ביוטכנולוגיה ותפקידה בחיי בעלי חיים

ביוטכנולוגיהזהו תהליך השימוש במערכות חיות על מנת ליצור אורגניזמים חדשים או לשנות אורגניזמים קיימים. תהליך זה משתמש ב- מערכת האורגניזם כמעין תבנית ליצירת מוצרים חדשים או לשינוי מוצרים וטכנולוגיות קיימים. ביוטכנולוגיה משמשת בתחומים שונים כגון תרופות, חקלאות ותחומים ביולוגיים מרובים. אחד היישומים הנפוצים ביותר של ביוטכנולוגיה הוא יצירת אורגניזמים מהונדסים גנטית או GMO בקיצור.  

בגנטיקה, ביוטכנולוגיה משמשת כדי לתמרן את ה-DNA של צמחים ובעלי חיים כדי לייצר תוצאות שונות. זה מוביל לצורות חדשות של המין שעובר מניפולציות, כמו יבול שעבר שינוי כדי להיות עמיד בפני קוטלי עשבים והצמח המקורי שלא. אחת הדרכים שבהן נהגה ביוטכנולוגיה לעשות זאת היא על ידי החלפת רצפי גנים מסוימים ב-DNA של אורגניזם, או על ידי הפיכתו כך שגנים מסוימים יבואו לידי ביטוי יותר או מדוכאים. לדוגמה, גן לייצור גבעול של צמח יכול להיות אקספרסיבי, מה שהופך פעיל יותר כך שהצמח שעבר שינוי יגדל גבעול עבה יותר.  

אותו תהליך משמש גם להפיכת אורגניזמים עמידים למחלות שונות. שינוי הגנים יכול לשנות את ביטוי הגנים כך שהאורגניזם בונה הגנה טבעית מפני מחלה ועמיד בפניה. או שהמחלה לא יכולה להדביק את האורגניזם מלכתחילה. שינוי גנים נפוץ בצמחים, אך מתחיל להיות בשימוש יותר גם בבעלי חיים. על פי ארגון תעשיית הביוטכנולוגיה, "ביוטכנולוגיה מודרנית מספקת מוצרים וטכנולוגיות פורצות דרך למאבק במחלות מתישות ונדירות". 

האפשרות של חיים חדשים והשפעתם על החקלאות 

בעוד ששימוש זה בביוטכנולוגיה אינו יוצר זן חדש של אורגניזם, התרבות אוכלוסיה יכולה לגרום לווריאציה חדשה של מינים לאורך זמן. יצירה זו של וריאציה נוספת עשויה להימשך דורות, בהתאם לסוג התנאים והסביבה אליה נחשפת האוכלוסייה. 

מיני בעלי חיים המוחזקים בחוות מנוטרים ומוסדרים בקפדנות, ומוחזקים בתנאים יציבים. תקנה זו עשויה להאיץ את הזמן שלוקח למין החדש להשתלט על האוכלוסייה.   

כתוצאה מכך, לבעלי חיים שמוחזקים בחוות יש שיעור גבוה יותר של אינטראקציות תוך-ספציפיות. המין יכול לקיים אינטראקציה רק ​​עם חברים אחרים במינו בגלל האפשרות של מחלה זיהומית מתהווה (EID) גבוה יותר. המחלה שאורגניזם שונה להתנגד לה יכולה להשתלט על שאר האוכלוסייה, להגדיל את הסיכויים להולדה מוצלחת ולהובלה נוספת של השינוי. משמעות הדבר היא שהמין המותאם יהפוך לעמיד למחלה ובכך ייצור מוצר באיכות גבוהה יותר.   

מערכות בקרת מחלות במיני בעלי חיים 

ביוטכנולוגיה עצמה לא תמיד מספיקה כדי לשלוט במחלות בבעלי חיים. מדי פעם, מערכות אחרות חייבות להיות במקום כדי לסייע בשינויים. מערכות בקרת מחלות בשילוב עם שינוי גנים יכולות להגביר את היעילות הכוללת של עד כמה המין מתנגד למחלות.  

מערכות שונות לבקרת מחלות כוללות פעולות מניעה, זה בדרך כלל קו ההגנה הראשון. בעזרת פעולות מניעה, המטרה היא לעצור את הבעיה לפני שהיא מתחילה כמו סוללות המשמשים בבקרת שיטפונות. צורה נוספת של מערכות בקרה היא בקרת וקטור פרוקי רגליים. מחלות רבות נגרמות על ידי מזיקים וחרקים שונים הפועלים כמעבירי מחלה; עם זאת, ניתן לשנות מינים אלו כך שהם לא מעבירים עוד את המחלה.  מחקרים אחרונים שנעשו על אינטראקציות עם חיות בר הראו ש"80% מהפתוגנים הרלוונטיים של בעלי חיים הקיימים בארצות הברית של אמריקה הם בעלי מרכיב פוטנציאלי של חיות בר." אז שליטה כיצד חיות בר מעבירות מחלות יכולה להפחית מחלות בחיות משק. 

צורות נפוצות אחרות של מערכות בקרה כוללות מארח ושליטה באוכלוסיה, הנעשית בעיקר על ידי השלכת בני האוכלוסייה הנגועה או על ידי הפרדת בני האוכלוסייה שעברו שינויים. אם החברים שעברו שינוי יסולקו, ייתכן שיש להם סיכוי טוב יותר להתרבות עם פרטים אחרים של האוכלוסייה. עם הזמן, זה יביא לגרסה חדשה עמידה למחלות של המין.  

