Наука о животноводстве: изотопы и ядерные методы

Наука о животноводстве:
изотопы и ядерные методы
Джон Э. Верке
Во многих районах мира развитие животноводства лимитируется плохим ростом,
плохой воспроизводительностью и молочностью крупного рогатого скота, что, в
свою очередь, ограничивает производство таких продуктов животноводства, как
мясо, молоко, кожа и т. д. для использования человеком. Замедленное развитие
животноводства является результатом неправильного или несбалансированного
питания, плохого приспособления к климатическим условиям и паразитарных и
других заболеваний. Развитие животноводства может быть ускорено, с одной
стороны, путем улучшения генотипов (породы и разновидности внутри данного
вида), с тем, чтобы они лучше соответствовали окружающей среде, в которой
они развиваются, и, с другой стороны, путем изменения компонентов окружающей среды, снижающих производство. На практике сочетание этих двух мер обычно является желательным, но относительная важность каждой определяется
кратко- и долгосрочными экономическими соображениями и возможными последствиями для окружающей среды.
При определении постепенной ликвидации генетических ограничений и отрицательных влияний окружающей среды на развитие животноводства важную роль
играют изотопы и радиация.
УЛУЧШЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
В отличие от селекции растений, в селекции животных для получения мутаций,
положительно влияющих на продуктивность в какой-либо определенной среде,
нельзя использовать ионизирующее облучение. Скорее наоборот, в селекции
животных используется информация, получаемая в результате изотопных и других исследований физиологических свойств животных, с целью выявления тех
свойств, которые связаны со способностью отдельных видов и пород поддерживать высокую продуктивность или хорошо приспосабливаться к неблагоприятным условиям окружающей среды. Затем можно попытаться соединить эти
желательные свойства путем перекрестного скрещивания или отбора для получения таких пород животных, которые хорошо развиваются в неблагоприятных
условиях окружающей среды.
Например, породы, выращенные в жарких и сухих районах, уступают в продуктивности за счет того, что они должны приспосабливать деятельность своего
организма к необходимости сохранять в нем воду, поддерживая температуру
своего тела в рамках физиологических пределов. Сравнительные исследования,
проводимые на различных породах и видах с помощью воды, меченной тритием.
Д-р Верке — руководитель Секции животноводства и ветеринарии. Объединенный отдел
ФАО/МАГАТЭ по использованию атомной энергии в пищевой промышленности и сельском
хозяйстве.
547
БЮЛЛЕТЕНЬ М А Г А Т Э - К Н И Г А 20, НОМЕР250
могут выявлять тех животных, у которых процесс приспособления сочетается как
с продуктивностью, так и с выживанием, а не только с выживанием. Аналогичные
породы и виды по разному переносят различные паразитарные заболевания. Изотопы используются для выявления таких пород и видов, которые, с точки зрения
иммунологии, лучше справляются с трудностями и которые в наименьшей степени
подвержены паразитарным заражениям, проявляющимся или в виде потери крови
или изменения состава крови (пониженный уровень протеина и низкое число эритроцитов) . Пользуясь такой информацией о паразитоустойчивости, селекционер, при
желании, может скрещивать или отбирать животных для получения пород с повышенной паразитоустойчивостью или толерантностью.
Уровни и паттерны гормонов (химические вещества, управляющие функциями и
процессами организма) могут измеряться с помощью методов радиоиммунологических анализов. Гормоны играют исключительно важную роль в процессе регулирования функции воспроизводства, и более четкое представление об их роли может использоваться в программах селекции и отбора с целью повышения плодовитости стада в плане генетики или фенотипов.
В этих областях еще только начинают применять изотопные и ядерные методы.
