Геномика против изменения климата: как спасти сельскохозяйственных животных

Исследователи из Университета Каттолика (Пьяченца) ищут гены, которые сделают породы крупного рогатого скота и овец устойчивыми к изменению климата, аномальной жаре и засухе. Под угрозой — выживание многих местных пород и огромные экономические потери для производственной цепочки.

Убытки из-за жары

"Потери производства из-за жары зависят от условий окружающей среды, оцениваемых по температурно-влажностному индексу (THI)", — объясняет профессор Паоло Аймоне Марсан. Исследования показывают убытки в миллионы евро от прямых (потеря производства) и косвенных (ветеринарные услуги, корма) затрат.

Публикация в The Lancet Planetary Health в этом году оценивает глобальные потери производства от теплового стресса примерно в $40 млрд в год к концу века (от $34 до $45 млрд), что эквивалентно около 10% стоимости мяса и молока в 2005 году.

"Тепловой стресс губителен для всех видов животных, особенно для жвачных и высокопродуктивных молочных коров, — говорит профессор Риккардо Негрини. — Климатические прогнозы указывают на увеличение жары и засухи в Италии, что усилит стресс у животных".

Как геномика может помочь

Геномика может ускорить селекцию. Традиционный отбор дает результаты за 5 лет, а геномика утраивает скорость. Она позволяет идентифицировать лучшие варианты генов, важных для благополучия скота.

Уже обнаружены полезные генетические варианты. Например, у некоторых местных карибских пород крупного рогатого скота (Сенепол, Лимонейро и Карора) найдена мутация "slick", приводящая к укорочению шерсти и физиологическим изменениям, которые делают животных крайне устойчивыми к жаре. Эту мутацию успешно внедрили в фризскую породу во Флориде.

Одна из целей — внедрить этот ген в итальянские стада и использовать в программах селекции.

Текущие исследовательские проекты

Исследователи участвуют в нескольких проектах по поиску благоприятных генетических вариантов, связанных с адаптацией к среде.

• Проект SCALA-MEDI (координация): изучает генетику адаптации у овец и птицы Северной Африки. Вовлечены 5 стран (Италия, Франция, Тунис, Алжир, Марокко), 18 партнеров и более 100 исследователей. Цель — изучить и усилить способность местных пород адаптироваться к экстремально жаркому и сухому климату (например, сахарскому).
• Европейский проект IMAGE (завершен): целью была характеристика и использование биобанков ДНК, семени и ооцитов сельскохозяйственных животных. Группа идентифицировала гены, связанные с адаптацией к климату у европейских овец, активные в иммунной системе и метаболизме (особенно жировом).
• Проект по Южной Америке: параллельно изучает геномы человека, бобов и крупного рогатого скота на континенте. Континентальный отбор проб у скота позволит изучить гены адаптации вдоль крайне разнообразного климатического градиента — от Патагонии до тропиков и от уровня моря до высот перуанских гор.

Баланс между продуктивностью и биоразнообразием

"Адаптивные гены сохраняются в местных породах, но многие из них находятся на грани исчезновения, вытесненные улучшенными, но менее адаптивными породами, — говорит профессор Негрини. — Должен быть баланс между эффективным производством с промышленными породами, которые позволяют устойчиво кормить мир, и сохранением биоразнообразия скота как резервуара полезных генов".

"Геномика может повысить эффективность местных пород, усиливая их устойчивость, и одновременно помочь изучить их ДНК для выявления генов адаптации, полезных для промышленных пород", — отмечает профессор Аймоне Марсан.

Геномика — не панацея

"Геномика — мощный инструмент, который облегчит отбор животных, более устойчивых к изменению климата, но это лишь один из факторов, — заключают исследователи. — Также крайне важен контроль над структурой ферм, управлением разведением и точным кормлением. Хорошая новость в том, что животных на производстве все более пристально контролируют с помощью камер, датчиков и систем анализа данных, которые предупреждают фермеров при первых признаках стресса, позволяя немедленно принять меры".