ГЕНЕТИЧНА СЕЛЕКЦІЯ

Лекція 16 ГЕНЕТИЧНА СЕЛЕКЦІЯ

Боротьба з інфекційними і паразитарними хворобами є однією з основних проблем при ефективному веденні тваринництва. Спостереження за тваринами протягом тривалого періоду їх існування свідчать про те, що деякі тварини можуть бути спадково стійкими або нестійкими проти захворювань і паразитів.

Відомо, що економічні збитки від хвороб, ящ супроводжуються зниженням продуктивності, значно більші, ніж від загибелі окремих тварин, особливо на ранніх етапах життя. Тому селекція на високу продуктивність тварин повинна бути спрямована на відбір генетично стійких тварин проти інфекційних і інвазійних хвороб. Без такого підходу всі сподівання на успіх будуть необгрунтованими.

Природний добір постійно спрямований на селекцію генетично стійких проти хвороб тварин. Проте людина у більшості випадків порушує закон природи. Наприклад, вона прагне будь-що зберегти і примножити поголів'я тварин, не завжди звертаючи увагу на їх життєздатність. У людському суспільстві всі зусилля спрямовані на підтримку життя аномальних, зовсім не життєздатних дітей. Відомий американський генетик Ф. Хатт закликав, що ні в якому разі не можна робити, так стосовно свійських тварин.

Людство повинно замислитись над тим, що його чекає в майбутньому, якщо, з одного боку, внаслідок надмірної гуманності зберігаються і розмножуються аномальні потомки, а, з другого — внаслідок постійний воєн знищується велика частина кращих у генетичному відношенні людей. Вихід із цієї парадоксальної ситуації полягає не у збереженні вагітності при мимовільних абортах, які у багатьох випадках пов'язані з патологіями плода, а навпаки, у розробці дуже ранньої й ефективної діагностики розвитку аномалій плода, щоб надалі штучно викликати припинення його розвитку. У тваринництві потрібно відмовитись від бездумної гігантоманії і вести планову селекцію на елімінацію генетичного тягара і створення стад, популяцій і порід, стійких проти поширених «популярних» у сучасний період захворювань.

Крім того, дослідження генетичних відмінностей між тваринами за їх потребами у певних поживних речовинах: можуть привести до створення ліній, які відрізнятимуться кращою оплатою корму і легше переноситимуть нестачу в раціоні деяких важливих дефіцитних поживних речовин. Відомо, що багато хвороб тварин пов'язані саме з порушенням травлення, в тому числі і внаслідок неповноцінної, бідної годівлі.

Історія вивчення стійкості проти захворювань починалась з вивчення рослин, які мають у цьому відношенні багато переваг. Велика плодючість рослин протягом порівняно короткого часу дає можливість проводити достатньо обгрунтований аналіз впливу спадкових і неспадкових факторів на стійкість проти захворювань. Крім того, досліди можна проводити на чистих лініях, потомки, яких практично ідентичні за генотипом і є ідеальними аналогами. Для виведення спадково-стійких рослин широко користуються так званим провокаційним фоном, тобто бажаний за продуктивними якостями сорт висівають на дослідних ділянках і заражають збудниками поширених хвороб. Рослини, які не загинули і дали хороше насіння, розмножують і впроваджують у виробництво. Внаслідок доступності вивчення геному рослин для багатьох із них побудовані генетичні карти хромосом, що дає змогу проводити спрямований індукований мутагенез і мати стійкі проти захворювання форми. Прикладів виведення спадково стійких сортів культурних рослин проти захворювань багато. Так, в Америці й Канаді виведені стійкі проти стеблової іржі високоврожайні сорти ярої пшениці з міцною соломою, добрими хлібопекарськими якостями — Тетчер, Райва, Рінаун і Регент; стійкий проти спаржі сорт Марта Вашингтон; стійкі проти фузаріозу сорти томатів Раткерс, Марглоуб; стійкі проти філоксери (кореневої попелиці) сорти винограду тощо.

Багато сортів різних видів рослин, спадково стійких проти різних хвороб, виведено в Україні.

