เทคโนโลยีชีวภาพและบทบาทในชีวิตสัตว์

เทคโนโลยีชีวภาพเป็นกระบวนการใช้ระบบสิ่งมีชีวิตเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่หรือแก้ไขสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ กระบวนการนี้ใช้ ระบบสิ่งมีชีวิต เป็นเทมเพลตสำหรับสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่หรือแก้ไขผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีที่มีอยู่ เทคโนโลยีชีวภาพถูกนำมาใช้ในสาขาต่างๆ เช่น เภสัชกรรม เกษตรกรรม และสาขาชีววิทยาหลายสาขา หนึ่งในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพที่พบบ่อยที่สุดในการสร้างสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมหรือเรียกสั้น ๆ ว่า GMO  

ในทางพันธุศาสตร์ เทคโนโลยีชีวภาพใช้ในการจัดการกับ DNA ของพืชและสัตว์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน สิ่งนี้นำไปสู่รูปแบบใหม่ของสายพันธุ์ที่ถูกจัดการ เช่น พืชผลที่ได้รับการปรับเปลี่ยนให้ทนทานต่อสารกำจัดวัชพืช และพืชดั้งเดิมที่ไม่ใช่ วิธีหนึ่งที่เทคโนโลยีชีวภาพใช้ในการทำเช่นนี้คือการแทนที่ลำดับยีนบางอย่างใน DNA ของสิ่งมีชีวิต หรือโดยการทำให้ยีนบางตัวแสดงออกมากขึ้นหรือหดหู่ ตัวอย่างเช่น ยีนสำหรับสร้างก้านของพืชสามารถแสดงออกได้ ซึ่งจะมีความเคลื่อนไหวมากขึ้น ดังนั้นพืชที่ได้รับการดัดแปลงจะมีก้านที่หนาขึ้น  

กระบวนการเดียวกันนี้ยังใช้เพื่อทำให้สิ่งมีชีวิตมีความทนทานต่อโรคต่างๆ อีกด้วย การปรับเปลี่ยนยีนสามารถเปลี่ยนการแสดงออกของยีนได้ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงสร้างการป้องกันตามธรรมชาติและต้านทานต่อโรคได้ หรือโรคไม่สามารถแพร่เชื้อสู่ร่างกายได้ตั้งแต่แรก การดัดแปลงยีนมักใช้ในพืช แต่ก็เริ่มมีการใช้กับสัตว์มากขึ้นเช่นกัน ตามที่องค์การอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพกล่าวว่า “เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ นำเสนอผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำเพื่อต่อสู้กับโรคที่ทำให้ร่างกายอ่อนแอและโรคหายาก” 

ความเป็นไปได้ของชีวิตใหม่และผลกระทบต่อการทำฟาร์ม 

แม้ว่าการใช้เทคโนโลยีชีวภาพนี้ไม่ได้สร้างสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์ใหม่ แต่การเพิ่มจำนวนประชากรอาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ใหม่เมื่อเวลาผ่านไป การสร้างรูปแบบอื่นนี้อาจใช้เวลาหลายชั่วอายุคน ขึ้นอยู่กับประเภทของเงื่อนไขและสภาพแวดล้อมที่ประชากรสัมผัส 

สัตว์สายพันธุ์ที่เลี้ยงในฟาร์มจะได้รับการตรวจสอบและควบคุมอย่างใกล้ชิด และเก็บไว้ในสภาพที่มั่นคง กฎระเบียบนี้สามารถเร่งเวลาที่ใช้สำหรับสายพันธุ์ที่ได้รับการดัดแปลงใหม่เพื่อครองประชากร   

ด้วยเหตุนี้ สัตว์ ที่เลี้ยงในฟาร์มจึงมีอัตราการโต้ตอบภายในที่สูงกว่า สายพันธุ์นี้สามารถโต้ตอบกับสมาชิกสายพันธุ์อื่นได้เท่านั้น เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดโรคติดเชื้ออุบัติใหม่ (อี๊ด) สูงกว่า โรคที่สิ่งมีชีวิตถูกดัดแปลงให้ต้านทานสามารถเข้าครอบงำประชากรที่เหลือ เพิ่มโอกาสของการให้กำเนิดที่ประสบความสำเร็จและการขนส่งการดัดแปลงต่อไป ซึ่งหมายความว่าพันธุ์ดัดแปลงจะมีความทนทานต่อโรค จึงทำให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงขึ้น   

ระบบควบคุมโรคในสัตว์ชนิดต่างๆ 

เทคโนโลยีชีวภาพไม่ได้เพียงพอที่จะควบคุมโรคในสัตว์ได้เสมอไป ในบางครั้ง จะต้องมีระบบอื่นๆ เข้ามาช่วยในการแก้ไข ระบบควบคุมโรคร่วมกับการดัดแปลงยีนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมในการต้านทานโรคของสายพันธุ์ได้  

