Công nghệ sinh học và vai trò của nó đối với đời sống động vật

Công nghệ sinh họclà quá trình sử dụng các hệ thống sống để tạo ra các sinh vật mới hoặc sửa đổi các sinh vật hiện có. Quá trình này sử dụng hệ thống sinh vật như một loại khuôn mẫu để tạo ra sản phẩm mới hoặc sửa đổi các sản phẩm và công nghệ hiện có. Công nghệ sinh học được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như dược phẩm, nông nghiệp và nhiều lĩnh vực sinh học. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ sinh học là tạo ra các sinh vật biến đổi gen hay gọi tắt là GMO.  

Trong di truyền học, công nghệ sinh học được sử dụng để thao tác DNA của thực vật và động vật để tạo ra các kết quả khác nhau. Điều này dẫn đến các dạng mới của loài đang bị thao túng, chẳng hạn như một loại cây trồng được biến đổi để có khả năng kháng thuốc diệt cỏ và cây ban đầu thì không. Một cách mà công nghệ sinh học sử dụng để thực hiện điều này là thay thế một số trình tự gen nhất định trong DNA của sinh vật hoặc bằng cách làm cho một số gen nhất định được biểu hiện nhiều hơn hoặc bị ức chế. Ví dụ, một gen quy định thân cây có thể biểu hiện và hoạt động mạnh hơn nên cây biến đổi gen sẽ có thân dày hơn.  

Quá trình tương tự này cũng được sử dụng để tạo ra các sinh vật có khả năng chống lại các bệnh khác nhau. Việc sửa đổi gen có thể thay đổi biểu hiện gen để sinh vật xây dựng hệ thống phòng thủ tự nhiên chống lại và có khả năng chống lại bệnh tật. Hoặc bệnh không thể lây nhiễm vào cơ thể ngay từ đầu. Việc chỉnh sửa gen thường được sử dụng ở thực vật nhưng cũng bắt đầu được sử dụng nhiều hơn ở động vật. Theo Tổ chức Công nghiệp Công nghệ sinh học, “Công nghệ sinh học hiện đại cung cấp các sản phẩm, công nghệ đột phá nhằm chống lại các bệnh suy nhược và hiếm gặp.” 

Khả năng có cuộc sống mới và tác động của nó đối với việc trồng trọt 

Mặc dù việc sử dụng công nghệ sinh học này không tạo ra loài sinh vật mới nhưng việc sinh sản quần thể có thể dẫn đến sự biến đổi loài mới theo thời gian. Việc tạo ra một biến thể khác có thể mất nhiều thế hệ tùy thuộc vào loại điều kiện và môi trường mà quần thể tiếp xúc. 

Các loài động vật được nuôi trong trang trại được giám sát và quản lý chặt chẽ cũng như được giữ trong điều kiện ổn định. Quy định này có thể đẩy nhanh thời gian để các loài biến đổi gen mới chiếm ưu thế trong quần thể.   

Do đó, động vật được nuôi trong trang trại có tỷ lệ tương tác giữa các loài cao hơn. Loài này chỉ có thể tương tác với các thành viên khác trong loài vì khả năng xảy ra bệnh truyền nhiễm cấp tính (EID) cao hon. Căn bệnh mà một sinh vật được biến đổi để chống lại có thể xâm chiếm phần còn lại của quần thể, làm tăng cơ hội sinh sản thành công và tiếp tục vận chuyển biến đổi. Điều này có nghĩa là các loài biến đổi gen sẽ có khả năng kháng bệnh từ đó tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hơn.   

Hệ thống kiểm soát dịch bệnh ở các loài động vật 

Bản thân công nghệ sinh học không phải lúc nào cũng đủ để kiểm soát bệnh tật ở động vật. Đôi khi, các hệ thống khác phải có sẵn để hỗ trợ việc sửa đổi. Các hệ thống kiểm soát dịch bệnh kết hợp với chỉnh sửa gen có thể làm tăng hiệu quả tổng thể về khả năng chống lại bệnh tật của loài.  

Các hệ thống kiểm soát bệnh khác nhau bao gồm hành động phòng ngừa, đây thường là tuyến phòng thủ đầu tiên. Với các hành động phòng ngừa, mục tiêu là ngăn chặn vấn đề trước khi nó bắt đầu xảy ra, giống như việc sử dụng đê điều để kiểm soát lũ lụt. Một dạng khác của hệ thống điều khiển là kiểm soát véc tơ động vật chân đốt. Nhiều bệnh gây ra bởi các loại sâu bệnh và côn trùng khác nhau đóng vai trò là vật truyền bệnh; tuy nhiên, những loài này cũng có thể được biến đổi để chúng không còn truyền bệnh nữa.  Các nghiên cứu gần đây được thực hiện trên các tương tác với động vật hoang dã đã chỉ ra rằng “80% mầm bệnh động vật có liên quan hiện diện ở Hoa Kỳ có thành phần tiềm ẩn là động vật hoang dã”. Vì vậy, việc kiểm soát cách động vật hoang dã truyền bệnh có thể làm giảm bệnh tật ở động vật trang trại. 

Các dạng hệ thống điều khiển phổ biến khác bao gồm kiểm soát vật chủ và dân số, phần lớn được thực hiện bằng cách loại bỏ các thành viên của quần thể bị nhiễm bệnh hoặc bằng cách tách các thành viên của quần thể đã bị biến đổi. Nếu các thành viên đã được biến đổi gen bị loại bỏ, chúng có thể có cơ hội sinh sản tốt hơn với các cá thể đã biến đổi gen khác trong quần thể. Theo thời gian, điều này sẽ tạo ra một phiên bản kháng bệnh mới của loài này.  