У рослинництві велика увага приділяється вивченню характеру успадкування тих або інших хвороб. Наприклад, якщо схрещують сорт, стійкий проти грибного захворювання із сприятливим сортом, то потомки першого покоління будуть всі стійкими, а в другому поколінні відбувається розщеплення у співвідношенні 3 : 1. Це означає, що пара альтернативних ознак контролюється однією парою алельних генів. Якщо розщеплення у другому поколінні набагато складніше, то це свідчить про полігенну зумовленість цієї хвороби. Як показують численні дослідження, стійкість проти захворювань у рослин має моногенну зумовленість.

На відміну від рослинництва у тваринництві селекціонери рідко ставлять за мету пошуки тварин із спадковою стійкістю проти різних хвороб і виведення стійких ліній, не кажучи вже про породи. Це пояснюється складністю проведення цих заходів і небажанням займатись дуже вигідними в економічному і перспективними у професійному відношенні заходами.

Складність роботи у напрямку створення спадково стійких проти захворювань стад, популяцій, ліній і порід полягає у малоплідності деяких видів сільськогосподарських тварин, не частій зміні поколінь, неможливості застосування провокаційного фону, полігенній зумовленості більшості хвороб, складності у побудові генетичних карт хромосом, що стримує використання індукованого мутагенезу. Проте в багатоплідних тварин (свиней, кролів, птиці) можна і потрібно вести селекцію на стійкість проти захворювань.

Прагнення людини до миттєвих позитивних наслідків і недалекоглядність спонукають її застосовувати як єдино можливі ортодоксальні методи брротьби із захворюванням тварин — дезинфекцію, вакцинацію, лікування фармакологічними препаратами тощо. Зрозуміло, що без цих методів сьогодні обійтись майже неможливо, але селекція на стійкість, яка не заважає застосуванню цих методів, проводитиметься тим інтенсивніше, чим більше людина пізнаватиме закономірності природи і знаходитиме шляхи і методи «співробітництва», а не глумитись над нею. Безконтрольне застосування хімічних речовин— дезинфекторів, інсектицидів, гербіцидів, ліків завдає великої шкоди природі в цілому і людині зокрема. При цьому деякі патогенні мікроорганізми неможливо повністю знищити ніякими відомими методами. Тоді логічним є прагнення до селекції і розведення тварин, несприйнятливих, толерантних до цих збудників, або тих, що переносять їх без шкідливих наслідків.

Природний добір, що грунтується на спадковості і мінливості, є основною зброєю еволюції. Проте людина протягом порівняно короткого життя у більшості випадків не бачить результатів природнього добору (хоч теоретично усвідомлює їх). Тим більше, що наше господарювання не стимулює, а навпаки, гальмує ці процеси. Парадокс? Не зовсім, тому що закони природи вступають у суперечності з соціальними законами.

Наведемо приклад дії природного добору у дикій популяції. У 1915 р. було помічено, що в затоці Мальжке о.Принца Едуарда загинули майже всі устриці від невідомої хвороби із симптомами ослаблення великого відвідного м'яза, припинення росту і розмноження, утворення жовтувато-зелених пустул. Тільки через десять років (1925) у цій затоці виловили 4 ц устриць, а в 1940 р. вилов значно перевищив рівень 1915 р. Досліди, пов'язані із завозом устриць з інших районів, показали, що збудник цієї хвороби там не зник і що устриці з цієї затоки набули високої спадкової стійкості проти захворювання. Це результат мутації і природного добору на фоні високої плодючості, яка становить майже 60 млн потомкїв за рік. Іншими менш яскравими прикладами є виведення породи овець ромні-марш з високою стійкістю проти трихостронгілід, кролів проти міксоматозу.