ระบบควบคุมโรคต่างๆ ได้แก่ มาตรการป้องกันซึ่งโดยปกติจะเป็นแนวป้องกันแนวแรก ด้วยการดำเนินการป้องกัน เป้าหมายคือการหยุดปัญหาก่อนที่จะเริ่มเหมือนการใช้คันกั้นน้ำในการควบคุมน้ำท่วม ระบบควบคุมอีกรูปแบบหนึ่งก็คือ การควบคุมเวกเตอร์สัตว์ขาปล้อง. โรคหลายชนิดเกิดจากสัตว์รบกวนและแมลงหลายชนิดที่ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณของโรค อย่างไรก็ตามสายพันธุ์เหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อไม่ให้แพร่โรคอีกต่อไป  การศึกษาล่าสุด การดำเนินการเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ป่าได้แสดงให้เห็นว่า “80% ของเชื้อโรคในสัตว์ที่เกี่ยวข้องในปัจจุบันในสหรัฐอเมริกามีส่วนประกอบของสัตว์ป่าที่เป็นไปได้” ดังนั้นการควบคุมวิธีที่สัตว์ป่าแพร่โรคจึงสามารถลดโรคในสัตว์เลี้ยงในฟาร์มได้ 

ระบบควบคุมรูปแบบอื่นๆ ทั่วไป ได้แก่ การควบคุมโฮสต์และประชากรซึ่งส่วนใหญ่ทำโดยการคัดเลือกสมาชิกของประชากรที่ติดเชื้อหรือโดยการแยกสมาชิกของประชากรที่ได้รับการแก้ไข หากสมาชิกที่ได้รับการแก้ไขถูกคัดออก พวกเขาอาจมีโอกาสที่ดีกว่าในการให้กำเนิดร่วมกับบุคคลที่ถูกแก้ไขคนอื่นๆ ในประชากร เมื่อเวลาผ่านไปจะส่งผลให้มีสายพันธุ์ต้านทานโรคชนิดใหม่  

การฉีดวัคซีน และยีนบำบัดก็เป็นรูปแบบหนึ่งของระบบควบคุมเช่นกัน เนื่องจากมีสปีชีส์ต่างๆ มากขึ้นที่ได้รับการฉีดวัคซีนด้วยไวรัสในรูปแบบที่ถูกลดทอนลง สปีชีส์ดังกล่าวจะสร้างภูมิคุ้มกันขึ้นมา นอกจากนี้ หากมีการดัดแปลงยีนของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตก็สามารถต้านทานโรคนั้นได้ การควบคุมนี้สามารถใช้กับการควบคุมโฮสต์และประชากรเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อโรคของประชากร 

แนวทางปฏิบัติทั้งหมดนี้ใช้ในการเกษตรกรรมและการผลิตอาหารด้วยระบบเทคโนโลยีชีวภาพ การดัดแปลงสัตว์ให้ต้านทานโรคยังคงเป็นวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ ซึ่งหมายความว่าการย้ายถิ่นของสัตว์เพื่อให้ต้านทานโรคหรือภูมิคุ้มกันโดยสมบูรณ์ยังไม่ได้รับการวิจัยหรือจัดทำเอกสารอย่างครบถ้วน 

เมื่อเราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการดัดแปลงทางเทคโนโลยีชีวภาพและพันธุกรรม เราก็เพิ่มความสามารถในการเลี้ยงสัตว์ที่มีสุขภาพดีขึ้น เพื่อผลิตอาหารที่ปลอดภัยสำหรับการผลิตมากขึ้น และลดการแพร่กระจายของโรค  

การสร้างภูมิต้านทานโรคด้วยการคัดเลือกทางพันธุกรรม 

สมาชิกของประชากรที่แสดงความสามารถตามธรรมชาติในการต้านทานโรคสามารถเป็นได้ คัดเลือกพันธุ์ ดังนั้นสมาชิกในสายพันธุ์จึงสามารถแสดงลักษณะเหล่านั้นได้มากขึ้น ในทางกลับกัน สามารถนำไปใช้กับการคัดเลือกได้ เพื่อที่สมาชิกเหล่านั้นจะได้ไม่ต้องสัมผัสกับปัจจัยอื่นๆ อย่างต่อเนื่อง และสามารถสร้างลูกหลานได้ง่ายขึ้น การคัดเลือกทางพันธุกรรมประเภทนี้อาศัยการต้านทานซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการสร้างพันธุกรรมของสัตว์  

