биотехнология кітап

3. Биоинженерияны мал шаруашылығында қолданудың пайдасы мен қауіпті тұстары

Technologies компаниясы шығарған трансгенді бекіре балығы. Бұл балықта чинук бекіресі деп аталатын түрдің өсу гормонының гені, промотермен қосылыстырылған. Мұнда промотер генді транскрипциялау үшін қажет болған. Табиғи туысымен салыстырғанда, трансгенді бекіреде өсу гормоны жыл бойына бөлініп отырылуы себепті, бұл балықтың жедел өсуі қамтамасыз етіледі. Қазіргі кезде бұл белгіні басқа балық түрлерінде де қалыптастыру мақсатындағы жұмыстар жүргізілуде.

Экологтар тарапынан, мұндай балықтардың табиғи айналымға түсіп кетуі салдарынан, жабайы формаларды ығыстырып шығаруы мүмкін деген қауіпте

жасушаларында экспрессия жасалынатын, фитаза гені ендірілген болатын. Фитаза шошқа азығы құрамындағы фосфаттарды ыдыратуы нəтижесінде, оның нəжісіндегі мөлшерінің азаятыны анықталған. Осындай трансгенді шошқалар санын көбейту арқылы, шошқа фермаларының қоршаған ортаға тигізер зиянды əсерін азайтуға болады.

Қазіргі кезде ғалымдар тарапынан, ауылшаруашылық малдарынан алынатын тағамдар құндылығын биоинженериялық əдістерді қолдану арқылы артт мəселесі бойынша маңызы зор тəжірибелік жұмыстары өз жалғастарын табуда. Мұндай мəселелердің қатарында сиыр, қойлар мен тауық сияқты үй жануарларының қайсібір ауруларға төзімділігін арттыру бағытындағы жұмысты айтуға болады. Мысалы, ViaGen компаниясы ағзасында көптеген ауруларға қарсы тұратын қабілеті бар су шаянын (креветка) тауып, мұндай гені бар дараларын іріктеп алған. Сөйтіп, осындай төзімді су шаяндары популяцияларын өсіру, осы бизнеспен айналысатын компаниялар үшін өте үлкен пайда келтіреді деп есептелінуде. Минн сота университетінің (АҚШ) ғалымдары күрке тауықтардың төсін дамытуға əсер ететін жəне салмонелла ауруының қоздырғыштарына төзімді келетін гендерді зерттеуде.

Көптеген компаниялар ауылшаруашылық малдарының тез өсетін тұқымдарын шығару, немесе оның қарқындылығын əртүрлі дəрмектер қолдану арқылы арттыру бағытында зерттеулер жүргізуде. Жұртшылықтың назарын өзіне аударған осындай технологиялардың бірі – ірі қара малының өсу қарқындылығы мен сиырда

150

алынатын сүт көлемін арттыруға əсер ететін, бұқаның өсу гормонын (Bovine Growth Hormone, немесе қысқартылған түрдеBGH) пайдалану болатын. Бірақ та мұны практикада қолдану нəтижесі, сиырлардың мастит кеселімен ауру мүмкіндігіне алып келуі себепті, оларға антиденелер қолдануға мəжбүр етті, ал ол өз кезегінде сүт сапасына əсер етуі мүмкін деген күдіктер туғызған. Бұдан басқа кемшіліктер қатарына, ағза құрамында өсу гормонының көп болуы, сиыр жасының қысқаруы мен кейбір малдардың жарақатқа төзімділігін төмендететіні анықталған.

Келесі 9-кестеде кейбір биотехнология жетістіктерін ауылшаруашылығында қолданудың пайдасы мен қауіп туғызатын тұстары қысқаша келтіріледі.

9-кесте. Биотехнологияны ауылшаруашылығында қолданудың пайдасы мен қауіпті тұстары

151

жағынан кемістердің көптеп туылатыны белгілі болған.

