Az egyik probléma, amivel a gazdálkodók egyre gyakrabban szembesülnek, a tejelő szarvasmarhák hőstressze, amely akkor fordul elő, amikor azok túl hosszú ideig vannak kitéve magas hőmérsékletnek. A hőterhelésnek kitett emlősök kevesebbet esznek, kevesebb tejet termelnek és utódaik is nehezebben fogannak meg. A nagy páratartalmú, extrém meleg helyeken pedig a hőstressz akár halált is okozhat. Csak az Egyesült Államokban ez évente kilencszázmillió dollárba vagy annál is többe kerül a tejiparnak, míg a fejlődő országokban, ahol a kistermelők megélhetésükhöz legtöbbször csupán néhány állatra támaszkodhatnak, ez pusztító hatást mérhet. A hőmérséklet globális emelkedésével ráadásul a hőstressz valószínűleg csak súlyosbodni fog.

Doktor Goetz Laible, az új-zélandi AgResearch zoológusa szerint mindez nemcsak a tejtermelés jelentős csökkenését vonja maga után, hanem a tehenek általános jólétét és termékenységét is befolyásolja - írja a Future Human. Hozzáteszi: a hőmérséklet emelkedése, valamint a meleg időjárás hosszabb és intenzívebb időszakainak előrejelzései csak azt jelenthetik, hogy a hőstressz és a termékenység problémái idővel növekedni fognak. Laible és munkatársai a közelmúltban ezért egyedülálló megközelítést alkalmaztak a probléma megoldására:

génmódosítással próbálták megváltoztatni a tehénszőr színét, és ellenállóvá tenni őket a klímaváltozással szemben.

Mivel a sötétebb színű szarvasmarhák több hőt elnyelnek, úgy gondolják, hogy a melegebb hőmérséklet jobban befolyásolja őket, mint világosabb árnyalatú társaikat. Ahogy Laible és munkatársai a bioRxiv szaklapban közzétett preprint cikkben leírják, kísérletükhöz a jellegzetes fehér alapon fekete foltos, holstein-fríz szarvasmarhafajtát használták: a holstein-fríz a hollandiai Frízföld területéről származó tejelő típusú lapálymarha szelekciójával és párosításokkal, német gazdák tenyésztésével kialakult szarvasmarhafajta.

A CRISPR génalkotó eljárás segítségével a kutatók laboratóriumi körülmények között, szarvasmarha-embriókban módosították a PMEL nevű pigmentációs gént.

Az általuk létrehozott genetikai variáns természetesen már létezik egyes húsmarhafajtákban, például a gallowayi szarvasmarhákban, amelyek színe fekete vagy fehér helyett inkább ezüstös szürke. A szakértők ezután klónozták az embriókat, majd beültették azokat a nőstényekbe. A klónozás elterjedt módszer a mezőgazdaságban a genetikailag legjobb minőségű állatok másolatának elkészítésére, ami javíthatja az állományok általános minőségét, alkalmazása ugyanakkor kockázatos, mivel a klónozott egyedek 'hibásan' is születhetnek, és tartós, vagy akár végzetes egészségügyi problémáik lehetnek.

Egy majdnem tökéletes kísérlet margójára

A tudósok huszonkét génmanipulált embriót ültettek a tehenekbe, és összesen hárman estek teherbe. Közülük ketten olyan borjakat hoztak világra, amelyek bundája a feketénél lényegesen világosabb, ezüstszürke foltokkal tarkított lett. Sajnos a két borjú nem élt elég ideig ahhoz, hogy a kutatók megállapíthassák, ez valóban nagyobb védelmet biztosít-e számukra a hőterhelés ellen. Az egyiket nem sokkal a születés után el kellett altatni az egészségi komplikációk miatt, a második pedig születéskor ugyan egészséges volt, de fertőzés miatt négy héten belül elpusztult. Laible szerint az egészségügyi problémák „jól ismert szövődmények”, amelyek a klónozási technológiához kapcsolódnak, és valószínűleg nem a CRISPR miatt következnek be. Ez a DNS-változás nem okoz egészségügyi problémákat a teheneknél, mivel a kísérleti példányok alapból sem teljesen stabilak ebből a szempontból. Emiatt a CRISPR nem befolyásolhatja a tehenek által termelt tej minőségét sem. Az egyik aggodalom a CRISPR embriókban történő felhasználásával kapcsolatban a génszerkesztés közben előforduló hibalehetőségek, beleértve az úgynevezett „célon kívüli” effektusokat, vagyis

amikor a genom más helyein, véletlen módosulás történik. Laible szerint csapata a két született borjú DNS-ében nem talált bizonyítékot erre.

A szőrzet színe ugyanakkor csak egy biológiai tényező a szarvasmarhák hőstresszével kapcsolatban, mivel abban a szőrhossz is szerepet játszik. A minnesotai székhelyű Acceligen génszerkesztéssel foglalkozó vállalat különböző mutációkat eszközöl arra, hogy a szarvasmarhák hőállóbbak legyenek az úgynevezett 'slick', természetesen előforduló genetikai variánssal. Ez felelős a szarvasmarhák rövid, sima szőrének kialakulásáért, amely valamelyest hűti őket a szubtrópusi melegben. Az Acceligen vezérigazgatója, doktor Tad Sonstegard szerint jelenleg két tehenet termékenyítettek meg a génmódosított embriókkal, de a jövőben többet is szeretnének. A társaság jelentős anyagi támogatást kapott a Bill & Melinda Gates Alapítványtól, hogy ezeket a teheneket eljuttassák afrikai gazdálkodókhoz, ahol a szarvasmarha-állományok kevésbé termelékenyek, mert az állatok genetikai minősége nem a legkiválóbb. A cégnél azt tervezik, hogy a jövőben a génmódosított emlősöket Dél-Amerikában és az Egyesült Államokban is bemutatják. Sonstegard szerint egyes szarvasmarhafajokban, amelyek természetesen alkalmazkodnak a hőhöz, mint például a Dél-Ázsiából származó zebu tehenek, több gén kapcsolódik az adaptációhoz. Doktor Bhanu Telugu, a Marylandi Egyetem zoológusa, a RenOVAte Biosciences elnöke pedig úgy látja, hogy ez a fajta génszerkesztés jó első lépés, de a további módosítások még inkább növelhetik az állatok hőtűrését.

Telugu, aki nem vett részt jelen kísérletben, arra számít, hogy a továbbiakban két vagy három genom szerkesztéséből álló folyamatból szuperborjak "készülhetnek".

"Mivel a hőmérséklet folyamatosan emelkedik, az állatok egyre nagyobb stressznek vannak kitéve, ezért rendkívül fontos lenne a fenti tulajdonságokat akár tenyésztéssel, akár géntechnológiai módszerekkel beléjük kódolni" - magyarázza Telugu. Laible pedig hamarosan trópusi szarvasmarhák genetikai variánsainak bevezetésébe kezd, amelyek más állatokhoz képest jobban tűrik a meleget, és ellenállóbbak a betegségekkel szemben.

A génmanipulálás kritikusai azonban rámutathatnak arra, hogy az állatok hőterhelésének csökkentése génszerkesztés nélkül is megoldható. Az árnyékolás, a megfelelő szellőzés és a tiszta vízhez való hozzáférés jelenleg is a hőstressz megelőzésére szolgál. Noha az emberek valószínűleg még jó darabig a tehéntejre lesznek utalva, a génszerkesztés potenciálisan elősegítheti a szarvasmarhák termelékenységét a jövőben, és kevesebb állatot kellene tenyészteni azonos mennyiségű tejért.

Mi lesz az állatok metán-kibocsátásával?

Az ausztrál Adelaide-i Egyetem kutatói egy nagy nemzetközi csoporttal együtt olyan ötlettel álltak elő, amely csökkenthetné a szarvasmarhák okozta üvegházhatást. Az emlősök az emésztőrendszerükben (pontosabban a bendőben) élő baktériumok miatt bocsátanak ki nagy mennyiségű metánt, ez az emberiség tevékenységéből adódó kibocsátás harminchét százaléka, ám az egyetem állatorvosi karának professzora, John Williams szerint vizsgálataik alapján a baktériumok mennyisége és összetétele egyedenként változik a marhákban.

A kutatásban közel száz egyedet vizsgáltak, melynek során felmérték az emésztésüket segítő baktériumokat, az anyagcseréjüket, tejtermelésüket és más tulajdonságaikat. Ekkor találtak rá a különbségre, ami nagy részben genetikai okokra vezethető vissza. A szarvasmarha génjei alapján derül ki ugyanis, hogy milyen összetételű emésztőbaktériumokkal rendelkezik, amiről viszont a szakemberek mostanáig nem tudtak.

A vizsgálatokból az is kiderült, hogy azok a marhák bocsátják ki a legkevesebb metánt, amelyek a leghatékonyabbak a tejtermelésben.

Bár a mostani kutatás csak a tejelő marhákra vonatkozott, de minden valószínűség szerint hasonló különbségek vannak a húsmarhák között is. Ha olyan marhákat választanak ki tenyésztésre, amelyeknek a genetikai tényezők miatt eleve alacsonyabb a metán-kibocsátása, akkor ezzel kevésbé környezetszennyezővé tehető a szarvasmarhatartás - írja a Science Advances. Napjainkban egyébként megközelítőleg másfél milliárd szarvasmarha él a Földön, egyedenként pedig évente hetven-százhúsz kilogramm metánnal növelik az üvegházhatást.

Ez is érdekelhet:

Cowpathy: Indiában nemsokára rákgyógyszert is fejleszthetnek a tehén melléktermékéből

Génszerkesztéssel 'készítenének' környezetkímélő szarvasmarhákat

A génszerkesztés visszafordíthatatlanul tovább növelheti a társadalmi szakadékot

(Fotó: Pixabay)