CC BY
17
УДК 636.082.2.11
Вшшчук Д.Т., член-кореспондент УААН © Гончаренко 1.В., кандидат сшьськогосподарських наук, доцент, ([email protected])
Нацюнальний аграрный утеерситет, м. Киге
ВИКОРИСТАННЯ СПЕРМИ, РОЗД1ЛЕНО1 ЗА СТАТТЮ, У ТВАРИННИЦТВ1: МОЖЛИВОСТ1 ТА ЗАГРОЗИ
Викладет результати аналтичного огляду дослгджень щодо еикористання е молочному I м'ясному скотарсте1 сперми, роздтеног за статтю. Вгдмгчеш позитиеш моменти (забезпечення ¡нтенсиеного е1дтеорення стада та нарощуеання чисельност1 погол1е'я пееног стат1) I можлие1 загрози (зм1на кодоеаног спадкоеог тформацИ хромосом, зменшення пристосоеаност1 популяцИ до умое середоеища, зниження природног резистентност1, поширення генетично зумоелених мутацш I т.п.) та можлие1 шляхи еир1шення щег проблеми.
Ключовi слова: статееа диференщащя, У- I Х-хромосоми, методи зрушення у стее1дношенш стат1, сексоеана сперма.
Вступ. Науковi дослщження щодо штучного регулювання стаи приплоду при розведенш сшьськогосподарських тварин, особливо в молочному i м'ясному скотарств^ проводились давно, як в республшах бувшого СРСР, так i в кра!нах Свропи та США. Ефектившсть конструктивного втручання у мехашзм регулювання стаи став можливим лише тсля дослщження хромосомного набору як велико! рогато! худоби, так i шших особин, в т.ч. людини.
Загальновщомо, що у статевих кл^инах велико! рогато! худоби гапло!дний набiр хромосом складае п = 30, в уах соматичних клiтинах органiзму набiр хромосом - дипло!дний 2п = 60. 1з 30 пар хромосом 29 пар у буга!в i корiв однаковi - це аутосоми, а в 30 парi спостерiгаеться статева диференцiацiя: в кликах самиць знаходяться двi iдентичнi ХХ-хромосоми, в кл^инах ж самцiв Х- i Y-хромосоми. Тобто новонароджений при злитт батькiвських гамет отримуе вщ матерi Х-хромосому та вiд батька або Х-хромосому, або Y-хромосому, що i визначае його стать [1]. Теоретично регулювати стать можливо наступним чином: вiдокремив спермi!, як несуть Х-хромосому, вiд спермпв з Y-хромосомою, заплiднити яйцеклiтину вщповщним сперматозо!дом i отримуемо потрiбний результат. Однак з практично! точки зору ця проблема виявилась досить складною.
Результати дослщжень. До 1959 року не було вщомо, що саме присутшсть Y-хромосоми в заплiдненiй яйцеклiтинi зумовлюе !! розвиток у чоловiчий оргашзм. Але не все так однозначно. Наприклад, у дрозофiли, хоч i не часто, але зустрiчаються особини, у дипло!дному наборi хромосом яких е лише одна Х-хромосома (без Y-хромосоми), тобто ХО i вони е самцями, а мушки з двома Х-хромосоми i з одшею або навiть з двома Y-хромосоми (ХХY-
© Вшшчук Д.Т., Гончаренко 1.В., 2008
20
та ХХYY) - були самками. Таю самки (ХХYY) виникають серед внучок материнських дрозофш.
Вщносно Y-хромосоми у людини виникае питання: чи е щось подiбне до явищ у популяцiях дрозофш? Були знайдеш люди, якi мають 45 хромосом (замiсть 46), тому що у них була лише одна Х-хромосома i не було Y-хромосоми. Такi ХО-особини були жшочого роду. Були знайденi iншi iндивiди, якi мали 47 хромосом, тому що вони мали двi Y-хромосоми i одну Y-хромосому. Такi ХХY-особи виявились чоловiчого роду. Генетичними експериментами доказано, що самщ ХО виникають при заплщненш Х-спермiем яйцеклiтини, у яко! внаслiдок "нерозходження" при мейозi двi Х-хромосоми перейшли в ядро полярного тiльця, або при заплщненш нормально! яйцекл^ини з одшею Х-хромосомою спермiем О, який внаслщок "нерозходження" не отримав ш Х-, нi Y-хромосому.
Таким чином було встановлено, що Y-хромосома зумовлюе чоловiчу стать нормально в особинах ХY i анормально в особинах ХХY. Вiдсутнiсть Y-хромосоми зумовлюе жшочу стать - нормально в ХХ-особинах i анормально в ХО-особинах.
Певш зрушення у спiввiдношеннi статей (чоловiчi : жiночi), наприклад, 45 : 55 були отримаш ще в 1930-1950 роки при використанш рiзних прийомiв: центрифугуваннi нативно! сперми (легю прошарки сперми давали на 5-7% бшьше чоловiчих потомкiв, а важчi - жiночих), використання лужних i кислотних середовищ, гравiтацiйних методiв та i т.п. [2-5].
Бiльш значш зрушення у спiввiдношеннi статей (до 10-15%) були отримаш при роздшенш спермив буга!в у електричному полi за методикою росiйського генетика В.Н. Шредера [5]. У 1960-1990 рр. 1.П. Петренко проводив дослщження регуляци статi приплоду в скотарствi на основi рiзних методик, в т.ч. i використав метод iмунiзацi!. Однак суттевих результатiв досягти не вдалося [6]. У 1980-х роках було доведено, що новонароджеш самщ i самки мають один тип регуляци секреци гонадотропiнiв i показано, що даний тип регуляци - жшочий. В кранах, де фiнансування науки було достатшм, вдалося отримати позитивш результати на основi використання рiзно! кiлькостi ДНК в спермiях-носiях Y- i Х-хромосом.
У сiчнi 1993 року в Лондош було вщкрито першу в свiтi клiнiку з селекци стат (хлопчик або дiвчинка) для потреб людей. У скотарствi метод селекци сперми буга!в основуеться на тому, що Х-хромосома бшьша i масивнiша за Y-хромосому. Спочатку сперму фарбують спецiальним барвником, при цьому бiльшi хромосоми вбирають i бiльше барвника. Потiм сперму осв^люють променем лазера: хромосоми починають флуорисцювати, при цьому тi, що ввiбрали бiльше барвника, свiтяться бiльш штенсивно. Наступний етап: сперму розмiщують в електричне поле, де "жшочГ' сперми рухаються до позитивного електрода, а "чоловiчi" - до негативного. Шсля чого вони збираються в спещальш емность Цей процес досить повшьний, тому витрати часу порiвняно велию [7].
У 2004 роцi Р. Ершсон використав просту методику "молекулярного сита". На бшок курячого яйця розмщують краплю сперми людини. Y-хромосома менша i легша Х-хромосоми, тому сперми, що несуть чоловiчу хромосому, бшьш активнi, i вони швидше проходять через прошарок бшка.
21
Через 2-3 години найбшьш активш сперми зсщаються на дш посудини, а caMi важю i менш рухливi ще залишаються у верхшх прошарках бiлкa. Роздшити BKa3aHi фракци сперми теxнiчно не складно. За методикою Р. Ержсона працюе лондонська клiнiкa. Попередня перевiркa дала врaжaючi результати: 10 дiвчaт на 10 оciменiнь спермою пicля "молекулярного сита". Однак, для хлопчиюв результат набагато скромшший - вiрогiднicть устху приблизно 85%.
Пicля 2005 року в Укра!ш iноземнi фiрми також продають сперму буга!в, яка роздшена за статтю. Це ТОВ "Райт Френк" (м. Одеса), яке е укра!нським представником англшсько! компани COGENT; ТОВ "Генус Укра!на" (м. Ки!в), яке е представником американсько! фiрми ABS та iншi. Залежно вщ якоcтi буга!в i ознак, що включенi в його оцiнку, вартють одше! спермодози коштуе 50-350€.
Видатш досягнення в нaуцi мають позитивш i негaтивнi нacлiдки. Спочатку розглянемо позитивш моменти.
Голштинська молочна худоба мае дуже низьку плодючють i короткий термш господарського використання, тому стада голштинсько! худоби не можуть iнтенcивно вiдтворювaтиcь для рiзкого збшьшення поголiв'я. Використання сексовано! (Sexed Semen) сперми дае шанс полшшити процес розширеного вiдтворення голштинiв, однак при цьому знову виникае економiчнa доцшьшсть та ефективнicть даного методу, враховуючи цiну одше! спермодози.
При отримaннi лише бугайщв вiд корiв нуклеарно! частини породи в два рази менша стане чисельшсть корiв-мaтерiв мaйбутнix буга1в-плщниюв, що забезпечить значне збiльшення у 1'х потомкiв продуктивних та шших контрольованих ознак.
Отримання за певний перюд часу достатньо! кiлькоcтi буга1в-плщниюв мае вирiшaльне значення для устшного розвитку цiнноl лiнil видатного родоначальника, коли "гшкування" лiнil, створення нових продовжувaчiв без використання вимушених шбридинпв е важливим методом формування зональних типiв цiнниx тварин i створення нових порщ.
Для м'ясного скотарства отримання лише бугайщв е бажаним вaрiaнтом збшьшення на 8-12% добових приросив живо! маси при вирощуванш та вiдгодiвлi велико1 рогато! худоби на м'ясо.
Теоретично можна передбачити, що не у вах випадках можливо очiкувaти добре розвинених ознак диморфiзму у буга!в, отриманих вщ сексовано! сперми. Фaxiвцi давно вщзначають вiдcутнicть чiтко виражених ознак статевого диморфiзму у плiдникiв голштинсько! породи. В опублжованих мaтерiaлax вiтчизняниx i зaрубiжниx aвторiв пiдкреcлюетьcя взаемозв'язок ступеня прояву ознак статевого диморфiзму буга!в-плщниюв з рiвнем зaплiднюючо! здaтноcтi !х сперми та плодючоcтi !х дочок.
Порушення cпiввiдношення природних iнгредiентiв нативно! сперми (cумiшi cекретiв яечок та !х придaткiв, ciм'яниx пуxирцiв, передмixуровоl залози, куперових залоз та залоз cечовивiдного каналу) у cекcовaнiй негативно позначиться на iмунниx показниках взаемоди "cпермiй х яйцеклiтинa" i в подальшому "плiд х оргaнiзм матерГ'.
22
Дослщники також вщзначають негативш наслщки порушення процесу природно! зумовленостi мiсця введення сексовано! сперми i мiсця процесу заплiднення яйцекл^ини. Введення сперми безпосередньо в порожнину матки порушуе природнi процеси iмунно! взаемодi! антигенiв сперми i оргашзму тварини, чим можливо пояснити наслщки безрезультатних багаторазових оЫменшь, або народження приплоду з низьким iмунним статусом, внаслщок чого облiгатна мiкрофлора стае причиною летальних захворювань новонародженого приплоду.
Крiм вiдмiчених фактiв, можуть виникнути ситуацi!, пов'язаш з порушенням нормально! статево! диференщаци, в т.ч. прояв вторинних статевих вiдмiнностей, а також статевi гормони i диференцiацiя в зрiлому вщ, передчасне статеве дозрiвання, або ж слабкий розвиток ам'янишв, iнтерсексуальнiсть, моза!чшсть хромосомних комплексiв (синдром Клайнфельтера) i т.п., що свiдчить про необхщшсть комплексного вивчення потомства, отриманого вщ сперми плiдникiв, роздiленою за статтю.
Щоб забезпечити "сепарацию" повнощнних спермив i не зумовлювати поширення генетично-зумовлених дефект1в в популяциях молочно! i м'ясно! худоби, сам принцип роздшення спермi!в за Х- та Y-хромосоми не е абсолютно досконалим.
Генетики давно запропонували гiпотези щодо формування органiзмiв чоловiчо! та жiночо! стаи, де поряд з визнанням суттево! ролi Х- i Y-хромосом, запропоноваш також iншi пiдходи (теорiя балансу хромосом, стать-реалiзатори, статi-супресори, визначення стаи до заплщнення яйця i т.п.). Крiм того, статевi хромосоми можуть рiзнитися мiж собою не по довжиш i розмiщенню центромери, а лише за кшьюстю та локалiзацiею гетеро хроматину. Вiдомо також, що введення в оргашзм самцiв або самиць статевих гормошв рiзко порушуе прояв статевих ознак, хоча генетична структура оргашзму при цьому залишаеться незмшною.