Мал шаруашылығындағы биоинженерияның үдемелі даму кезеңі, қазіргі кезде қолға алынып жатқан тауық, ірі қара малдарының геномын анықтау жұмыстары аяқталғаннан кейін басталады деген болжамдар жасалынуда. Атап айтқанда, мұны білу арқылы мал шаруашылығында қарқынды өзгерістер жасауға не қаланбақшы: əртүрлі өсіру əдістері, малдардың ірілігі мен олардан алынатын өнімдердің дəмділігі, т.б жұмыстары бағыттарындағы.

4. Хайуандар жасушаларын гибридизациялау əдістері

Денелік жасушалардың бір-бірімен қосылатыны жөніндегі болжаулар ХІХғасырдың басында олардың көп ядролы екендігі белгілі бола бастағаннан кейі айтыла басталған. Бірақ та денелік (соматикалық ) жасушалардың гибридтері алғаш рет тек қана өткен ғасырдың 60-шы жылдары ғана алынды. 1960-шы жылы Барский

культураларды қосу нəтижесінде алған болатын. Алынған гибридтік жасушалар құрамындағы хромосомалар саны бойынша өздері шыққан желі(линейныхік)

жұмыстары нəтижесінде, гибридті жасушаларды əр түрге жататын хайуандардың жасушаларын қосу нəтижесінде де алуға болатыны анықталған. Мұнда, екі жасушаларды біріктіретін агент ретінде инактивизацияланған Сендай вирусы деп аталатын HVJ түріндегі вирус қызмет атқарған. Осы кезден бастап Сендай вирусын əртүрлі жасушаларды қосуда жиі пайдалана бастады. Гибридті жасушалардың құрамын зерттеу барысында екі өте маңызды қасиет анықталған:

152

Кейбіреулері онтогенез үдерістерінде əрдайым жүріп отырады, сондықтан бұл құбылысты эволюциялық заңдылық деп есептеуге де болады. Сонымен бірге, табиғи жағдайда əр түрге жататын хайуандардың қалыпты жасушалары бір-бірімен өте сирек қосылады. Ауылшаруашылығында мұндай жұмыстар көбінесе хайуандарды қолдан ұрықтандыру жəне кейіннен оны тасымалдау(трансплантация) арқылы жүзеге асырылады. Бұл жұмыстар малдарда жасанды полиовуляция жасау, аналық ұрық жасушасын (яйцеклетка) қолдан ұрықтандыру мен ұрықтандырылған жасушаны басқа мал жатырына(адамдарда осындай жолмен ұрықтандырылған аналар –суррогатты шеше деп аталады) мүмкіндігінің ашылуына байланысты өз жалғасын тапты.

дайындалатын ББС дəрмегі, т.б.) егіліп, одан 10-20 аналық жасушаларының жетіліп шығуы (полиовуляция) қамтамасыз етіледі. Кейіннен, лапоратомия əдісімен аналық жасушалары жатыр түтікшесінде сперматозоидтарыменбұқаның ұрықтындырылады. Ұрықтанудың 7-8 күндері бұл жасушалар арнайы əдіс арқылы жатырдан шайылып алынып, басқа, яғни көбінесе өнімділіктері төмен болып келетін

жасушалары бар хайуандар да алынады(мысалы, қара жолақты тышқан немесе арыстан).

Жасанды гибридизациялау əдістері. Қазіргі кезде ғылымда қолда ұрықтандырудың келесідей əдістері қолданылады:

1. Агрегациялық əдіс. Бұл əдісті 1961-1962 жылдары Тарковский (Польша) жəне Минц (США, Филаделфия) екеуі бір кезде ұсынған. Аталған əдіс бойынша ұрғашы донор жатырынан8-бластомер кезеңіне (стадиясына) дейін бөлінген, əр түрге жататын хайуандардың(мысалы, қара жəне ақ түсті тышқандар) ұрық жасушасы сорылып алынып, олардың агрегациялануына жағдай жасалынып, 16 жасушалы ұрықтың дамуына дейін ұсталады. Құрамында осындай əртүрлі гені бар ұрық жасушалары in vitro жағдайында бластоцит кезеңіне дейін жетілдіріліп, алдынала тиісті гормондар егу арқылы«жалған» буаздық реакциясы шақырылған,