2. ВІДТВОРЮВАЛЬНІ ЯКОСТІ ТВАРИН — БЕЗПЛІДДЯ І ЯЛОВІСТЬ

Відтворюалльні якості тварин — безпліддя і яловість, тяжкі отелення, мертвонародженість, загибель телят, перегули тощо залежать як від технологічних умов утримання й експлуатації, так і від генетичних особливостей тварин. Основними причинами безпліддя вважають недостатню і неповноцінну годівлю, незадовільне утримання, захворювання статевих органів, порушення техніки штучного осіменіння і його несвоєчасність. Усі перелічені причини майже завжди частково або повністю є у господарствах і цього достатньо, щоб не звертати увагу на не менш важливі генетичні причини безпліддя. За даними різних авторів, коефіцієнт успадковуваності безпліддя у телиць становить від 0,01 до 0,11. Одним з основних механізмів генетичного безпліддя є імунологічна антигенна несумісність організмів. В організмі деяких корів і телиць утворюються й існують високоактивні антитіла проти білків сперматозоонів, що призводить до аглютинації (склеювання) їх під час осіменіння. Тому при профілактиці треба своєчасно проводити реакцію спермоаглютинації на вияв антигенної несумісності з наступною заміною бугаїв-плідників. Генетичне безпліддя контролюється полігенами так само, як і киста яєчників у деяких корів. Доведено, що від хворих або перехворілих кистою яєчника матерів мають більше хворих кистою дочок. Підрахований навіть коефіцієнт успадковуваності — 0,108-0,160.

Крім того, доведено генетичну схильність до абортів у тварин, тяжких отелів, мертвонароджування, міцності кінцівок, копитного рогу, продуктивного довголіття тощо. Навіть такі хірургічні захворювання, як опіки від надмірно сонячного опромінювання, мають генетичну схильність.

3. ПРИРОДНА РЕЗИСТЕНТНІСТЬ ВЕЛИКОЇ РОГАТОЇ ХУДОБИ

У зв'язку з інтенсифікацією тваринництва великого значення набуває проблема генетичних основ селекції на стійкість сільськогосподарських тварин проти багатьох захворювань, тобто відбір тварин з високою природною резистентністю.

Суб'єктивно-інтуїтивний підхід при оцінці тварин у минулому гальмував виведення високопродуктивних порід і часто призводив до послаблення стійкості, а інколи й виродження цілих стад. Крім того, господарську цінність тварин необхідно визначати у такому віці, коли немає даних про її продуктивність. Водночас прагнення до однобокого підвищення продуктивності нерідко призводить до загального послаблення конституції тварин і зниження їх резистентності проти інфекцій.

Класики ветеринарії і зоотехнії приділяли велику увагу підвищенню спадкової стійкості проти найбільш небезпечних для даної місцевості захворювань.

Реактивність, як властивість живої матерії реагувати на подразнення зовнішнього середовища, є поняттям загальнофізіологічним і тісно пов'язане з поняттям спадковості і конституції.

Про вплив функціонального стану кори головного мозку на реактивність організму, його захисні властивості і протікання патологічних процесів доведено експериментально. Тому для визначення конституції людини і тварини беруть типологічні особливості вищої нервової діяльності, які за І. П. Павловим характеризуються силою процесів збудження і гальмування. Ці процеси значною мірою визначають особливості взаємодії організму з навколишнім середовищем і його пристосувальні можливості. Як зазначав І. П. Павлов, дуже важливо виявити у стаді тварин, у яких забезпечене точне відтворення всіх можливостей навколишнього середовища. Вибраковувати із стада, причому в якомога ранньому віці, треба тих тварин, які не пристосовуються до умов середовища, часто хворіють. Слід зазначити, що кожен тип нервової діяльності тварин і людини також генетично зумовлені.

До факторів природної резистентності (природного імунітету) належить: фагоцитоз — захват і перетравленя клітинами мезенхіматозного походження сторонніх речовин і тіл, що проникають в організм. І. І. Мечников довів, що фагоцитоз є процесом, який виявляється на самих ранніх етапах еволюції ще у простіших одноклітинних і примітивних багатоклітинних. Це дає змогу стверджувати, що фагоцитоз у вищих тварин є першою специфічною захисною реакцією організму на проникання інфекції. Крім первинної специфічної дії фагоцити (лейкоцити) водночас виконують другу дуже важливу функцію — розшифровують біохімічну структуру анти-гена, який проник в організм, і утворення специфічних антитіл.