Действительно, селекция животных, основывающаяся на глубоких физиологических знаниях и измерениях, пока еще, в основном, проводится на научно-исследовательских станциях. Однако, поскольку селекционные программы предназначены для осуществления в тропических развивающихся странах, где такие ограничения окружающей среды, как плохие корма, климатические факторы и паразитарные и другие заболевания, являются более острыми, необходимость знать,
какие факторы следует отбирать, становится более явной. Например, отбор с
целью ускорения роста животных в условиях тропических пастбищ может осуществляться в основном в поисках способности к адаптации (низкая потребность в
уходе за скотом, толерантность к жаре и внутренняя и внешняя паразитостойкость), и он может быть направлен против продуктивности (способность потреблять корма). Для получения действительно реальных результатов в области
животноводства необходимо аналитически подходить к критериям отбора, с тем
чтобы можно было отобрать два основных показателя продуктивности (врожденные потенциальные возможности и степень приспособления).
ИЗМЕНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1)
Факторы питания, i) Метаболизм рубца: Такие жвачные животные, как
крупнорогатый скот, овцы, козы и водяные буйволы, способны синтезировать
микробный протеин, содержащийся в грубых кормах и в непротеиновых азотных
источниках, и использовать этот протеин для увеличения живого веса, количества
молока и т. д. Другими словами, корма, которые не подходят по содержанию
протеина для нежвачных, в некоторых условиях вполне устраивают жвачные породы. Изотопы азота, серы и фосфора используются для измерения того, какое
количество и как эффективно азот, содержащийся в кормах, преобразуется в
протеин, который может эффективно усваиваться животным.
Кроме того, увеличение микробов в рубце сопровождается расщеплением волокнистых грубых кормов в рубце в летучие и жирные кислоты, то есть в вещества,
которые могут способствовать выработке значительной части энергии, необходим
мой животным. Методы изотопного разбавления позволяют замерить интенсив548 БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ - КНИГА 20, НОМЕР
2
50
Международная группа ученых, участвующая в программе координированных исследований
ФАО/МАГАТЭ, во время инспекции кормов крупного рогатого молочного скота в Бандунге,
Индонезия. Фото: МАГАТЭ/Каллфелз.
ность в ы р а б о т к и и количества этих к и с л о т при различных к о р м а х , и это м о ж н о
сравнивать с количеством м и к р о б н о - с и н т е з и р у е м о г о протеина.
Для м а к с и м а л ь н о г о с т и м у л и р о в а н и я ф у н к ц и и рубца и тем самым п р о д у к т и в н о с т и
м о ж н о замерить эффективность различных рационов, и эту информацию м о ж н о
использовать при составлении рационов на основе и м е ю щ и х с я местных к о р м о в .
i i ) Минеральный обмен: Клинический или предклинический недостаток минералов
и токсичность эффективно исследуются с п о м о щ ь ю изотопов. Это справедливо не
т о л ь к о для т а к и х макроэлементов, к а к кальций и фосфор, но т а к ж е и для т а к и х
м и к р о э л е м е н т о в , к а к медь, кобальт и селен.
С п о м о щ ь ю изотопных методов м о ж н о л е г к о измерить различия в получении
элементов из различных и с т о ч н и к о в , а т а к ж е различия в их усвоении и обмене, и,
следовательно, м о ж н о установить, что н е о б х о д и м о добавлять в определенные
рационы в т о м или д р у г о м районе.
i i i ) Пищеварение: Изотопы применяются не т о л ь к о в исследованиях метаболизма рубца, но т а к ж е для измерения с к о р о с т и п р о х о ж д е н и я пищи и ж и д к о с т и в
пищеварительном тракте и с к о р о с т и усвоения питательных веществ из различных
у ч а с т к о в тракта. Эти параметры относятся к питальной ценности рациона, а изменение э т о г о рациона (например, при защите с п о м о щ ь ю формальдегида или при
размельчении и гранулировании) может изменить количество съедаемых к о р м о в
и эффективность, с к о т о р о й они используются, особенно ж в а ч н ы м и ж и в о т н ы м и .
549
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ - КНИГА 20, НОМЕР250
Импортный брахманский бык в Центре искусственного осеменения в Индонезии.
Фото: МАГАТЭ/Каллфелз.
2)
Факторы воспроизводства. Г о р м о н ы , к а к уже упоминалось ранее, наиболее
точно и эффективно измеряются методом р а д и о и м м у н о л о г и ч е с к о г о анализа. Горм о н ы управляют созреванием ф о л л и к у л , а о в у л я ц и я и течка м о г у т контролироваться во время цикла течки, и м о ж н о установить признаки, связанные с нормальным
ф у н к ц и о н и р о в а н и е м или о т к л о н е н и я м и от н о р м ы . Время оптимального осеменения
может быть установлено даже при о т с у т с т в и и я в н ы х п р и з н а к о в течки. М о ж н о
выяснить т а к ж е влияние т а к и х отрицательных ф а к т о р о в о к р у ж а ю щ е й среды, к а к
плохие к о р м а , жара и стресс, в ы з ы в а е м ы й паразитами, на уровень и паттерны
г о р м о н о в , и м о ж н о предпринять определенные шаги либо для снятия этого стресса, либо с целью использования т а к и х ж и в о т н ы х , к о т о р ы е меньше всего подверж е н ы этим в л и я н и я м , т о есть использовать информацию для отбора наиболее
приспособленных ж и в о т н ы х .
В н е к о т о р ы х у с л о в и я х м о ж н о пользоваться гормональной терапией для лечения
определенных о т к л о н е н и й или для синхронизации течки в целях и с к у с с т в е н н о г о
осеменения или в о с о б ы х случаях для вывоза суперовуляции при и с к у с с т в е н н о м
осеменении.
Т а к и м образом, с п о м о щ ь ю радиоизотопов м о ж н о проводить исследования гормональных паттернов для преобразования о к р у ж а ю щ е й среды или у л у ч ш е н и я
генетических свойств.
3)
Ветеринария и ф а к т о р ы болезни. Радиоизотопы исключительно интенсивно
используются в исследованиях в л и я н и я паразитарных заболеваний на изменение
550 БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ - КНИГА 20, НОМЕР
2
50
Введение радиоактивных индикаторов в яремную вену коровы
Установка детектора для контроля радиоактивности в щитовидной железе после введения
радиоактивных индикаторов.
551
БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ - КНИГА 20, НОМЕР250
крови животного-хозяина. На нормальных животных и животных, болеющих
паразитарными заболеваниями, можно точно определить скорость, с которой
преобразуются различные протеиновые фракции крови и образуются, и распадаются эритроциты, а также различия в физиологическом состоянии животного
(рост, беременность, лактация), уровень питания и другие переменные составляющие окружающей среды. Что касается кровососущих паразитов, то можно замерить количество крови, высасываемой паразитами. Знания этого позволяют
использовать лучшие приемы и определять генотипы, в меньшей степени подверженные этим влияниям.
Для успешного производства ослабленных вакцин, например, против легочной
нематоды у крупного рогатого скота, овец и коз и против анкилостома у собак,
используется ионизирующее излучение. Аналогичные методы используются
также при других паразитарных заболеваниях, где в экспериментальных условиях
достигнут практический успех. Для полной реализации потенциальных возможностей ослабления вакцин путем ионизирующего излучения, паразитарные заболевания, связанные с более сложными жизненными циклами, требуют более основательных исследований антигенности различных стадий.
ВЫВОДЫ
Увеличение количества пищевых и других продуктов, получаемых от животных,
требует более совершенной технологии и знаний, а также лучшего применения уже
накопленных знаний. Уже существующие методы необходимо развивать в более
совершенные биологические и социальные системы, с тем чтобы их можно было
применять в более широких масштабах, особенно в развивающихся странах.
Совместный отдел ФАО/МАГАТЭ, осуществляя свои программы координированных
исследований и технической помощи, помогает достижению этих целей.
552 БЮЛЛЕТЕНЬ МАГАТЭ - КНИГА 20, НОМЕР 2
50