түрлерінде болуы мүмкін, өйткені олар ата-аналарындағыдай белгілі бір катализдік қызмет атқаратын ферменттер болғанымен жəне құрылымы жағынан келгенімен, дəл сондай болып қайталанбайды. Мұндай ақуыздар изоферменттер деп аталады жəне бұларды электрофорез арқылы бөліп алуға болады. Агрегациялық

153

химерлерді тек қана екі эмбриондар арқылы ғана, бірнешеемес жекеленген бластомерлер немесе эмбриондардың бөлшектері арқылы алуға да болады. Бұл əдістің негізгі артықшылығы ретінде, арнайы хирургиялық операциялардың жүргізілмеуі себепті, эмбриогенетикада кеңінен қолданылуын айтуға болады.

2. Инекциялық əдісті 1968 ж. Р. Гарднер ойлап тапқан. Мұнда бластоцит кезеңіндегі эмбриондар пайдаланылады. Алғашында бластоцитті бекітеді, сонан соң өте кішкене микроқондырғыларды пайдалану арқылы донордың ішкі бластоцит жасушасын эмбрион-реципиент бластоцельіне енгізеді. Осындай жолмен өте ерте мерзімдегі эмбриондардың ішкі жасушаларын ендірумен бірге, кешірек мерзімдегі мамандандырылған жасушаларды да егуге болады.

Инекциялық əдіс əр түрге жататын жануарларды , химерліжұптап жануарларды алуда кеңінен пайдаланыла бастады. Ең бірінші түр аралық химерлі хайуан табиғи жағдайда өзара көбеймейтін жақын екі түрге жататынM. Muskulus жəне M. caroli тышқандарын шағылыстыру негізінде алынған. Осы жұмыс барысында тек қана бластоциті пайдаланылған түрдің– реципиент аналығының жатырына ендірілген химерлік эмбрионы өсіп-дамитыны анықталған. Мысалы, M Muskulus бластоцитіне M. Karoli эмбрионынан алынған жасуша ішіндік заттары егіліп, ол M. Muskulus жатырына егілген жағдайда пайда болған химерлі хайуан жақсы дамиды да, керісінше, ол M. Karoli аналығына ендірілген жағдайда – ұрпақ екі аптадан соң өліп қалатыны анықталған.

3. Түр аралық агрегациялық əдісіарқылы химерлі хайуандардың жаңа қалыптасқан ұрықтары (зародыш) тек 1970 жылдары, жай тышқан мен көртышқан жасушаларын қосу жолымен алынған, ал бірінші тірі химерлі ұрпақты1973 ж. Р. Гарднер мен М. Джонсон деген ғалымдар алған. Осы жұмыстар барысында, агрегациялық əдіс арқылы, ірі қара малдарының химерлі ұрпақтарын алу мүмкін емес екені анықталған. 1984 ж. бір кезде Англия мен ФРГ мемлекеттерінде қой мен ешкі арасындағы химерлі ұрпақ– козран алынған. Табиғи жағдайда ешкі мен қой ұрықтана алмайды, себебі олардағы хромосомалар саны əртүрлі; ешкіде 2n =60, ал

швидтік (қоңыр) жəне голштино-фриздік (қара-ала) сиыр тұқымдарының химерлік

зертханасының ғалымдары (Нин Ли) адам генін сиыр эмбрионы ДНҚ-на ендірген. Нəтижесінде ересек сиырдан сауылып алынатын сүт, құрамы бойынша ана сүтіне өте жақын болып шыққан. Сиыр сүті мен ана сүті арасындағы басты айырмашылық

