Mano ukio prenumerata 22 07 21
Mano Ūkis 2018/02
Reprodukcinės biotechnologijos žemės ūkyje
  • Prof. Vytuolis ŽILAITIS LSMU Veterinarijos akademija
  • Mano ūkis

Pastaruoju metu bene greičiausiai kinta itin įvairiaspalvis žmogaus kūrybinės minties vaisius – biotechnologijos. Vis plačiau taikomas gyvūnų ir augalų genetinis modifikavimas, terapija kamieninėmis ląstelėmis, užsimenama apie žmogaus klonavimo galimybes. Visos biotechnologijos paremtos gyvybės pagrindo – ląstelės – egzistencijos mechanizmu.

Pastarajame dešimtmetyje buvo intensyviai tobulinamos biotechnologijos, susietos su žmonių ir gyvūnų reprodukcija. Dirbtinis sėklinimas, embrionų transplantacija jau senokai tapo technologinėmis gyvūnų veisimo priemonėmis. Šie metodai kartu su DNR technologija naudojami naujoms veislėms kurti. Medicinoje pradėti taikyti biotechnologiniai metodai, susieti su genotipo korekcija. Pakankamai pažinus ląstelės egzistavimo mechanizmą, tapo įmanoma žinduolio reprodukcija nelytiniu būdu. Augalai, kurių modifikuotas genomas, vis plačiau vartojami maisto ir pašarų gamyboje.

Kuo biotechnologijos skiriasi viena nuo kitos?

Populiariausios reprodukcijos technologijos (tiksliau – biotechnologijos) yra sėklinimas (AI) ir embrionų transplantacija (ET). Gyvybingą dirbtinio sėklinimo idėją pasiūlė prieštaringai vertinamas I. I. Ivanovas. Maždaug tuo pat metu atsirado ir embrionų transplantacija. Prof. Valteris Heipas (Walter Heape) 1890 m. sėkmingai perkėlė iš vienos triušės išimtus ir laboratorijoje išaugintus embrionus kitai triušei.

Panašu, kad pirmą kartą dirbtinai pradėta gyvybė (apvaisinta mėgintuvėlyje) sėkmingai išsivystė iki visaverčio organizmo dar praeito šimtmečio viduryje. Išėmus iš triušės kiaušialąstę ir ją palaikius inde su spermatozoidais, vėliau perkėlus kitai triušei, gimė visavertis triušiukas. Šis principas taikomas visoms gyvūnų rūšims ir net žmonėms. Luizė Braun (Luise Braun) buvo pirmasis žmogus, gimęs 1978 m., pritaikius apvaisinimo mėgintuvėlyje (in vitro fertilisation – IVF) technologiją. Pirmieji žingsniai buvo nelengvi.

Pastebėta, kad dirbtinai apsivaisina tik organizme nepilnai subrendusios kiaušialąstės. Jas reikia „pripratinti“ prie dirbtinės aplinkos. Sudaryti dirbtines kiaušialąsčių brendimo sąlygas sunku. Pradžioje jos buvo brandinamos kitų patelių (triušės, avies) kiaušintakyje. Įsivaizduokime, kaip tai sunku: žinduolio kiaušialąstė tėra ketvirtis tekste atspausdinto taško. Šiuo laikotarpiu IVF taip ištobulėjo, kad žmonių medicinoje tapo vienu iš nevaisingumo gydymo metodų, o veterinarinėje praktikoje – greitu itin vertingų gyvūnų veisimo metodu.

Kyla natūralus klausimas, kuo ET skiriasi nuo IVF. Biologiniu požiūriu esminis šių technologijų skirtumas, kad ET išgaunami embrionai ir AI atliekamas patelės organizme. IVF atveju išgaunamos tam tikros brandos kiaušialąstės ir, jas dirbtinai subrandinus, AI atliekamas ne gyvame organizme, o mėgintuvėlyje. Praktiniu požiūriu rezultatas tas pats – gauname embrionus ir juos perkeliame patelei nešiotojai (dirbtinės gimdos, deja, niekas neišrado).

Vienavedžiui gyvūnui sukelti daugybinį embrionų vystymąsi būtų brangu ir rezultatas nenuspėjamas. Preparato, kuris stimuliuoja daugybinį būsimų embrionų formavimąsi, dozė karvei šiuo metu kainuoja apie 150 Eur. Apie 30 proc. gyvulių į preparatą nereaguoja arba reaguoja neadekvačiai. Visa tai itin iškelia embriono savikainą.

Embrionus galima išgauti ir tvarto sąlygomis

IVF kiaušialąstės išgaunamos iš medikamentais neapdorotos patelės tam tikru aparatu – specialiu švirkštu. Procedūra neskausminga, minimaliai žalojanti patelės organizmą, nes prasiskverbiama iki kiaušialąstės itin plona adata ir per tokią kūno sritį, kurioje mažai skausmo jutimo receptorių. Procedūrą galima kartoti kas 7 paras, t. y. per mėnesį 4 kartus, ir išgauti iki 10–15 tinkamų apvaisinti kiaušialąsčių. Šiaip, surujojus patelei, jai galima atlikti AI, o kiaušialąsčių išgavimą IVF procedūrai tęsti maždaug iki ketvirto veršingumo mėnesio.

ET technologija paprastesnė, jai atlikti nereikia ypatingų sąlygų. Turint patirties embrionus galima išgauti tvarto sąlygomis, o laboratorinius darbus atlikti lauko sąlygomis – improvizuotoje kilnojamoje laboratorijoje („kemperyje“). Nuo embrionų išgavimo iki šaldymo ar sodinimo praeina tik 2–3 valandos. Taikant IVF, kiaušialąstes reikia parą brandinti, parą laikyti terpėje su specialiai apdorotais spermatozoidais ir septynias paras apvaisintą kiaušialąstę auginti specialiomis sąlygomis, iki ji taps tinkama šaldyti ar persodinti patelei nešiotojai.

Šiandien IVF technologija standartizuota ir, pavyzdžiui, vienoje žinomoje Vokietijos veislininkystės įmonėje tai atliekama kaip rutininis itin vertingų karvių embrionų gavybos metodas. Kuris metodas sudėtingesnis, ET ir IVF lyginti nelengva. Abiem metodams įvaldyti reikia specialių žinių ir įgudimo. Kai kuriose šalyse embrio nų transplantavimo mokomi ūkininkai. Taikant IVF technologiją, daug daugiau laboratorinio darbo. Šią technologiją galima taikyti itin jaunoms telyčioms. Telyčių panaudojimą riboja tik operatoriaus galimybės atlikti kiaušialąsčių paėmimo procedūrą iš fiziškai ne visai išsivysčiusio individo (siauri reprodukciniai takai).

ET technologijoje savikainą iškelia preparatų kainos, o IVF – terpės. Visos reikalingos terpės, atliekant IVF technologiją, standartizuotos ir jas naudojant be interpretacijos gaunami stabilūs rezultatai. Tai itin lengvina embrionų išgavimą. Iš patirties galima teigti, kad iš 10 visaverčių kiaušialąsčių išsivysto 3–4 visaverčiai embrionai, tinkami persodinti karvei nešiotojai. IVF galima taikyti visoms patelėms, kurių normalus lytinis ciklas (kiaušidėse vystosi kiaušialąstės).

Atsiranda apvaisinimo mėgintuvėlyje poreikis

Ekonomiškai pagrįstą IVF tikslinga taikyti veislininkystėje. Teoriškai IVF technologija sudaro sąlygas gauti palikuonis iš visų vertingų savo ūkio patelių. Plečiantis mėsinei galvijininkystei, Lietuvoje trūksta veislinių gyvulių. Juos importuoti brangu, be to, pastebėta, kad telyčios, pirktos iš užsienio, turi priprasti prie vietinių sąlygų. Patirtis rodo, kad kai kuriuose pieno ūkiuose po metų tenka brokuoti iki 30 proc. atvežtinių telyčių.

Ūkininkams svarbu gauti kuo daugiau telyčių. Tai leidžia radikaliai formuoti bandą, brokuojant abejotinos sveikatos ir veislinės vertės karves. Perspektyvu derinti AI biotechnologiškai apdorota sperma (seksuota sperma, kuria sėklinant gimsta beveik vien telyčios) su IVF. Tuo tikslu visos ūkio telyčios turėtų būti išrūšiuojamos pagal veislinę vertę į keturias grupes nuo aukščiausios iki žemiausios. Tuomet pirmos ir antros grupės telyčioms galėtų būti atliekamas AI su seksuota sperma kaip veisliniams gyvuliams; trečios grupės būtų apvaisinamos įprastu ūkyje būdu, o ketvirtos turėtų būti mišrinamos ir jų palikuonys nenaudojami bandos rekonstrukcijai. Apsiveršiavus tokiai telyčiai, dėl menkos veislinės vertės ji brokuojama. Iš geriausių veisliniu atžvilgiu pirmos grupės telyčių išgaunamos kiaušialąstės ir užsimezgę embrionai persodinami ketvirtos grupės telyčioms. Bandos reprodukcijai imamos pirmos, antros ir, esant palikuonių trūkumui, trečios grupės telyčios.

Šiuolaikiniai Lietuvos pieno ūkiai lygiuojasi į geriausiuosius Europoje, tad dviračio iš naujo neteks išradinėti. Senojoje Europoje (ir Amerikoje) IVF, greta kitų reprodukcinių biotechnologijų, veislinių gyvulių veisimo metodų eilėje užima garbingą vietą. Lietuvoje taip pat atsiranda IVF poreikis ir ūkininkai, ypač auginantys mėsinius galvijus, aktyviai domisi praktinėmis šio metodo galimybėmis.

***

Terminas „biotechnologija“ pirmą kartą pavartotas 1919 m. Apskritai biotechnologija egzistuoja tiek, kiek egzistuoja žmonija. Duonos, vyno gamyba glaudžiai susijusi su žmonijos egzistencijos pradžia. Šie produktai gaminami pasitelkus tam tikrus gyvus organizmus. Chemijos terminų žodyne biotechnologija apibrėžiama kaip gyvųjų organizmų ir biologinių procesų taikymas technologijoje.