводства будет крайне сложно. Чтобы хотя бы сократить разрыв, нужно не менее пяти-шести лет. При этом они ведь тоже не будут стоять на месте.

Геном открыл только незначительную часть своих тайн. Мы не научились пока в полной мере использовать даже те сведения, которые уже имеются. А они затрагивают лишь небольшую видимую часть этого таинственного «айсберга». Впрочем, осознание истинного положения в отрасли полезнее витания в облаках. Геномная селекция – тот «локомотив», который позволит молочному животноводству ускорить движение вперед. Надо лишь поставить ее во главу нашей политики в области сельского хозяйства и консолидировать все занятые в этом деле силы. 

НЕСКОЛЬКО лет назад мы привезли из Канады эмбрионы, полученные от высокоценных быков и коров-доноров. И пересадили телкам-реципиентам. Получили от них потомство, в том числе четыре бычка. Взяли у них генетический материал в виде пучка шерсти, положили в конверт и отправили в Канаду. Там провели геномную оценку. Она оказалась разной. Сравнили ее с популяцией быков голштинской породы Канады. Несмотря на то что эмбрионы получены несколько лет назад (то есть интервал между поколениями увеличился), уровень белорусских бычков на момент их рождения оказался выше среднего. На наш взгляд, в Беларуси им нет равных, для нас они – великие. Лучшего бычка мы отправили на станцию по производству семени. И он уже производит высокоценный генетический материал.

Госплемпредприятия идут по другому пути: закупают за рубежом геномно оцененных бычков. Привозят их в Беларусь и получают сперму. Это тоже шаг в правильном направлении. Но не самый эффективный. Во-первых, их покупают ничтожно мало. Во-вторых, никто ни в США, ни в Канаде, ни в Голландии или другой стране не продаст выдающегося быка. Их не так много. И таких животных стремятся использовать на собственных рынках. Если говорить прямо, нам продают своего рода неликвид – тех бычков, которые не соответствуют самому высокому уровню канадско-американской или европейской популяции. Поэтому предпочтительнее все же закупать не молодых животных, а сперму высокоценных быков, геномно оцененных, и на их основе создавать собственные племенные стада – «нуклиусы». 

К СОЖАЛЕНИЮ, далеко не все, кто определяет пути развития молочного животноводства, осознают это, предпочитая более простой путь. В страну завозится лишь 3 процента высокоценного генетического материала — семени из-за рубежа, в том числе от геномно оцененных быков. Вместо того чтобы всячески поощрять инициативу передовых хозяйств страны, им иногда под различными благовидными предлогами отказывают в праве закупки семени из мирового генофонда. Практика развитых стран в молочном скотоводстве, определяющих прогресс в сельском хозяйстве, убеждает в близорукости такого подхода. Радует, что руководство Минсельхозпрода осознает важность стоящих перед ним задач в области геномной селекции. В ближайшее время штаб отрасли намерен провести совещание. Речь пойдет о внедрении геномной селекции с привлечением компетентных специалистов. И это стоит приветствовать. 

ОТ «СГ»

Доктор Кысса поднял очень важную, на наш взгляд, проблему. Не будем давать (пока) никаких оценок высказанным Иваном Степановичем предложениям и прогнозам. А ждем их от наших читателей. Особенно – специалистов в области молочного и мясного скотоводства. Скажем только одно: ученый муж и руководитель совместного предприятия «Бел-Симекс» рассуждает очень по-государственному...

Иван КЫССА, национальный координатор Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН в Беларуси в области управления генетическими ресурсами животных, доктор биологических наук


КОММЕНТАРИЙ «СГ» 

Не та порода


ГЕНЕТИКА знает примеры, когда животные меняли признаки наследственности, увеличивали надои, улучшали качество молока. И не оправдывали надежд. Ученые установили немало причин, способствующих изменению популяции скота. В том числе и за счет селекционной работы. Дело это кропотливое, требующее немало времени и денег. Но большие затраты стоят того. Со временем они окупаются высокими надоями и привесами.

Когда-то 10—15-тысячные надои молока от коровы (правда, не у нас) считались мировыми рекордами. Теперь такие показатели — обычное дело (опять же не у нас). В 2004 году корова голштинской породы Джулиане в США за лактацию дала 30 805 килограммов молока. Там же в 1996 году более 28,7 тысячи килограммов надоили от Линды. И уж совсем невероятным кажется жирность молока в 7,29; 10,58 и даже больше процентов, полученная от английских рекордисток. А от коровы из Канады джерсейской породы за 14 лактаций надоили более 211 тонн молока жирностью 5,47 процента! Или еще один пример. Бык по кличке Арлин голштино-фризской породы дал 428 тысяч доз семени, и из него получили 220 тысяч телят (США). 

Несколько фотографий рекордистов весной видел в одном из кабинетов Жлобинского райсельхозпрода. Такие животные, что называется, могут озолотить. Полагаю, их хотели бы иметь многие. Но куда западным фермерам девать столько молока при его перепроизводстве? Поэтому селекция там постепенно начинает смещать ориентир от продуктивности на увеличение лактаций, считает заведующая лабораторией генетики животных Института генетики и цитологии НАН Беларуси Мария Михайлова. 