– ақуыз көлемінде екендігі белгілі. Қалыпты сиыр сүтінде ақуыз (3,2%) ана сүтімен салыстырғанда (1-1,2%) анағұрлым көп болады. Бұл өз кезегінде бұзаудың қатарластарынан қалмай тез өсіп-жетілуін қамтамасыз етеді. Ал ана сүтіндегі ақуыз мөлшері, нəрестенің қажеттілігін қамтамасыз етуге жеткілікті. Бұған керісінше – ана

154

сиырларынан алынған сүт құрамы лактоферонмен байытылуы себепті, баланың иммундық қабілеттілігін арттыруға септігін тигізеді. Гендік модификацияланған сүт өнімінің жəне бір маңызды артықшылығы– альфа-лактальбуминнің болуы. Кейбір зерттеулерге қарағанда, бұл ақуыз ісік ауруларына қарсы тиімді əсер ете алады. Осы ақуыздың белсенді түрін ғалымдарHAMLET (лат. human alpha-lactalbumin made lethal to tumors) деп атай бастаған.

5. Микрохирургиялық əдіс арқылы ірі қараның монозиготалы егіздерін алу əдісі

Табиғи жағдайда монозиготалы егіздері өте сирек– 0,01% көлемінде ғана кездеседі. Егіздердің тосыннан пайда болу мүмкіндігінің сыры əлі де беймəлі болуы себепті, төл санын арттыру мақсатында биотехнологияның жаңа бір əдісі– микрохирургияны қолдану бағыты дамып, генетикалық жағынан бірдей егіздерді алу мүмкіндігі туылды. Бұл əдісті қолдану тасымалдауға (трансплантация) арналған эмбриоматериалдар санын арттыруы себепті, генетикалық жағынан құнды болып келетін мал тұқымын көбейтуге мүмкіндік береді (сурет-23).

Эмбриондарды ерте даму сатысында бірнеше бөлікке бөлуден тұрат микрохирургиялық əдісінің мəні– жекелеген бластомерлерінің тотипотенттілік қабілетіне, яғни онтогенездік даму барысында олардың тұтас организмге айнала

Ғалымдар 8-16 жасушалы кезеңінде тышқан эмбрионын бөліп, 80 дэмэмбрионын аналық жатырына қайта орналастыру барысында дүниге келген барлық30 тышқан баласы ішіндегі 40% айнымас егіздер болып шыққан. Осы тəжірибеде пеллюцида аймақтары микропышақтармен кесу жəне проназа ферментін қолдану арқы ажыратылған. Кейіннен осыған ұқсас əдістер басқа хайуандар эмбриондарын бөлу жұмыстарында да қолданыла бастаған.

1981 жылы С.М. Вилладсен ірі қара малының монозиготалы егіздерін алуға қол жеткізген. Бұл тəжірибе нəтижелерінде эмбриондардың жатырға бекіп кетуі 75% құраған, яғни, сиыр жатырына егілген28 дана демиэмбриондарынан барлығы21 бұзау туылған. Бірақ та əдіс өте күрделі болатын. Себебі 5-6 күндік морула сатысындағы ұрық пеллюцид аймағынан алынып бөлінгеннен кейін, жартылары бос ооцит аймақтарына ендіріліп, агарлы цилиндрде қойлардың жыныс түтікшелерінде өсірілуі қажет болатын

Кейіннен, демиэмбриондарды аралық реципиенттерін, яғни басқа аналықтың жұмыртқа түтігінде өсіру мен6-8 күндік эмбриондарын микроманипуляциялау əдісінен бас тарту мүмкін болды. Бірақ та əдіс əлі де күрделі еді. Бұл əдіс бойынша 5 құралды, атап айтқанда эмбриондарды тұтып тұруға арналған микросорғ (микроприсоска), пеллюцид аймағын аршуға қажетті екі құрал жəне алынғ жартыларды ооциттердің бос аймағына тасымалдауға арналған екі құр басқаруға қажет болатын арнайы манипуляторды пайдалану керек болатын