В імуногенетиці вважають, що фагоцитоз, як клітинний фактор неспецифічної опірності інфекції, поряд з антитілами, як гуморальним специфічним фактором, тісно пов'язані і мають велике значення для резистентності організму.

Фагоцитоз займає перше місце, хоч і менш інтенсивний, ніж специфічні механізми, але діє дуже швидко на місці проникання збудника. Відомо, що при внутрішньоутробному розвитку плід не дістає специфічних антитіл від матері через плацентарну перешкоду. Тому фагоцитоз має велике значення для захисту новонароджених тварин. Наприкінці XVIII і на початку XIX століть Мечников, який сформулював фагоцитарну теорію, стверджував, що несприйнятливість організмів до інфекції визначається діяльністю клітин-поглиначів — фагоцитів. У свою чергу, П.Ерліх стверджував, що основну функцію у несприйнятливості виконують антитіла. Під час цієї дискусії дослідження виявили істину, яка полягала в тому, що механізм опірності складається з клітинних і гуморальних факторів. Отже, основою імунітету є рухомі фіксовані фагоцити, лімфоцити і плазматичні клітини, а також антитіла.

Фагоцити, крім виключно великої ролі в імунологічних процесах, виконують важливу функцію у видаленні твердих і рідких чужерідних субстанцій і власних відмерлих клітин. Деякі автори спостерігали й описали фагоцитоз власних еритроцитів. Безумовно, це аномальне явище. За І.І. Мечниковим, фагоцитами є макро- і мікрофаги. Макрофаги — це клітини РЕС і їх похідні, тканинні макрофаги—гістіоцити, моноцити крові, а також альвеолярні і перитональні макрофаги. РЕС є основою фагоцитозу. Мікрофаги — гранулоцити крові.

Існує багато факторів, які впливають на активність фагоцитозу. Залежно від виду бактерій і тварин активність кожного макро- і мікрофага різна. Вважають, що моноцити найбільш активні там, де малоактивні нейтрофіли.

Потім за активністю ідуть еозинофіли і базофільні гранулоцити. Крім того, фагоцитарна активність клітин залежить від їх віку. Найкраще піддаються фагоцитозу зрілі, але неперезрілі клітини. Встановлений зв'язок між амебоподібною рухомістю (утворення псевдоподій) макро- і мікрофагів і здатністю їх до фагоцитозу.

Процес фагоцитозу починається з прилипання фагоцитуючої часточки на поверхню клітини. У цьому місці клітина випускає відросток цитоплазми у вигляді псевдоподії, яка оточує частку і поглинає її всередину клітини. Інородні тіла накопичуються у вакуолі, де й відбувається процес перетравлювання та асиміляції, за допомогою бактерицидних речовин і ферментів, що знаходяться у гранулах (лізосомах) фагоцитів. При поглинанні надмірної кількості бактерій фагоцит може розірватися. Цьому сприяють вірулін, агресин, лейкоцидин. У сироватці крові є так звані опсоніни, бактеріолізини, плакантрокоцидини, бактеріоцидини, алексини, які стимулюють фагоцитоз.

Антитіла. Специфічні глобулярні білки, які виробляються В-лімфоцитами при прониканні в клітини антигенів. Такі антитіла називають імунними, специфічними. Про велике значення антитіл для стійкості організму свідчать численні досліди. Як правило, імунні антитіла суворо специфічні щодо конкретного антигена, який спричинив їх утворення. Іноді антитіла можуть реагувати не з тими антигенами, які спричинили їх утворення, а з подібними до них..

Реакція між антитілом і антигеном може відбуватися у таких формах: аглютинації — склеювання мікроорганізмів або чужорідних еритроцитів, преципітації— осадження з розчину антигена під впливом специфічних антитіл, лізису — розчинення мікробів або чужорідних еритроцитів, бактерицидного ефекту — загибелі мікроорганізмів, нейтралізуючої здатності щодо токсинів антигенів; опсонизації – підготовки мікроорганізмів до фагоцитозу зд допомогою приєднання антитіл до мікроорганізмів.

