جمعه, ۵ بهمن, ۱۴۰۳ / 24 January, 2025
كاربردهای بیوتكنولوژی در ژنتیك و اصلاح دام
بیوتكنولوژی یا فنآوری زیستی، كه به صورت توانائی بكارگیری فرآیندهای زیستی در بعد صنعتی تعریف میشود در دو دههِ گذشته، كاربردهای گستردهای در عرصه های كشاورزی وبهداشت، محیط زیست و غیره یافته است.
بیوتكنولوژی در مفهوم عام و نزد اكثریت مردم معنای درآمد بی دردسر را تداعی نموده است و در دههِ اخیر این كلمه را غالبا به مفهوم همه چیز برای همهِ مردم كار می برند.
تاریخچه بیوتكنولوژی نشان می هد كه سابقه استفاده از آن به ۸ هزار سال قبل می رسد. درزمان سومریان و رومیها از میكروارگانیزمها استفاده میكردند. حتی در جنگ جهانی نیز آلمانها كه ازواردات گلیسرول برای تهیه مادهِ منفجره ناامید شده بودند از راه تولید میكروبی از مخمر به گلیسرول رسیدند از دهه۱۹۸۰، بیوتكنولوژی زمینهِ جدیدی را برای رشد پیدا نمود كه‌این تغییر مرهون پیشرفتی است كه حاصل فنآوری برش و اتصال مولكولDNA به صورت دلخواه میباشد. اكنون این تفكر كه بیوتكنولوژی با تكیه بر دستاوردهای مهندسی ژنتیك قادر است منافع عظیمی را نصیب بشریت نمایند، به شدت تقویت یافته است.
مهندسی ژنتیك در واقع انقلاب عظیمی را در علوم زیستی به وجود آورده‌و با سابقهِ كوتاه قریب بیست سال، سرشار از نتایج مثبت است. تحلیلگران آگاه قرن آینده را قرن امپراطوری مهندسی ژنتیك، كامپیوتر و لیزر نامیده‌اند. امروزه در اثر مطالعات عمیق و بررسیهای ژرف مرزهای ژنتیك مولكولی و یافته های مربوطه شناخت ژنها به گونه‌ای دور از تصور گسترش یافته و حجم اط‌اعات حاصله و رشد روزافزون آن قابل مقایسه با هیچ دورانی نمی باشد. نمودار زیر به بعضی ازتوانمندیهای بیوتكنولوژی در علوم مختلف اشاره می كند:
● تلقیح مصنوعی
اكنون تلقیح مصنوعی به یك فنآوری كاربردی با قدمت پنجاه ساله مبدل شده است وسطح وسیع در جمعیتهای گاوهای شیری برای كاهش هزینه نگهداری گاو نر و همچنین سرعت بخشیدن به پیشرفت ژنتیكی انجام می گیرد. تلقیح مصنوعی برنامه های تست نتاج را در مقیاس گسترده امكانپذیر می كند برای استفاده از این تكنیك روشهای دیگری برای انجماد اسپرم با نیتروژن مایع و رقیق كردن اسپرم ابداع گردیده است. در بعضی از كشورها همانند دانمارك و هلند استفاده عملی از تلقیح مصنوعی در صددرصد گاوداریها انجام می گیرد.
● انجماد جنین
Leibo از اولین گاو آبستن از جنین منجمد شده در بیست سال پیش گزارش می هد و نتیجه گرفت كه جنین منجمد شده نسبت به جنین تازه ۰۱% باروریش را از دست داده است در هر بار تخمكریزی ماده گاوها در شرایط طبیعی فقط یك اووسیت آزاد میكنند كه صورت باروری دورهِ آبستنی طولانی را نیز به دنبال دارد بنابراین از این طریق پیشرفت ژنتیكی از یك نسل به نسل دیگر كند است. از سویی دیگر ماده گاو در طول عمر باروری خود، فقط چند گوساله تولید خواهد كرد كه معمولا از ده گوساله كمتر است. از اینرو روشهائی كه بتوانند تعداد گوساله ناشی از ماده گاوهای با ارزش ژنتیكی بالا را افزایش دهند، مزایای شایان توجهی خواهند داشت. یكی ازاین روشها سوپر اوولاسیون است كه باعث افزایش امكان دوقلوزائی در گله می شود.