הרכבה וריפוי גנטי הם גם צורות נפוצות של מערכת בקרה. ככל שיותר מינים מחוסנים בצורה מוחלשת של וירוס, המין בונה חסינות. בנוסף, אם הגנים של האורגניזם עוברים מניפולציות, האורגניזם יכול להיות עמיד למחלה זו. ניתן להשתמש בשליטה זו עם בקרת מארח ואוכלוסיה כדי להגביר עוד יותר את עמידות האוכלוסייה למחלה. 

כל הפרקטיקות הללו משמשות בחקלאות וייצור מזון עם מערכות ביוטכנולוגיה. מניפולציה של מיני בעלי חיים כדי להיות עמידים למחלות היא עדיין מדע חדש יחסית, כלומר נדידה של מין כדי להפוך עמיד לחלוטין למחלות או לחסינות לא נחקרה או תועדה במלואה. 

ככל שאנו לומדים יותר על מניפולציה ביוטכנית וגנטית, אנו מגבירים את יכולתנו לחקלאות בעלי חיים בריאים יותר, לייצר מזון בטוח יותר לייצור ואנו מפחיתים את התפשטות המחלות.  

יצירת עמידות למחלות בעזרת בחירה גנטית 

בני אוכלוסייה שמראים יכולת טבעית להתנגד למחלה יכולים להיות גידול סלקטיבי כך שיותר חברים מהמין יכולים גם להפגין תכונות אלו. זה, בתורו, יכול לשמש עם חילוץ, כך שהחברים האלה לא ייחשפו ללא הרף לגורמים אחרים ויכולים לייצר צאצאים בקלות רבה יותר. סוג זה של ברירה גנטית מסתמך על ההתנגדות שהיא חלק מהמבנה הגנטי של החיה.  

אם בעל החיים נחשף לנגיף ובונה חסינות באמצעות המערכת החיסונית שלו, יש סיכוי שההתנגדות הזו לא תעבור. זה נובע מקנדומליזציה רגילה של גנים במהלך ההולדה. ב המחקר של אעננאם ופולמאייר, הם מצהירים, "באמצעות ברירה גנטית, יצרני בעלי חיים יכולים לבחור וריאציות גנטיות מסוימות שהיו קשורות לעמידות למחלות." 

יצירת עמידות למחלות עם שינוי גנטי 

ניתן לחסן את חברי האוכלוסייה ברצף גנים ספציפי שגורם לעמידות למחלה ספציפית. רצף הגנים מחליף רצף גנים ספציפי באדם או הופך אותו כך שרצף מסוים הופך להפעלה או לנטרול. 

כמה בדיקות שנעשו כוללים עמידות לדלקת בשד בפרות. הפרות מחוסנות בגן ליזוסטפין, מה שמוביל להפעלה של רצף גנים ומגביר את העמידות בפני דלקת השד בפרה. זוהי דוגמה לביטוי יתר טרנסגני, כלומר ניתן לתת לכל המין מאחר שרצף הגנים מתחבר לחלק מה-DNA זהה עבור המין. DNA של חברים שונים מאותו המין ישתנה מעט, לכן חשוב לדעת שהגן ליזוסטפין יעבוד עבור כל המין ולא רק איבר אחד.  

בדיקות אחרות כוללים דיכוי של פתוגני זיהום במינים שונים. במקרה זה, המין יחוסן ברצף של וירוסים רנ"א. הרצף הזה יכניס את עצמו ל-RNA של החיות. כאשר ה-RNA הזה משועתק ליצירת חלבונים מסוימים, הגן החדש שהוכנס כעת יבוא לידי ביטוי.  

השפעת הביוטכנולוגיה על החקלאות המודרנית 

בעוד שהפעולה של מניפולציה של בעלי חיים כדי להשיג את התוצאות שאנו רוצים ושליטה במחלות אינן חדשות עבורנו, המדע מאחורי האופן בו אנו עושים זאת התקדם בצורה דרסטית. עם הידע שלנו על אופן הפעולה של הגנטיקה, היכולת שלנו לתמרן גנים כדי לייצר תוצאות חדשות ועם ההבנה שלנו לגבי מחלות, אנחנו יכולים להגיע לרמות חדשות של חקלאות וייצור מזון. 

שימוש בשילוב של מערכות בקרת מחלות וביוטכנולוגיה כדי לשנות מיני בעלי חיים בזמן יכול להוביל לגרסה חדשה עמידה או אפילו חסינה למחלה מסוימת. ככל שבני אוכלוסייה עמידה למחלה מתרבים, לצאצאיהם יהיו גם הגנים העמידים למחלה ב-DNA שלהם.  

בעלי חיים עמידים למחלות יחיו חיים בריאים וטובים יותר, לא יצטרכו לקבל חיסונים למחלות מסוימות ויפיקו מוצרים איכותיים יותר לצריכה. במונחים של ניתוח עלות-תועלת, להיות עמיד למחלות מועיל מאוד מכיוון שפחות כסף ייכנס לאחזקת בעלי החיים והמוצרים מאותם בעלי חיים יהיו באיכות טובה יותר. בעלי חיים עמידים למחלות גם יעצרו את העברת מחלות הנישאות במזון בין בעלי חיים לבני אדם.