Задачи и перспективы развития биотехнологии

14.04.2015

Для настоящего момента характерно широкое использование достижений биологии в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Происходит его биологизация, свидетельствующая о наступлении нового этапа научно-технического прогресса.
Биология становится лидером современного естествознания. Интенсивно развиваются биохимия, микробиология, молекулярная биология, молекулярная и популяционная генетика, селекция. Выявлена генетическая роль ДНК, сложная структура гена и генетический код; появилась возможность методами радиационной генетики и химического мутагенеза изменить наследственность микроорганизмов; генетические исследования микроорганизмов позволили создать новые штаммы и расы, имеющие важное практическое значение; успехи в области генной инженерии свидетельствуют о возможности создавать по заданной модели организмы, наследственная программа которых формируется благодаря вводу новой генетической информации.
Человек перешел к созидательной деятельности на основе интегрированного использования новейших достижений естественных и инженерных наук в едином технологическом процессе, в котором сложнейшие взаимодействия и манипуляции протекают на уровне генома клетки. Этот процесс созидания, предметом которого является живой объект, называется биотехнологией.
Практический вклад современной биологии в биотехнологию состоит в создании способов целенаправленного изменения генетической программы развития организма и возможности практического использования искусственных генных конструкций; в разработке методов генетического управления синтезом некоторых микроорганизмов; в культивировании клеток животных и возможности управлять их развитием; в гибридизации клеток, иногда эволюционно очень далеких.
В современном пониманий термина «биотехнология» заложен глубокий интегрированный смысл: единство науки и производства, практическая реализация тончайших интимных процессов, происходящих в организме, и широкое внедрение достигнутых результатов в народное хозяйство. Это промышленная технология получения и синтеза новых веществ и препаратов, штаммов и рас, клеток и организмов, протекающая в генетически заданном режиме под строгим контролем и управлением всех процессов.
Биотехнология в процессе своего развития получила отраслевую направленность и теперь применяется при выработке кормового белка, лекарственных препаратов, сывороток, ферментов, витаминов, производстве продукции животноводства и т. д.
Основная задача биотехнологии — оптимизировать производственный процесс, направленный на дальнейшее повышение экономического потенциала той или иной отрасли народного хозяйства, на основе достижений естественных и технических наук. В животноводстве, например, при помощи биотехнологических методов разрабатывают оригинальные технологии производства различных кормовых добавок, способных повысить продуктивность и устойчивость животных к инфекциям, создают ферменты, улучшающие переваримость кормов и усвоение протеина, синтезируют новые лекарственные вещества для профилактики и лечения болезней.
Обеспечить высокое и бесперебойное производство продукции высокого качества с наименьшими затратами труда и средств позволяет сочетание экономически обоснованной гармонии между физиологическими потребностями животных и технологией производства. Создание условий, соответствующих функциональным и физиологическим особенностям животных, способствует проявлению производственного долголетия, высокой резистентности, стрессоустойчивости, благоприятствует максимальной реализации генетического потенциала продуктивности. Поэтому при разработке интенсивных технологий, оптимальных инженерных и технических решений как можно полнее используют современные достижения биохимии, физиологии, этологии, знания о биоэнергетических и генетических механизмах и функциях живого организма.
С введением промышленных технологий животные оказались оторванными от естественной среды обитания, и нередко новые условия содержания неблагоприятно отражаются на их здоровье, продуктивности, воспроизводительных способностях. Круглогодовое безвыгульное содержание свиней в помещениях закрытого типа, широкое применение в отрасли стимуляторов, антиоксидантов, антибиотиков приводят к перенапряжению защитно-приспособительных механизмов организма, снижению его адаптационных возможностей, ослаблению здоровья и сокращению периода использования.
Особенно важно добиться нормальной адаптации организма в условиях интенсивного использования животных. Однако его физиологические свойства, формировавшиеся и течение многих веков, не в состоянии изменяться так же быстро, как технологические условия, и поэтому при резкой перемене внешних условий может возникнуть несоответствие между биологической природой животного и окружающей средой.