หากสัตว์สัมผัสกับไวรัสและสร้างภูมิคุ้มกันผ่านระบบภูมิคุ้มกัน ก็มีโอกาสที่การต้านทานนี้จะไม่ถูกส่งผ่านไป นี่เป็นเพราะการสุ่มยีนตามปกติในระหว่างการให้กำเนิด ใน งานวิจัยของ Eenennaam และ Pohlmeier, พวกเขากล่าวว่า "ด้วยการคัดเลือกทางพันธุกรรม ผู้ผลิตปศุสัตว์สามารถเลือกความผันแปรทางพันธุกรรมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานโรคได้" 

การสร้างภูมิต้านทานโรคด้วยการดัดแปลงพันธุกรรม 

สมาชิกของประชากรสามารถได้รับการฉีดวัคซีนด้วยลำดับยีนจำเพาะซึ่งส่งผลให้เกิดความต้านทานต่อโรคจำเพาะ ลำดับของยีนจะแทนที่ลำดับของยีนเฉพาะในแต่ละบุคคลหรือทำให้ลำดับเฉพาะนั้นถูกเปิดใช้งานหรือปิดใช้งาน 

เรื่อง การทดสอบที่ได้ทำไปแล้ว รวมถึงการต้านทานโรคเต้านมอักเสบในวัว วัวได้รับการฉีดวัคซีนด้วยยีนไลโซสตาฟิน ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นลำดับยีนและเพิ่มความต้านทานต่อโรคเต้านมอักเสบในวัว นี่คือตัวอย่างของการแสดงออกของยีนที่แสดงออกมากเกินไป ซึ่งหมายความว่าสามารถถ่ายทอดยีนดังกล่าวให้กับทั้งสปีชีส์ได้ เนื่องจากลำดับของยีนเกาะติดกับส่วนหนึ่งของ DNA ที่เหมือนกันสำหรับสปีชีส์นั้น DNA จากสมาชิกที่แตกต่างกันในสปีชีส์เดียวกันจะแตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นสิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่ายีนไลโซสตาฟินจะใช้ได้กับทั้งสปีชีส์ ไม่ใช่แค่สมาชิกเพียงตัวเดียว  

การทดสอบอื่น ๆ รวมถึงการยับยั้งเชื้อโรคที่เกิดจากการติดเชื้อในสายพันธุ์ต่างๆ ในกรณีนี้ สปีชีส์นั้นจะได้รับการเพาะเชื้อด้วยลำดับของไวรัส อาร์เอ็นเอ. ลำดับนั้นจะแทรกตัวเองเข้าไปใน RNA ของสัตว์ เมื่ออาร์เอ็นเอนั้นถูกคัดลอกเพื่อสร้างโปรตีนบางชนิด ยีนใหม่ที่ถูกใส่เข้าไปก็จะถูกแสดงออกมา  

ผลกระทบของเทคโนโลยีชีวภาพต่อการเกษตรสมัยใหม่ 

แม้ว่าการจัดการกับสัตว์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่เราต้องการและการควบคุมโรคไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับเรา แต่วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังวิธีที่เราทำสิ่งนี้ได้ก้าวหน้าไปอย่างมาก ด้วยความรู้ของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของพันธุศาสตร์ ความสามารถของเราในการจัดการกับยีนเพื่อสร้างผลลัพธ์ใหม่ๆ และด้วยความเข้าใจเกี่ยวกับโรค เราจึงสามารถบรรลุระดับใหม่ของการทำฟาร์มและการผลิตอาหารได้ 

การใช้ระบบควบคุมโรคและเทคโนโลยีชีวภาพผสมผสานกันเพื่อดัดแปลงพันธุ์สัตว์ให้ทันเวลา ทำให้เกิดสัตว์รุ่นใหม่ที่ต้านทานหรือกระทั่งมีภูมิต้านทานต่อโรคบางชนิดได้ เมื่อสมาชิกของประชากรที่ต้านทานโรคสืบพันธุ์ ลูกของพวกเขาก็จะมียีนต้านทานโรคใน DNA ของพวกเขาด้วย  

สัตว์ที่ต้านทานโรคจะมีสุขภาพที่ดีและมีชีวิตที่ดีขึ้น ไม่จำเป็นต้องได้รับการฉีดวัคซีนสำหรับโรคบางชนิด และจะผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีขึ้นเพื่อการบริโภค ในแง่ของการวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์ การต้านทานโรคมีประโยชน์มาก เนื่องจากเงินจะเข้าสู่การดูแลรักษาสัตว์น้อยลง และผลิตภัณฑ์จากสัตว์เหล่านั้นก็จะมีคุณภาพดีขึ้น สัตว์ที่ต้านทานโรคจะหยุดการแพร่กระจายของโรคที่เกิดจากอาหารระหว่างสัตว์และสู่มนุษย์