Bioteknologi og dens rolle i dyrelivet

Bioteknologier prosessen med å bruke levende systemer for å skape nye organismer eller for å modifisere eksisterende. Denne prosessen bruker organisme system som en slags mal for å lage nye produkter eller for å modifisere eksisterende produkter og teknologier. Bioteknologi brukes i forskjellige felt som farmasøytiske produkter, landbruk og flere biologiske felt. En av de vanligste anvendelsene av bioteknologi er å lage genmodifiserte organismer eller GMO for kort.  

I genetikk brukes bioteknologi til å manipulere DNAet til planter og dyr for å produsere forskjellige resultater. Dette fører til nye former for arten som blir manipulert, for eksempel en avling som er modifisert for å være motstandsdyktig mot ugressmidler og den opprinnelige planten som ikke er det. En måte bioteknologi brukes til å gjøre dette på er ved å erstatte visse gensekvenser i en organismes DNA, eller ved å gjøre det slik at visse gener blir uttrykt mer eller deprimert. For eksempel kan et gen for å lage en plantes stilk være uttrykksfulle, som blir mer aktivt slik at den modifiserte planten vil vokse en tykkere stilk.  

Den samme prosessen brukes også til å gjøre organismer motstandsdyktige mot forskjellige sykdommer. Modifikasjonen av gener kan endre genuttrykk slik at organismen bygger et naturlig forsvar mot og er motstandsdyktig mot en sykdom. Eller sykdommen kan ikke infisere organismen i utgangspunktet. Genmodifikasjon brukes ofte i planter, men begynner også å bli brukt mer på dyr. I følge Biotechnology Industry Organization, "Moderne bioteknologi gir banebrytende produkter og teknologier for å bekjempe svekkende og sjeldne sykdommer." 

Muligheten for nytt liv og dets innvirkning på jordbruket 

Selv om denne bruken av bioteknologi ikke skaper en ny art av organismer, kan populasjonsformidling resultere i en ny variasjon av arter over tid. Denne etableringen av en annen variasjon kan ta generasjoner avhengig av hva slags forhold og miljø befolkningen er utsatt for. 

Dyrearter som holdes på gårder er nøye overvåket og regulert, og holdes under stabile forhold. Denne reguleringen kan fremskynde tiden det tar før de nye modifiserte artene dominerer bestanden.   

Følgelig har dyr som holdes på gårder en høyere frekvens av intraspesifikke interaksjoner. Arten kan bare samhandle med andre medlemmer av sin art fordi muligheten for en ny smittsom sykdom (EID) er høyere. Sykdommen som en organisme er modifisert for å motstå kan ta over resten av befolkningen, og øke sjansene for vellykket forplantning og videre transport av modifikasjonen. Dette betyr at den modifiserte arten vil bli resistent mot sykdommen og dermed skape et produkt av høyere kvalitet.   

Sykdomskontrollsystemer i dyrearter 

Bioteknologi i seg selv er ikke alltid nok til å kontrollere sykdommer hos dyr. Noen ganger må andre systemer være på plass for å hjelpe modifikasjonene. Sykdomskontrollsystemer i forbindelse med genmodifisering kan øke den generelle effektiviteten av hvor godt arten motstår sykdom.  

Ulike sykdomskontrollsystemer inkluderer forebyggende tiltak, dette er vanligvis den første forsvarslinjen. Med forebyggende tiltak er målet å stoppe problemet før det begynner som diker som brukes i flomkontroll. En annen form for kontrollsystemer er leddyrvektorkontroll. Mange sykdommer er forårsaket av ulike skadedyr og insekter som fungerer som en overfører av en sykdom; Imidlertid kan disse artene også modifiseres slik at de ikke lenger overfører sykdommen.  Nyere studier gjort på interaksjoner med dyreliv har vist at «80 % av de relevante dyrepatogenene som finnes i USA, har en potensiell dyrelivskomponent». Så å kontrollere hvordan dyrelivet overfører sykdom kan redusere sykdom hos husdyr. 

Andre vanlige former for kontrollsystemer inkluderer verts- og befolkningskontroll, som for det meste gjøres ved å avlive medlemmer av den infiserte befolkningen eller ved å separere medlemmer av befolkningen som har blitt modifisert. Hvis medlemmene som har blitt modifisert blir utrangert, kan de ha en bedre sjanse til å formere seg med andre modifiserte individer av befolkningen. På sikt vil dette resultere i en ny sykdomsresistent versjon av arten.  

