A biotechnológia és szerepe az állatok életében

BiotechnológiaiAz a folyamat, amikor élő rendszereket használnak új szervezetek létrehozására vagy a meglévők módosítására. Ez a folyamat a szervezet rendszer egyfajta sablonként új termékek létrehozásához vagy meglévő termékek és technológiák módosításához. A biotechnológiát különféle területeken használják, például a gyógyszeriparban, a mezőgazdaságban és számos biológiai területen. A biotechnológia egyik leggyakoribb alkalmazása a genetikailag módosított szervezetek vagy röviden GMO létrehozása.  

A genetikában a biotechnológiát a növények és állatok DNS-ének manipulálására használják különböző eredmények elérése érdekében. Ez a manipulált fajok új formáihoz vezet, például olyan terményhez, amelyet úgy módosítottak, hogy ellenálló legyen a gyomirtó szerekkel szemben, és az eredeti növényhez, amely nem az. A biotechnológia egyik módja ennek az, hogy bizonyos génszekvenciákat helyettesítenek egy szervezet DNS-ében, vagy bizonyos gének expresszióját fokozzák vagy lenyomják. Például egy növény szárát létrehozó gén kifejező lehet, ami aktívabbá válik, így a módosított növény vastagabb szárat növeszt.  

Ugyanezt az eljárást arra is használják, hogy az organizmusokat különböző betegségekkel szemben ellenállóvá tegyék. A gének módosulása megváltoztathatja a génexpressziót, így a szervezet természetes védekezést épít ki egy betegség ellen, és ellenáll az ellen. Vagy a betegség eleve nem fertőzheti meg a szervezetet. A génmódosítást általában növényekben alkalmazzák, de kezdik egyre inkább alkalmazni állatokon is. A Biotechnológiai Ipari Szervezet szerint „Modern biotechnológia áttörést jelentő termékeket és technológiákat kínál a legyengítő és ritka betegségek leküzdésére.” 

Az új élet lehetősége és hatása a gazdálkodásra 

Bár a biotechnológia ezen alkalmazása nem hoz létre új organizmusfajt, a populáció szaporodása idővel a fajok új változatait eredményezheti. Egy másik változat létrehozása generációkig is eltarthat attól függően, hogy a lakosság milyen körülményeknek és környezetnek van kitéve. 

A gazdaságokban tartott állatfajokat szorosan ellenőrzik és szabályozzák, és stabil körülmények között tartják. Ez a szabályozás felgyorsíthatja azt az időt, amely alatt az új módosított fajok uralják a populációt.   

Következésképpen a gazdaságokban tartott állatoknál magasabb a fajokon belüli interakciók aránya. A faj csak fajának más tagjaival tud kölcsönhatásba lépni, mert fennáll a kialakuló fertőző betegség lehetősége (EID) magasabb. Az a betegség, amelynek egy szervezetet módosított, hogy ellenálljon, átveheti a populáció többi részét, növelve a sikeres szaporodás és a módosulás további szállításának esélyét. Ez azt jelenti, hogy a módosított fajok ellenállóvá válnak a betegséggel szemben, ezáltal jobb minőségű terméket hoznak létre.   

Betegségvédelmi rendszerek állatfajokban 

A biotechnológia önmagában nem mindig elegendő az állatok betegségeinek leküzdésére. Esetenként más rendszereket is be kell építeni a módosítások elősegítésére. A génmódosítással kombinált járványvédelmi rendszerek növelhetik a fajok betegségekkel szembeni ellenálló képességének általános hatékonyságát.  

Különböző betegségek elleni védekezési rendszerek közé tartoznak megelőző intézkedésekjellemzően ez az első védelmi vonal. A megelőző intézkedésekkel a cél az, hogy megállítsuk a problémát, mielőtt az elkezdődik, mint például az árvízvédelemben használt gátak. A vezérlőrendszerek másik formája az ízeltlábú vektor szabályozás. Sok betegséget különféle kártevők és rovarok okoznak, amelyek egy betegség terjesztőjeként működnek; azonban ezek a fajok is módosíthatók, így már nem terjesztik a betegséget.  A közelmúltban készített tanulmányok a vadon élő állatokkal való kölcsönhatásokról végzett vizsgálatok kimutatták, hogy „az Amerikai Egyesült Államokban jelenlévő releváns állati kórokozók 80%-a potenciális vadon élő állatokat tartalmaz”. Tehát a vadon élő állatok betegségátvitelének ellenőrzése csökkentheti a haszonállatok megbetegedését. 

Az ellenőrzési rendszerek egyéb gyakori formái közé tartozik gazda- és népességszabályozás, amely többnyire a fertőzött populáció tagjainak leselejtésével vagy a populáció módosított tagjainak elkülönítésével történik. Ha a módosított tagokat kivágják, nagyobb eséllyel szaporodhatnak a populáció más módosított egyedeivel. Ez idővel a faj új, betegségekkel szemben ellenálló változatát eredményezi.  