Чтобы промышленные технологии способствовали укреплению здоровья, повышению резистентности и продуктивности свиней, надо создать оптимальные условия их эксплуатации путем подбора методов разведения, кормления и содержания, соответствующих биологическим особенностям животных, организовать производственный процесс с учетом последних достижений в области зоотехнии, ветеринарии, экологии, техники, строительной индустрии.
Одна сторона проблемы при внедрении биотехнологии в свиноводство заключается в том, что при промышленном способе производства быстро меняются как технические решения, так и технологии производства, отражающиеся на физиологии животных, их поведении и продуктивности. Следует стремиться к тому, чтобы измененные технические условия в наибольшей степени соответствовали биологическим особенностям животных. Об этом соответствии можно судить по наблюдениям за животными. Поведение свиней свидетельствует о том, насколько внутренняя планировка помещения, применяемая технология и особенно механизация соответствуют их физиологическим параметрам. Любые отклонения от нормального поведения говорят о неправильных методах содержания, неблагоприятной окружающей среде. На нынешнем этапе индустриализации свиноводства задачи этологии (науки, изучающей поведение свиней) усложняются, так как промышленная технология основывается преимущественно на экономических критериях и нередко вступает в противоречие с физиологическими и зоогигиеническими параметрами, со здоровьем животных.
Другая сторона проблемы при организации рациональной биотехнологии в свиноводстве состоит в перестройке наследственного аппарата животных селекционно-генетическими методами в направлении повышения приспособляемости к новым технологическим приемам: безвыгульному содержанию, длительному использованию в условиях ограниченного моциона, работающим механизмам и производственному шуму, колебаниям условий кормления и содержания, ранним срокам отъема поросят от маток, выращиванию поросят без материнского молока и т. д. В современных условиях особую актуальность приобретают проблемы селекции свиней, решение которых будет способствовать более полному раскрытию закономерностей наследственной передачи признаков, их реализации в онтогенезе и выяснению взаимосвязи «генотип — среда». Задача состоит в том, чтобы получить наиболее «экономичных животных», объединяющих в своем генотипе высокую мясность и откормочные качества, резистентность и невосприимчивость к стрессам. Иными словами, надо создать животных, обладающих высокой продуктивностью и хорошо приспособленных к интенсивному использованию в условиях индустриальной технологии. Особую роль при этом отводят новым методам биотехнологии, используемым для совершенствования традиционных методов разведения.
В селекции перспективным направлением является повышение мясных качеств свиней. Интенсивная селекция на улучшение мясности привела к выведению таких супермясных пород, как пьетрен, дюрок, бельгийский и датский ландрас с содержанием мышечной ткани в туше более 60%. Высокую мясность этих пород связывают с наличием у них рецессивного аллеля, ответственного за мышечную гипертрофию, который, повышая мясность и увеличивая убойный выход, одновременно снижает устойчивость животных к стрессам и ухудшает качество свинины. В связи с этим поиск приемов повышения качества свинины следует вести сразу в нескольких направлениях: разрабатывать методы раннего прогнозирования мясных качеств свиней; выявлять животных с плохим качеством мяса (PSE), предрасположенных к стрессам в раннем возрасте, исключать их из процесса воспроизводства; включать в число селекционируемых признаков показатели резистентности и формировать генетическую устойчивость к технологическим стрессам и болезням при выведении новых пород, типов и линий свиней; широко применять скрещивание и гибридизацию для получения животных с хорошим здоровьем, высокой жизненностью и крепкой конституцией.
Опыт стран с высокоразвитым мясным свиноводством свидетельствует о возможности повысить выход мяса в туте и улучшить его качество при помощи комплекса селекционных и технологических приемов, а опыт Канады по отбору резистентных к риниту свиней при выведении породы лакомб говорит о возможности усилить селекционно-генетическими методами устойчивость животных к различным заболеваниям.