Vaksinasjon og genterapi er også vanlige former for et kontrollsystem. Ettersom flere av en art er vaksinert med en svekket form av et virus, bygger arten opp immunitet. I tillegg, hvis en organismes gener blir manipulert, kan organismen bli motstandsdyktig mot den sykdommen. Denne kontrollen kan brukes med verts- og populasjonskontroll for ytterligere å øke befolkningens motstand mot en sykdom. 

Alle disse praksisene brukes i jordbruk og matproduksjon med bioteknologiske systemer. Manipulasjon av dyrearter for å være sykdomsresistente er fortsatt en relativt ny vitenskap, noe som betyr at migreringen av en art for å bli fullstendig sykdomsresistent eller immun ikke er fullstendig undersøkt eller dokumentert. 

Etter hvert som vi lærer mer om bioteknisk og genetisk manipulasjon, øker vi vår evne til å drive oppdrett av sunnere dyr, produsere tryggere mat for produksjon og vi reduserer spredningen av sykdom.  

Skape sykdomsresistens med genetisk seleksjon 

Medlemmer av en befolkning som viser en naturlig evne til å motstå en sykdom kan være selektivt avlet så flere medlemmer av arten kan også vise disse egenskapene. Dette kan i sin tur brukes med utslakting, slik at disse medlemmene ikke kontinuerlig blir utsatt for andre faktorer og lettere kan produsere avkom. Denne typen genetisk seleksjon er avhengig av at motstanden er en del av dyrets genetiske sammensetning.  

Hvis dyret utsettes for et virus og bygger immunitet gjennom immunsystemet, er det en sjanse for at denne motstanden ikke går i arv. Dette skyldes normal genrandomisering under forplantning. I Eenennaams og Pohlmeiers forskning, sier de: «Gjennom genetisk seleksjon kan husdyrprodusenter selektere for visse genetiske variasjoner som har vært assosiert med sykdomsresistens.» 

Skape sykdomsresistens med genetisk modifikasjon 

Medlemmer av en populasjon kan inokuleres med en spesifikk gensekvens som resulterer i en resistens mot en spesifikk sykdom. Gensekvensen erstatter enten en spesifikk gensekvens i individet eller gjør den slik at en spesifikk sekvens blir aktivert eller deaktivert. 

Litt tester som er gjort inkludere mastittresistens hos kyr. Kyrne inokuleres med lysostafin-genet, noe som fører til aktivering av en gensekvens og øker motstanden mot mastitt hos kua. Dette er et eksempel på transgen overekspresjon, noe som betyr at det kan gis til hele arten siden gensekvensen fester seg til en del av DNAet som er den samme for arten. DNA fra forskjellige medlemmer av samme art vil variere litt, så det er viktig å vite at lysostafin-genet vil fungere for hele arten og ikke bare ett medlem.  

Andre tester inkludere undertrykkelse av infeksjonspatogener i forskjellige arter. I dette tilfellet vil arten bli inokulert med en sekvens av et virus RNA. Den sekvensen vil sette seg inn i dyrenes RNA. Når det RNA blir transkribert for å lage visse proteiner, vil det nye genet som ble satt inn nå bli uttrykt.  

Bioteknologiens innvirkning på moderne jordbruk 

Selv om handlingen med å manipulere dyr for å få de resultatene vi ønsker og sykdomskontroll ikke er ny for oss, har vitenskapen bak hvordan vi gjør dette utviklet seg drastisk. Med vår kunnskap om hvordan genetikk fungerer, vår evne til å manipulere gener for å produsere nye resultater og med vår forståelse av sykdom, kan vi oppnå nye nivåer av jordbruk og matproduksjon. 

Å bruke en kombinasjon av sykdomskontrollsystemer og bioteknologi for å modifisere dyrearter i tide kan føre til en ny versjon som er motstandsdyktig eller til og med immun mot en viss sykdom. Når medlemmer av en sykdomsresistent populasjon formerer seg, vil deres avkom også ha de sykdomsresistente genene i DNA.  

Dyr som er motstandsdyktige mot sykdom vil leve sunnere og bedre liv, vil ikke trenge å få vaksinasjoner for visse sykdommer, og vil produsere produkter av bedre kvalitet for konsum. Når det gjelder en kostnad-nytte-analyse, er det svært fordelaktig å være motstandsdyktig mot sykdom, siden mindre penger vil gå til dyrenes vedlikehold og produkter fra disse dyrene vil ha bedre kvalitet. Sykdomsresistente dyr vil også stoppe overføringen av matbårne sykdommer mellom dyr og mennesker.