155

23-сурет. Микроманипуляторды қолдану арқылы эмбрионды дисекциялау а – бөлуді бастау, б – бөлудің аяқталуы 1 – пеллюцида аймағы; 2 – ұрық (зародыш) комплексі;

3 – микропышақ; 4 – эмбрион жартысы

24-сурет. Микроманипуляторды пайдалану арқылы эмбриондарды бөлу (дисекция)

Неміс ғалымдарының (Schwiderski H. et al., 1985 ж.) тəжірибелерінде эмбриондар жартыларын пеллюцидтің бос аймағына жайғастырмай ақ тасымалдауға болатындықтары дəлелденген. Бұл əдіс бойынша эмбриондар бір микропышақ

156

157

қоректік заттарының тотығуын үдетеді де, нəтижесінде оның азықтық құндылығы

тығыздалмаған силостық өсімдіктер арасында ауамен бірге қалып қойған о микроорганизмдер, ақуыздардың шіріп-сасуы мен майларды ыдырауға ұшыратып, силостың бұзылуына алып келеді.

Сондықтан шаруашылық үшін маңызды екі қорытынды жасауға болады:

өсімдіктер массасын жақсылап нығыздау арқылы, оның арасындағы оттегілерінен мейлінше ада қылу керек.

Силосты бағалауда оның иісі өте үлкен маңызға. иеЖүгері немесе жүгері-

өзгеріске ұшырамағандары байқалып тұрады. Егер де силостан сірке қышқылы немесе нəжіс иісі мүңкіп тұрса, түсі қара-сары немесе қап-қара жəне собықтары мен

-жасыл массасын дайындау мен оны арнайы орындарға төсеуге кеткен көп уақыт айырмашылықтары;

-силостелген масса құрамына басқа заттардың(топырақ, ластайтын заттар) түсіп кетуі;

-силостау уақытының ұзарып кетуі;

-жасыл массасының жақсылап нығыздалмауы;

-оның бетінің ауа кірместей етіп (герметизация) жабылып, сақталмауы. Силостайтын өсімдіктер құрамы өте ылғалды(80%-дан жоғары) болса, силос

өте қышқыл болуы мүмкін, ал оны ұсақтап бастыру кезінде құрамындағы -сөк

158

25-сурет. Пішенжем сақтауға арналып темірден құрастырылған герметикалық мұнаралар

Ауылшаруашылығының көптеген саласында сонымен бірге хайуа өнімдерінен алынатын малазықтық заттар да көптеп қолданылады. Бұлардың қатарына сүт жəне оны өңдеуден қалған қалдықтары, ет жəне балық өндірісінің қалдық заттарынан дайындалатын өнімдер жатады.

Сүт – өз құрамында жас малдың өсуіне қажетті, жəне ағзаға тез сіңетін барлық заттар бар, өте құнды азық түрі екендігі белгілі.

Көк сүт (обрат) – сепаратордан өткізіліп, құрамындағы майлары бөлініп алынған сұйық сүт. Бұның құрамында ақуыз, қант, минералды заттар болғандықтан, əлі де құнды азықтық маңызы бар. Көк сүт құрамындағы жас төлге өте қажетті, майда ерігіш А жəнеD дəрумендері сепараторды тартқан кезінде маймен ілесіп шығып кетуі себепті, кездеспейді. Сондықтан көк сүт бұзаулар мен торайларға ацидофилин түрінде беріледі, өйткені ол астың қортылуына өте жақсы əсер етеді жəне ішек қуысында кездесетін ірің бактерияларын жоюға оң əсер етеді.

Ірімшік жəне сыр дайындаудан қалатынсүт сарысуының көк сүтке қарағанда құнарлығы төмендеу келеді.

Пахта – қаймақтан май айыру кезінде бөлініп қалады. Құнарлығы бойынша көк сүттен сəл төмендеу келеді.

Сүйек-балық ұндары – протеинге (1 килограмында 300-500 г) жəне тез айнып кететін майларға өте бай келеді. Сондықтан сүйек-балық ұндарының ұзақ сақталуы

159