● انتقال جنین
انتقال جنین از دیگر ابزار و تكنیكهای اصلاحگران برای سرعت بخشیدن به پیشرفت ژنتیكی گله میباشد. عیب روشهای انتقال جنین اینست كه گوساله‌های بدست آمده ممكن است متعلق به‌یك جنس نباشند و بنابراین احتمال ایجاد گوسالهِ فریمارتین افزایش می‌یابد. با انتقال جنین می‌توان‌میانگین تعداد زایش در طول عمر اقتصادی گاو را از چهار شكم به بیست و پنج یا بیشتر افزایش داد ودر نتیجه نتاج دامهای مادهِ انتخاب شده در برنامه‌های اصلاحی افزایش می‌یابد
● لقاح آزمایشگاهی
▪ لقاح آزمایشگاهی(IVF)یكی از روشهایی است كه جنین‌های مورد نیاز برای انتقال را فراهم می‌كند این فرایند شامل مراحل زیر است:
- تحریك تخمك گذاری در گاوهای ماده و جمع آوری اسپرم در گاوهای نر
- كنترل رشد فولیكول بوسیله اولتراسوند
- جمع آوری تخمك بوسیلهِ لاپارسكوپی
- لقاح در آزمایشگاه و كشت جنین
این جنینها پس از آمادگی گاو گیرنده آماده انتقال می‌شوند
● تعیین جنسیت
یك تفاوت بارز ژنتیكی بین افراد جنسیت است. توانائی تعیین جنسیت در جنین می‌تواند مدیریت برنامه‌های اصلاح نژادی مهم باشد یكی از بهترین مثالها در صنعت گاوشیرده جایگزین‌كردن ماده‌هاست كه همیشه موردنیاز است. از آنجائی كه معمولاإ ۰۵% آبستنی‌ها، تولید گوساله ماده‌می‌كند اهمیت توسعه روشهای تعیین جنسیت جنین در پرورش گاوهای شیرده و نیز گاوهای گوشتی‌محرز است (۲۷، ۲۸۱). چندین روش برای تشخیص جنسیت به طور موفقیت آمیز استفاده می‌شودكه به ترتیب عبارتند از روش سیتوژنتیكی، تفكیك اسپرمهای حاوی كروموزمهای متفاوت، تعیین‌ایمینولوژیكی آنتی‌ژنH-Y ، استفاده از كاوشگرهایDNA میباشد.
● حیوانات همانندسازی شده
در این روشها هستهِ سلولهای بالغ و تمایز یافته را در مرحلهِ خاصی به داخل سلول تخم غیرباروری كه هسته آن خارج شده است منتقل می‌نمایند. بدین ترتیب تولد بره‌های زنده از سلولهای‌سوماتیك مثل غدد پستانی امری شدنی است و از مزایای این عمل كاهش فاصلهِ نسل و استفاده ازتعداد محدودی از حیوانات بسیار شایسته و در نتیجه پیشرفت ژنتیكی سریع در گله است (۳۷۱).
● روشهای ایجاد حیوانات تراریخت
امروزه از روش انتقال مستقیم ژنهای كنترل كنندهِ هورمونها به ژنوم حیوانات استفاده میشود هر چند مطالعات نشان داده است كه انتقال ژن به تنهائی كافی نیست و تنظیم دقیق و بیان یا تظاهر ژن‌نیز لازم است. با انتقال ژن مورد نظر به سیستم ژنتیكی حیوان می‌توان میزان تولید هورمون را به مقدارزیادی افزایش داد. از حیوانات ترانس ژنیك نظیر موش جهت تشخیص بیماریهای مهلك و خطرناك‌نظیر سرطان و كم‌خونی استفاده میشود تولید پروتئینهای داروئی نیز توسط حیوانات ترانسژنیك‌امكانپذیر است.