Крім імунних антитіл, в організмі є так звані природні (нормальні) антитіла. Багатьма дослідженнями було доведено, що норімальні антитіла у сироватці крові перебувають у незначних концентраціях порівняно з імунними антитілами. Проте, не зважаючи на невелику концентрацію, за думкою Л. А. Зільбера, В. І. Вагоніса та ін., індивіди, у яких є протибактеріальні нормальні антитіла, стійкіші ніж ті, у яких їх немає. Л. А. Зільбер писав, що при наявності нормальних антитіл створюється скоріше імунітет і вони свідчать про імуногенну готовність організму.

Здатність продукувати антитіла є вродженою і спадковою функцією тваринного організму, виробленою у процесі еволюцій. Це достатньо переконливо було доказано на 49 парах однояйцевих близнюків. Л. Гіршфельд розглядав нормальні антитіла як особливі біохімічні органи, порівнюючи їх із скелетом та іншими органами тваринного організму.

Нормальні антитіла мають бактерицидну властивість, тобто здатність убивати бактерії за допомогою таких бактерицидних речовин, як лізоцим, -лізин, лейкін, комплемент (алексин). Це природні, вроджені, видові гуморальні фактори з малою специфічністю, дія яких спрямована одночасно проти багатьох видів бактерій. Антитіло разом з алексином (комплементом) (антитіло X алексин) створюють так званий сенсибілізатор (амбоцептор), який при зіткненні з антигеном спричинює його лізис.

Повноцінна годівля має суттєве значення для природної стійкості організмів до інфекції. Як нестача білка в кормі, так і надмірне його вживання призводить до зниження опірності організму— зниження бактерицидної активності крові і фагоцитарної активності лейкоцитів.

Лекція 19 ОСНОВИ ВЕТЕРИНАРНОЇ ПАТОГЕНЕТИКИ

Класифікація аномалій. Із давніх часів люди звертали увагу на появу потвор (виродків) як серед тварин, так і серед людей. Пояснення виникнення потвор довгий час зводилось до дії надлюдської сили чаклунів, відьм і бога. Тільки на початку XIX ст. виникла наука про потвор — тератологія, а значно пізніше і патогенетйка. Не вдаючись в історичний екскурс розвитку цих наук, слід зазначити, що завдяки значним успіхам в області молекулярної і клінічної генетики вдалось довести генетичну зумовленість виникнення потвор.

Як відомо, генетичний напрямок досліджень почав розвиватись тільки з 1900р. після повторного відкриття законів Г. Менделя, Г. де Фрізом, К. Корренсом і Е.Чермаком.

Нині в усіх без винятку біологічних явищах вбачають організм і зовнішнє середовище як єдине ціле. Вплив гено- і паратипічних факторів, що впливають на виникнення потвор, однаковий, якщо брати середні статистичні дані за тривалий період. Проте в кожному конкретному випадку поява тих чи інших потвор зумовлюється більшим або меншим впливом генетичних чи паратипічних (середовищних) факторів. Тому всі потворності, а також усі інші захворювання умовно поділяють на спадкові хвороби, тобто генетично детерміновані, і спад-ковосхильні (спадково-середовищні). Вивченням цих хвороб займається патогенетика сільськогосподарських тварин (синоніми—ветеринарна генетика, ветеринарна цитогенетика, спадкова патологія). Отже, патогенетика вивчає генетичні відмінності тварин і роль спадковості у виникненні й механізмі розвитку (патогенезі) різних хвороб.

Патогенетика виступає як наука профілактичного (превентивного) напрямку у ветеринарії, як наука про генетичну гігієну (гігієну спадковості, генетичну профілактику), тобто вона запобігає передачі з покоління в, покоління генів, що викликають ту або іншу патологію. Крім того, завданням цієї наука є підбір тварин з відповідними генотипами.

PAGE 5

ГЕНЕТИЧНА СЕЛЕКЦІЯ