Tiêm chủng và liệu pháp gen cũng là những hình thức phổ biến của hệ thống kiểm soát. Khi ngày càng có nhiều loài được tiêm chủng vi-rút giảm độc lực thì loài đó sẽ tạo ra khả năng miễn dịch. Ngoài ra, nếu gen của sinh vật bị thao túng, sinh vật đó có thể trở nên kháng lại căn bệnh đó. Việc kiểm soát này có thể được sử dụng cùng với việc kiểm soát vật chủ và quần thể để tăng thêm khả năng kháng bệnh của quần thể. 

Tất cả những phương pháp này đều được sử dụng trong trồng trọt và sản xuất thực phẩm bằng hệ thống công nghệ sinh học. Việc điều khiển các loài động vật có khả năng kháng bệnh vẫn là một khoa học tương đối mới, có nghĩa là việc di cư của một loài để trở nên kháng bệnh hoặc miễn dịch hoàn toàn vẫn chưa được nghiên cứu hoặc ghi chép đầy đủ. 

Khi chúng ta tìm hiểu thêm về kỹ thuật sinh học và thao tác di truyền, chúng ta sẽ nâng cao khả năng chăn nuôi những động vật khỏe mạnh hơn, sản xuất thực phẩm an toàn hơn cho sản xuất và chúng ta giảm sự lây lan của bệnh tật.  

Tạo khả năng kháng bệnh bằng chọn lọc di truyền 

Các thành viên của một quần thể có khả năng tự nhiên chống lại bệnh tật có thể lai tạo có chọn lọc vì vậy nhiều thành viên của loài cũng có thể biểu hiện những đặc điểm đó. Ngược lại, điều này có thể được sử dụng với việc loại bỏ để những thành viên đó không tiếp tục tiếp xúc với các yếu tố khác và có thể dễ dàng sinh ra con cái hơn. Kiểu chọn lọc di truyền này dựa vào khả năng đề kháng là một phần của cấu trúc di truyền của động vật.  

Nếu động vật tiếp xúc với vi-rút và xây dựng khả năng miễn dịch thông qua hệ thống miễn dịch của nó, thì khả năng kháng thuốc này sẽ không được truyền lại. Điều này là do sự ngẫu nhiên hóa gen bình thường trong quá trình sinh sản. TRONG Nghiên cứu của Eenennaam và Pohlmeier , họ tuyên bố: “Thông qua chọn lọc di truyền, người chăn nuôi có thể chọn lọc những biến thể di truyền nhất định có liên quan đến khả năng kháng bệnh”. 

Tạo khả năng kháng bệnh bằng chỉnh sửa gen 

Các thành viên của một quần thể có thể được tiêm một trình tự gen cụ thể để tạo ra khả năng kháng một bệnh cụ thể. Trình tự gen thay thế một trình tự gen cụ thể trong cá thể hoặc làm cho trình tự cụ thể đó được kích hoạt hoặc ngừng hoạt động. 

Một số các bài kiểm tra đã được thực hiện bao gồm cả khả năng kháng bệnh viêm vú ở bò. Bò được tiêm gen lysostaphin, điều này dẫn đến việc kích hoạt trình tự gen và tăng khả năng chống lại bệnh viêm vú ở bò. Đây là một ví dụ về sự biểu hiện quá mức của gen chuyển, nghĩa là nó có thể được truyền cho toàn bộ loài vì trình tự gen tự gắn vào một phần DNA giống nhau của loài. DNA của các thành viên khác nhau trong cùng một loài sẽ khác nhau đôi chút, vì vậy điều quan trọng cần biết là gen lysostaphin sẽ có tác dụng với toàn bộ loài chứ không chỉ một thành viên.  

Các bài kiểm tra khác bao gồm việc ngăn chặn các mầm bệnh lây nhiễm ở nhiều loài khác nhau. Trong trường hợp này, loài này sẽ được tiêm một chuỗi virus RNA. Trình tự đó sẽ tự chèn vào RNA của động vật. Khi RNA đó được phiên mã để tạo ra một số protein nhất định, gen mới được chèn vào sẽ được biểu hiện.  

Tác động của công nghệ sinh học đến nền nông nghiệp hiện đại 

Mặc dù hành động thao túng động vật để đạt được kết quả mong muốn và kiểm soát dịch bệnh không phải là mới đối với chúng ta, nhưng khoa học đằng sau cách chúng ta thực hiện điều này đã tiến bộ vượt bậc. Với kiến ​​thức về cách hoạt động của di truyền, khả năng điều khiển gen để tạo ra kết quả mới và với sự hiểu biết về bệnh tật, chúng ta có thể đạt được những cấp độ mới về trồng trọt và sản xuất lương thực. 

Việc sử dụng kết hợp các hệ thống kiểm soát dịch bệnh và công nghệ sinh học để kịp thời biến đổi các loài động vật có thể tạo ra một phiên bản mới có khả năng kháng lại hoặc thậm chí miễn dịch với một số bệnh nhất định. Khi các thành viên của quần thể kháng bệnh sinh ra, con cái của họ cũng sẽ có các gen kháng bệnh trong DNA.  

Động vật có khả năng kháng bệnh sẽ sống khỏe mạnh và tốt hơn, không cần phải chủng ngừa một số bệnh nhất định và sẽ tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt hơn để tiêu thụ. Xét về mặt phân tích chi phí-lợi ích, khả năng kháng bệnh là rất có lợi vì sẽ có ít tiền hơn được chi cho việc chăm sóc vật nuôi và các sản phẩm từ những vật nuôi đó sẽ có chất lượng tốt hơn. Động vật kháng bệnh cũng sẽ ngăn chặn việc truyền bệnh do thực phẩm giữa động vật và con người.