Нам пока не до этого. У нас селекция по-прежнему направлена на повышение надоев, увеличение жирности, белка. Для начала хотя бы преодолеть заветный пятитысячекилограммовый надой по стране. 

Мировая тенденция к увеличению генетического потенциала животных, в том числе и за счет селекционной работы, налицо. Крупному рогатому скоту и его породам, не оправдавшим надежд, зажигают красный, перспективным — зеленый. Только за последние три столетия исчезло около 400 аборигенных пород КРС, не сумевших составить конкуренцию новым, более продуктивным.

Ученые подсчитали: чтобы корова дала 20—40 литров молока, через вымя необходимо пропустить до 20 кубометров крови. Рекордисткам — еще больше. Но у последних зачастую возникают другие проблемы — могут сокращаться плодовитость, жирность молока, быть проблемы со здоровьем. Когда начали изучать причины, оказалось, что в мире применяется в  основном сперма лучших 50—60 быков. Со временем это приводит к нежелательному близкородственному скрещиванию животных. То есть они могут становиться своего рода родственниками.

Чтобы в республику не завозить низкопродуктивных животных, отслеживать родословную, улучшать качественные характеристики КРС, в 2013 году приняли Закон о племенном деле.

— В  соответствии с этим документом у крупного рогатого скота необходимо проводить диагностику ДНК на подтверждение происхождения, наличие генетических заболеваний, некоторых других характеристик и показателей, — комментирует ситуацию Мария Михайлова. — Делается это для того, чтобы подтвердить родительские корни будущего потомства. При наличии у животных наследственных заболеваний они не допускаются к дальнейшему селекционному отбору. Такое поголовье исследуется по 17 показателям, включая пять наследственных заболеваний. 

По словам Марии Егоровны, генетические исследования в республике проводят три аккредитованные лаборатории. Одна — Института генетики и цитологии НАН, другая — НПЦ по животноводству и третья — Гродненского аграрного университета. На всех лучших быков заведены генетические паспорта-сертификаты. В них указывается происхождение, кто мама и папа, другие характеристики. Только с такими паспортами-документами животных покупают или продают. 

Считается, что генетический потенциал дойного стада республики оценивается в 8—8,5 тысячи килограммов молока от коровы. Сколько в нем генетики в чистом виде?

— Такие возможности — это не только результат селекционного отбора. На надои работают многие факторы: в каких условиях находятся животные, как их кормят, чем и многие другие. Генетика, — считает Мария Михайлова, — здесь на третьем месте.

В ТЕМУ

В шестидесятые годы прошлого столетия в СПК «Першаи-2003» Воложинского района завезли костромскую породу мясо-молочных коров . Рассчитывали одновременно увеличить производство обоих видов продукции. Но поголовье надежд не оправдало. Подержали пять—десять лет и сдали на мясокомбинат. С 1972 года такой породы не стало. 

Казалось, навсегда. И вдруг руководитель Евгений Скрундь увидел на ферме корову чисто костромской породы. Откуда она взялась? Оказалось, купили у местного жителя. Молока давала мало. Тот решил ее сбыть. Стало понятно: в колхозе покрывали коров из крестьянских подворий, у одной из них лет через сорок проснулся ген костромской породы. Корову определили в стадо с черными абердино-ангусами. Только в четвертом поколении она частично поменяла окрас.

Анатолий ЦЫБУЛЬКО, «СГ»

zybulko@sb.by
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Версия для печати
Григорий, 73 года, г. Узда. Минской обл
В республике проведена модернизация МТФ без учета состояния дел в животноводстве. СГ неоднократно описывала негативы в этой отрасли. А ведь геномная селекция в республике проигнорирована чиновниками всех рангов, а ведь у голштинов есть гены, по которым можно определить потенциальную продуктивность будущих коров еще в трехмесячном возрасте, а не кормить их до отела. Есть гены, отвечающие за отсутствие рогов, а не обезроживать телок после рождения, разве это не варварство и т.п.. В настоящее время построенные  МТК без элекронных опций управления стадом, без докорма коров в доильных залах, без наличия в них селекционных весов, без обучения кадров, без заготовки соответствующей кормовой базы с учетом питательности кормов не в кормовых единицах,ведь корова это не свинья. Все только винят руководителей, специалистов и животноводов АПК. Ведь они ни в чем не виноваты. Это их поставили в такие условия, что никому не пожелаешь. Если не устранить недостатки, будет катастрофа, ведь более 30-50% коров в стаде уже выбраковываются по болезням. Предлагаю на пять лет отстрочить платежи по грабительским кредитам и аграрии найдут способ выйти из этой ямы. Ну и конечно сократить на 50% чиновников на всех уровнях в АПК от совмина и ниже. Спасибо.
Заполните форму или Авторизуйтесь
 
*
 
 
 
*
 
Написать сообщение …Загрузить файлы?
Новости
Все новости