Одна из важнейших проблем интенсивного животноводства— повышение эффективности использования кормов, т. е. получение большего количества продукции на единицу затраченного корма. Это становится возможным лишь при лучшем усвоении и использовании питательных веществ рациона.
Энергетические потребности животных определяются количеством энергии, расходуемой на поддержание их жизнедеятельности и образование продукции. Корм, используемый на поддержание жизненно важных функций организма, называется поддерживающим, а дополнительно израсходованный и преобразованный в полезные продукты — продуктивным.
Чем больше животное производит полезной продукции на единицу съеденного корма, тем меньше питательных веществ расходует оно на поддержание жизни. Количество поддерживающего корма у свиней определяется наследственными особенностями: скороспелостью, способностью к перевариванию и усвоению кормов, мясо-сальными качествами. Суточная норма поддерживающего корма для свиней с живой массой 50—60 кг равна 1 корм, ед., 100 кг-— 1,4, 200 кг — 2 корм. ед. Потребность в энергии зависит от пола и возраста; у боровков она на 15% выше, чем у свинок. Снижение затрат корма на единицу продукции зависит, главным образом, от уменьшения поддерживающих затрат, вызванных высокой интенсивностью роста и сокращением продолжительности откорма. Медленнорастущие животные переводят в мясо и жир 3,6% энергии корма, быстрорастущие— 18—22, скороспелые — 33—35%. Учитывая это, очень важно изучить регуляторные механизмы биоэнергетических процессов в организме свиней разной скороспелости и мясности и использовать их в решении практических вопросов при разработке биологически обоснованных интенсивных технологий свиноводства.
Энергия поступает в организм свиней с кормом, а расходуется в ходе различных процессов жизнедеятельности: свыше 30% они затрачивают на теплопродукцию, в среднем до 28% откладывается в приросте, на движение тратится около 6,3%, теряется с калом 27,3% и т. д. Регуляцию биоэнергетических процессов следует нацелить на перевод части непродуктивно используемой энергии (например, на теплопродукцию) на энергию синтеза.
Генетическая обусловленность использования корма у свиней детерминирована интенсивностью обменных процессов и физиологических функций организма. У животных с высокой оплатой корма быстрее протекают реакции гликолиза, выше напряженность внутриклеточных процессов, активность ферментов гидролитических и окислительно-восстановительного комплекса, уровень белкового и углеводнолипидного обмена, функция газообмена, экономичнее и рациональнее идут процессы синтеза. Выявить генотипы с повышенной способностью усваивать и использовать корма, пониженными затратами кормов на производство продукции помогает селекция. Изменяя природу животных сознательной племенной работой — отбором, подбором и направленным выращиванием молодняка, — селекционер изменяет и их потребности в пище на образование прироста.
Ученые предполагают, что при совершенствовании свиней в практических условиях племенных ферм по крайней мере в ближайшие 25 лет не ожидается снижения эффективности селекции, и полигенно наследуемые признаки продуктивности еще долгое время останутся прерогативой селекционных методов. В отношении изменения признаков, контролируемых одним или несколькими генами, например стрессового синдрома, вызываемого галотановым геном, весьма перспективна генная инженерия, позволяющая проводить идентификацию и пересадку генов, ответственных за формирование конкретных признаков продуктивности Определенную надежду в реальность этого вселяют исследования ученых по пересадке гена гормона роста животным другого вида, с помощью которых можно получить особи, содержащие в хромосомах гены даже эволюционно далеких организмов.
Весьма перспективны в этом плане исследования по введению животным генов гормонов, которые регулируют многоплодие, или генов незаменимых аминокислот, чтобы животные сами вырабатывали эти аминокислоты, покрывали имеющийся дефицит и лучше усваивали корма.
В современных условиях создание принципиально новых высокоэффективных промышленных биотехнологий по производству продукции животноводства невозможно без внедрения достижений в области генной инженерии, селекции, этологии и других наук.


Добавить комментарий
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: