Геномные исследования могут помочь фермерам, занимающимся разведением насекомых, избежать проблем, связанных с одомашниванием.

от

Насекомые становятся всё более популярными для выращивания на фермах в качестве корма для других животных, в качестве корма для домашних питомцев и, возможно, в качестве пищи для людей. Процесс приспособления дикого животного к искусственной среде, известный как одомашнивание, сопряжён с уникальными трудностями. К счастью, есть важные уроки, которые можно извлечь из опыта одомашнивания других животных на протяжении тысячелетий.

Исследователи, изучающие, как одомашнивание животных изменяет их гены, считают, что важно признавать уязвимости, связанные с одомашниванием. Современные мощные инструменты биотехнологии могут помочь исследователям предвидеть и устранять проблемы на раннем этапе.

От одомашнивания зерновых культур около 12 000 лет назад до сегодняшних высокотехнологичных стратегий селекции на основе генома — люди давно научились приспосабливать природу для своих целей. Селективно выводя отдельные растения или животных с желаемыми признаками — будь то внешний вид, размер или поведение — люди одомашнили множество видов.

Тот же принцип лежит в основе всех попыток одомашнивания, от собак до сельскохозяйственных культур. Заводчик выявляет особь с желаемым признаком — будь то талант собаки к слежке или способность растения противостоять вредителям. Затем он скрещивает её, чтобы подтвердить, что желаемый признак может быть передан потомству. Если это работает, заводчик может вырастить множество потомков в линии с геномным преимуществом.

Люди сделали сельскохозяйственные культуры устойчивыми к болезням и экологическим вызовам, вывели послушных коров, дающих больше молока или мяса, кур с большой грудью и милых собак.

Одомашнивание насекомых также не ново. Люди разводят тутового шелкопряда (Bombyx mori) для производства шёлка уже более 5 000 лет. Но селекционное разведение и изоляция от диких родственников привели к тому, что тутовый шелкопряд утратил способность летать, стал зависим от одного источника пищи и нуждается в помощи для размножения. В результате тутовые шелкопряды полностью зависят от человека для выживания, а исходного вида больше не существует.

Аналогично люди веками поддерживали колонии западной медоносной пчелы (Apis mellifera) для опыления и производства мёда. Но пчёлы находятся под угрозой из-за синдрома коллапса колонии, явления, при котором рабочие пчёлы исчезают из внешне здоровых ульев. Причины синдрома коллапса колонии неизвестны; исследователи изучают болезнь и пестициды как возможные факторы.

Теперь индустрия инсектического сельского хозяйства нацелилась на одомашнивание некоторых других насекомых в качестве источника белка для других животных или людей.

Такие насекомые, как чёрная львинная муха (Hermetia illucens) и мучной червь (Tenebrio molitor), могут расти на существующих потоках органических отходов. Их выращивание на органических фермах и пищевых отходах способствует циклизации сельскохозяйственной системы и снижает воздействие на окружающую среду при выращивании белков.

Но этих насекомых необходимо будет выращивать в промышленных масштабах. Современное сельское хозяйство опирается на монокультуры видов, которые обеспечивают единообразие размера и синхронизацию роста и сбора урожая. Для превращения диких насекомых в сельскохозяйственных животных потребуется их одомашнивание.

Геномные исследования могут дать насекомым, выращиваемым на фермах, новый подход к контролю качества. Технологические инструменты могут помочь исследователям узнать, как гены организма связаны с его физическими признаками. Благодаря этим знаниям учёные могут помочь организмам, подвергающимся одомашниванию, обойти потенциальные недостатки этого процесса.

Например, учёные объединили данные из сотен различных геномов одомашненных томатов, а также их диких собратьев. Они обнаружили то, с чем вы, возможно, сталкивались: при отборе по более длительному сроку хранения были непреднамеренно выведены гены, отвечающие за вкус томатов.

Аналогичный подход к скринингу геномов позволил учёным обнаружить комбинацию генов, которая усиливает производство молока у молочных коров. Фермеры могут намеренно разводить особей с правильными комбинациями генов, отвечающих за производство молока, одновременно следя за тем, какие другие гены есть у животных или отсутствуют. Этот процесс гарантирует, что заводчики не потеряют ценные признаки, такие как крепкая иммунная система или высокая фертильность, при отборе экономически ценных признаков во время одомашнивания.

Заводчики насекомых могут воспользоваться этими генетическими инструментами с самого начала. Отслеживание генетических маркеров в популяции животных сродни мониторингу жизненно важных показателей пациентов в больнице. Заводчики насекомых могут изучать гены, чтобы оценить здоровье колонии и необходимость вмешательства. При регулярном генетическом мониторинге выращиваемого поголовья, если они начнут видеть особей с маркерами некоторых «плохих» генов, они могут вмешаться немедленно, вместо того чтобы ждать катастрофы.

Механизмы устранения последствий надвигающейся катастрофы включают в себя завоз нового выводка из дикой природы или другой колонии, чьи гены могут обновить геном одомашненной популяции, ставший инбредным и однородным. Кроме того, исследователи могут использовать методы генного редактирования, такие как CRISPR-Cas9, для воспроизведения здоровых и продуктивных комбинаций генов в новом поколении одомашненных насекомых.

Селекция с использованием геномики является дополнением к стандартным практикам, а не заменой. Она может помочь заводчикам увидеть, какие признаки находятся под угрозой, какие из них эволюционируют и где можно найти естественные резервуары генетического разнообразия. Это позволяет заводчикам принимать более обоснованные решения, выявлять генетические проблемы и действовать на опережение, а не реагировать на уже случившееся.

Используя возможности геномики, индустрия инсектического сельского хозяйства может избежать случайного будущего коллапса, продолжая вносить свой вклад в производство устойчивого белка и циклизацию сельскохозяйственной экосистемы.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте