Учёные нашли гены, защищающие скот от одной из старейших болезней Африки
Международная исследовательская группа, используя новую комбинацию подходов, обнаружила два гена, которые могут иметь жизненно важное значение для миллионов фермеров в регионе Африки размером с США, страдающем от мухи цеце. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Исследование направлено на поиск биологических ключей к защите от одноклеточного паразита трипаносомы, вызывающего как африканскую сонную болезнь у людей, так и истощающее заболевание у крупного рогатого скота.
- Экономический удар: Наиболее разрушительное воздействие паразита на благосостояние людей — это форма болезни животных (африканский трипаносомоз животных, или "нагана"). Ежегодный экономический ущерб оценивается в 4–5 млрд долларов США.
- Последствия: В обширном "поясе мухи цеце" болезнь ежегодно делает миллионы голов скота слишком слабыми для вспашки земли, перевозки грудов, дачи молока или размножения, прежде чем убить большинство заражённых. Это вынуждает миллионы фермеров обрабатывать земли вручную.
Генетический ключ к устойчивости
"Два гена, обнаруженные в этом исследовании, могут позволить селекционерам выявлять животных, наиболее устойчивых к болезни при заражении паразитами трипаносомы", — сказал старший автор Стив Кемп, генетик из Международного института исследования животноводства (ILRI) и Ливерпульского университета.
Исследование опиралось на факт, что безгорбая западноафриканская порода Н'Дама, одомашненная в Африке около 8000 лет назад, эволюционно устойчива к паразитам, в то время как горбатые африканские породы восприимчивы. Однако Н'Дама менее продуктивна. Передача устойчивости более продуктивным породам была сложной задачей без точного знания ответственных генов.
Комбинация методов — прорыв
Команда учёных из ILRI, университетов Ливерпуля, Манчестера и Эдинбурга совершила прорыв, впервые объединив различные генетические подходы:
- Сравнение геномов устойчивой породы Н'Дама и восприимчивой породы Боран.
- Секвенирование генов из выявленных регионов генома.
- Анализ экспрессии генов в тканях заражённых животных двух пород (проведён в Эдинбурге).
- Лабораторные тесты выбранных генов (ILRI).
- Изучение генетики популяций скота по всей Африке (ILRI и Университет Дублина).
Для анализа огромных массивов данных команда из Манчестерского университета использовала программное обеспечение для рабочих процессов "Taverna", что позволило быстро и точно интегрировать сложные биологические данные.
Подтверждением находок стали данные популяционной генетики, показавшие, что обнаруженные гены, вероятно, эволюционировали в ответ на присутствие паразитов.
Механизм и перспективы
"Мы полагаем, что причина устойчивости Н'Дама в том, что эти животные эволюционировали так, чтобы контролировать инфекцию, не запуская чрезмерный иммунный ответ, который вредит самому организму", — сказал ведущий автор Гарри Нойес из Ливерпульского университета.
Это открытие позволяет:
- Проводить скрининг скота для выявления животных с высокой устойчивостью.
- Интегрировать генетические маркеры устойчивости с маркерами других важных признаков (продуктивность, засухоустойчивость) в программах разведения.
Сроки внедрения:
- Обычная селекционная программа могла бы создать небольшое племенное стадо устойчивого скота за 10–15 лет, а его распространение по регионам Африки заняло бы несколько десятилетий.
- Методы генетической инженерии могли бы сократить создание такого стада до 4–5 лет, но на распространение также ушли бы десятилетия.
Исследование также подтверждает crucial importance сохранения местных африканских пород животных, таких как Н'Дама, чьи уникальные генетические признаки жизненно важны для будущей продовольственной безопасности континента.