Oltás és a génterápia is gyakori formái a kontrollrendszernek. Ahogy egyre több fajt vakcináznak egy vírus legyengített formájával, a faj immunitást épít ki. Ezenkívül, ha egy szervezet génjeit manipulálják, a szervezet ellenállóvá válhat az adott betegséggel szemben. Ez a védekezés a gazdaszervezet és a populáció kontrolljával együtt használható a populáció betegségekkel szembeni ellenálló képességének további növelésére. 

Mindezeket a gyakorlatokat a mezőgazdaságban és az élelmiszer-előállításban alkalmazzák biotechnológiai rendszerekkel. Az állatfajok betegségrezisztenssé tétele még viszonylag új tudomány, ami azt jelenti, hogy a fajok vándorlását, hogy teljesen betegségrezisztenssé vagy immunissá váljanak, még nem kutatták vagy dokumentálták teljesen. 

Ahogy egyre többet tanulunk a biotechnikai és génmanipulációról, növeljük azon képességünket, hogy egészségesebb állatokat tartsunk, biztonságosabb élelmiszert állítsunk elő a termeléshez, és csökkentjük a betegségek terjedését.  

Betegségrezisztencia létrehozása genetikai szelekcióval 

A populáció azon tagjai, akik természetes képességet mutatnak a betegségekkel szembeni ellenállásra, lehetnek szelektíven tenyésztik így a faj több tagja is felmutathatja azokat a tulajdonságokat. Ez viszont használható a selejtezésnél, így ezek a tagok nincsenek folyamatosan kitéve más tényezőknek, és könnyebben hoznak utódokat. Az ilyen típusú genetikai szelekció azon alapul, hogy a rezisztencia az állat genetikai felépítésének része.  

Ha az állat ki van téve egy vírusnak, és az immunrendszerén keresztül immunitást épít ki, fennáll annak az esélye, hogy ez a rezisztencia nem száll át. Ennek oka a szaporodás során bekövetkező normális gén randomizáció. Ban ben Eenennaam és Pohlmeier kutatása, kijelentik: „A genetikai szelekció révén az állattenyésztők kiválaszthatnak bizonyos genetikai variációkat, amelyek összefüggésbe hozhatók a betegségekkel szembeni rezisztenciával.” 

Betegségrezisztencia létrehozása genetikai módosítással 

Egy populáció tagjait be lehet oltani egy meghatározott génszekvenciával, amely rezisztenciát eredményez egy adott betegséggel szemben. A génszekvencia vagy helyettesít egy adott génszekvenciát az egyedben, vagy olyanná teszi, hogy egy adott szekvencia aktiválódik vagy deaktiválódik. 

Néhány elvégzett tesztek magában foglalja a tehenek tőgygyulladás-rezisztenciáját. A teheneket lizosztafin génnel oltják be, ami egy génszekvencia aktiválásához vezet, és növeli a tehén tőgygyulladással szembeni rezisztenciáját. Ez egy példa a transzgén túlzott expressziójára, ami azt jelenti, hogy megadható az egész fajnak, mivel a génszekvencia a DNS egy olyan részéhez kapcsolódik, amely azonos a faj számára. Ugyanazon faj különböző tagjaitól származó DNS kismértékben eltérhet, ezért fontos tudni, hogy a lizosztafin gén az egész fajra vonatkozik, és nem csak egy tagjára.  

Egyéb tesztek magában foglalja a fertőzés kórokozóinak visszaszorítását különböző fajokban. Ebben az esetben a fajt egy vírus szekvenciájával oltják be RNS. Ez a szekvencia beépül az állati RNS-be. Amikor ezt az RNS-t átírják bizonyos fehérjék létrehozása érdekében, akkor a beillesztett új gén expresszálódik.  

A biotechnológia hatása a modern gazdálkodásra 

Noha az állatok manipulálása a kívánt eredmények elérése és a betegségek elleni védekezés érdekében nem újdonság számunkra, a tudomány ennek hátterében drasztikusan fejlődött. Ha ismerjük a genetika működését, képesek vagyunk a géneket manipulálni új eredmények elérése érdekében, valamint a betegségek megértésével, a gazdálkodás és az élelmiszertermelés új szintjeit érhetjük el. 

A járványvédelmi rendszerek és a biotechnológia kombinációjával az állatfajok időben történő módosítása új változathoz vezethet, amely rezisztens vagy akár immunis egy bizonyos betegségre. Ahogy egy betegségrezisztens populáció tagjai szaporodnak, utódaik DNS-ében is megtalálhatók lesznek a betegségrezisztens gének.  

A betegségekkel szemben ellenálló állatok egészségesebben és jobb életet élnek, nem kell védőoltást kapniuk bizonyos betegségek ellen, és jobb minőségű termékeket állítanak elő fogyasztásra. A költség-haszon elemzés szempontjából a betegségekkel szembeni ellenálló képesség nagyon előnyös, mivel kevesebb pénzt fordítanak az állatok fenntartására, és az állatokból származó termékek jobb minőségűek lesznek. A betegségekkel szemben rezisztens állatok meg fogják akadályozni az élelmiszer-eredetű betegségek állatok közötti és emberre terjedését is.