Для теорi! важливо також вивчити и спермi!, якi не е абсолютними ноаями Х- чи Y-хромосом, i особливо дослiдити потомюв, яких отримано вiд використання спермив, яю займають промiжне мiсце мiж "легкими" i "важкими" спермiями. Теоретично таке потомство повинш бути "гермафродитами" за ступенем вираження статевих вторинних ознак оргашзму.
Використовуючи сучаснi бютехнолопчш досягнення, можливо стане реальним в близькому майбутньому створення "зверхжшочих" та "зверхчоловiчих" органiзмiв при регуляци процеав мейозу на основi не лише класичних уявлень щодо формування стать-оргашзуючих генiв, але i включення в Х- i Y-хромосоми генних структур близьких видiв i родiв сшьськогосподарських тварин, що забезпечить використання генофонду домашшх i диких тварин в контрольованих умовах середовища при мммальних витратах людсько! працд та вичерпних джерел енергi!.
Таким чином, хоча природний процес вiдбору на рiвнi "зигота" не скасовуеться повною мiрою, але перш нiж впроваджувати в практику скотарства масове використання сперми, роздшено! за статтю, необхщно провести масштабну дискусiю на цю тему в бюлопчних i зоотехнiчних виданнях пiсля комплексного вивчення потомства, народженого вщ сексовано! сперми.
23
Викладеш матерiали анал^ичного огляду проблеми використання сексовано! сперми буга!в-плщниюв за статьвизначальними спермiями дають обгрунтування доцiльностi проведення наступних дослщжень:
1) дослiдити кiлькiсть ДНК в спермiях з Х- та Y-хромосом у рiзних породах велико! рогато! худоби Укра!ни;
2) проаналiзувати частоту морфолопчних i генетичних дефектiв спермив, роздiлених за статьвизначальними Х- i Y-хромосомами;
3) узагальнити результативнiсть оЫменшь маток (не менше 500) сексованою i "стандартною" спермою;
4) вивчити тривалють ембрiогенезу (M ± m, о, Cv) приплоду, його штенсившсть росту та збереженiсть потомства, рiвень заплiднюючо! здатностi, кiлькiсть двiйневих та багатоплщних отелень, рiвень молочно! (або м'ясно!) продуктивностi корiв, !х тривалють господарського використання вiд осiменiнь сексованою спермою;
5) дослщити ефект використання змшано! сексовано! сперми буга!в рiзних порiд при чистопородному розведеннi та при схрещуванш та iншi аспекти проблеми.
Л1тература
1. Генетика, селекция и биотехнология в скотоводстве. М.В. Зубец, В.П. Буркат, Ю.Ф. Мельник и др. Под ред. М.В Зубца, В.П. Бурката. - К.: "БМТ", 1997. - 722 с.
2. Штерн К. Основы генетики человека. - М.: Медицина, 1965. - 687 с.
3. Иванова О.А. Генетика. - М.: Колос, 1974. - 431 с.
4. Дубинин Н.П. Общая генетика. - М.: Наука, 1970. - 811 с.
5. Шредер В.Н. Звенигородская биологическая станция им. С.Н.Скадовского // http://herba.msu.ru/russian/biostantion/memorian/hist_4.html
6. Петренко 1.П. Генетико-популяцшш процеси при шбридингу, схрещуванш i регулюванш статевого складу потомства у тварин. Авт. дис. на здобуття наук. ступ. доктора с.-г. наук. - К., 1994. - 56 с.
7. Лалаянц И. Игра с эволюцией в конструирование детей // http://antitrast.by .ru/00014.html
Summary D. Vinnichuk, I. Goncharenko
National Agricultural University of Ukraine SEXED SEMEN FOR DAIRY AND BEEF CATTLE: POSSIBLE AND THREAT
The questions concerning the analysis of sexed semen for dairy and beef cattle: potential Benefits of Sexed Semen and possible and so threat.
Key words: sexual differentiation, Y and X-khromosoms, methods of change in sexuality, Sexed Semen .
Стаття надшшла до редакцИ 8.09.2008
24
