Ученые ФИЦ ИЦиГ СО РАН под руководством профессора Королевского ветеринарного колледжа (Великобритания) Дениса Ларкина уже несколько лет активно изучают генетические факторы устойчивости к холодному климату у исконно российских пород крупного рогатого скота.
В результате длительных процессов естественного и искусственного отбора появились несколько локальных пород крупного рогатого скота, хорошо адаптированных к местному климату. Они хорошо адаптированы к местным условиям, однако не обладают высокой продуктивностью. Поэтому в последнее время во всем мире идет активный процесс замещения этих локальных пород скота несколькими интернациональными породами, чья продуктивность намного выше.
– К сожалению, очень часто при переносе этих пород в новые условия обитания их продуктивность заметно снижается, возникают проблемы акклиматизации, - отмечает Денис Ларкин.
Например, голштинская порода, которая сейчас разводится в десятках стран мира, первоначально была выведена в Голландии. Поэтому эти животные лучше всего себя чувствуют при температуре воздуха от +5 до +20°С. Однако в большинстве российских регионов значительную часть года температура воздуха гораздо ниже, что негативно сказывается на здоровье весьма дорогих племенных животных. С такой проблемой сталкиваются многие отечественные животноводческие хозяйства (особенно в восточной части страны).
Нельзя сказать, что эта проблема неразрешима: современные биотехнологии дают возможность быстро переносить уникальные генетические мутации, возникшие или отобранные у локальных пород скота в процессе адаптации к местной среде обитания, в геномы интернациональных высокопродуктивных пород для сохранения их выдающихся свойств в новых условиях. Но для успешного применения этих технологий сначала необходимо найти локальные породы, обладающие набором таких мутаций, определить конкретные гены, отвечающие за холодоустойчивость организма животного. Этой работой и занимается упомянутая группа новосибирских генетиков.
– Феноменальную адаптацию к холоду имеет самая северная порода скота в мире - якутская, центр разведения которой находится вблизи северного полюса холода, - рассказал ведущий научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Николай Юдин.
Анализ ДНК якутских коров по более чем ста тысячам позиций позволил ученым выявить уникальные районы их генома, которые могут быть непосредственно связаны с адаптацией к холодному климату. Например, четкие следы отбора были выявлены в районе гена, отвечающего за восприятие нервными клетками сигналов боли и холода. Мутации в этом гене у человека вызывают наследственное заболевание, сопровождающееся неспособностью ощущать боль и температуру окружающей среды. А якутским коровам, вероятно, пониженная чувствительность к низким температурам помогает спокойно переносить морозы до -50°С.
Недавно ученые провели эксперимент по изучению генетической адаптации к сильному холоду у двух сотен сибирских герефордов в Алтайском крае. Для этого за несколько дней до наступления экстремальных холодов по данным прогноза погоды каждому животному в ушной канал вводили датчик температуры и закрепляли его там. В течение двух недель каждые 15 минут информация о температуре внутри уха передавалась с датчика через интернет на компьютер в лаборатории, которая находилась на расстоянии 300 км в Новосибирске. Если корова мерзла, то температура в ухе снижалась. Потом у этих животных взяли кровь, выделили ДНК, провели анализ по тем же ста тысячам позиций и сопоставили с результатами наблюдений за температурой. В результате были выявлены два гена, ассоциированные с поддержанием температуры тела на морозе. Белок, кодируемый одним из этих генов, передает сигналы возбуждения между нервными клетками в центре терморегуляции в головном мозге.
В настоящее время исследования продолжаются, но теперь ученые анализируют не отдельные позиции в геноме, а полные последовательности ДНК (геномы) исконно российских пород скота. Это позволит выявить новые генетические маркеры устойчивости к холоду и использовать их в селекционной работе наших животноводов.
Справка
Якутский скот – местная порода крупного рогатого скота на территории Республики Саха (Якутия). Имеет очень своеобразный генофонд, резко отличающийся от большинства мировых пород скота. Современное поголовье составляет около 2,5 тысяч животных.
Герефорд – одна из наиболее распространенных в мире мясных пород крупного рогатого скота, первоначально выведенная в Великобритании. Начиная с 1970-80-х годов в Сибири было выведено несколько внутрипородных типов герефордов, хорошо адаптированных к местным условиям.
Геном - совокупность наследственного материала, хранящегося в виде ДНК (у некоторых вирусов – РНК) в клетках организма. Геном содержит информацию, необходимую для построения и поддержания функционирования клетки. Информация записана на ДНК в виде последовательности четырех нуклеотидов (аденина, гуанина, тимина и цитозина). Последовательности нуклеотидов в ДНК у разных животных могут изменяться в результате мутаций.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ФИЦ ИЦиГ СО РАН