برای تولید پروتئین داروئی ابتدا ژن مورد نظر با تكنیكهای ریز تزریقی و غیره به‌داخل جنین تك سلولی تزریق می‌گردد. سپس جنینها را داخل رحم مادران گیرنده جایگزین می‌كنندبه این ترتیب تعدادی از فرزندان متولد شده ترانسژنیك، خواهند بود كه قادر هستند ژن را به نسلهای‌بعد انتقال دهند. عیب این روشها اینست كه حیواناتی كه جدید و پرتولید در نظر گرفته می‌شوندممكن است حاوی ژنهای مطلوب نباشند.
یكی از اهداف انتقال ژن در دامهای شیرده، تغییر تركیبات شیر میباشد. مقدار پنیر تولید مستقیما به خصوصیت مقدار كاپاكازئین شیر وابسته است بدین معنی كه مایه پنیر فقط كاپاكازئین راسوبسترا قرار می‌دهد و آن را به دو قسمت یك بخش كوچك كه ۵% وزن كازئین اولیه را دارد و یك‌بخش بزرگتر كه پاراكاپاكازئین است تقسیم می‌كند.
پاراكازئینات حاصل از محلول مایهِ پنیر در برابر یون كلسیم حساس بوده و رسوب می‌كندتجزیه كاپاكازئین باعث بهم خوردن تعادل بارهای الكتریكی شده و به دنبال آن مهاجرت كازئینو به‌فاز محلول عامل اصلی و ضروری برای منعقد شدن شیر، میباشد. بنابراین افزایش تولید كاپاكازئین‌با تكنیك انتقال ژن یك احتمال منطقی به نظر می‌رسد (۴). هدف دیگر در انتقال ژن تغییر لاكتوز شیرمی‌باشد كه كمك بزرگی به امكان مصرف شیر توسط بسیاری از افراد است كه حساس به لاكتوزهستند و قدرت هضم لاكتوز بعد از مصرف شیر یا مواد غذائی حاوی شیر را ندارند.
اگر چه تكنیك انتقال ژن خبر از تولید تعدادی از دامهای پرتولید از لحاظ ژنتیكی را می‌دهد .سیر ترقی آن آهسته است. توسعه نژادهائی از حیوانات كه در برابر عفونتها مقاوم هستند وبا روشهای‌ترانسژنیك از مصونیت ایمینولوژیكی توارث‌پذیر برخوردار شوند نیز از اهداف دیگر تولید حیوانات‌ترانس‌ژنیك میباشد .
شماری از ژنهای كاندیدا كه در سیستم ایمنی سهیم هستند همانند ژنهای گیرندهِ سلولهایT ژنهای مربوط به غدد لنفاوی و ژنهای عمدهِ سازگاری بافتیMHC)) برای انتقال ژن موردمطالعه قرار گرفته‌اند. یكی از موفقیت‌آمیزترین آزمایشات ترانسژنیك ایجاد خوكهای تولید كنندهِموگلوبین انسانی است به اینصورت كه ناحیهِ تنظیم كنندهِ ژن بتاگلوبین در انسان را به دو ژن‌آلفاگلوبین متصل نموده و در نتیجه خوك ترانسژنیك قادر به تولید هموگلوبین انسانی در سلولهای‌خون خود میباشد. بوسیلهِ آزمایشهای شیمیائی مختلف، مشخص شده است كه هموگلوبین انسانی‌در خوك ترانسژنیك همان خصوصیات هموگلوبین طبیعی انسانی را دارد. البته علی‌رغم این موفقیت‌به هرحال هموگلوبین آزاد ممكن است كه جواب مشكل نباشد چون این هموگلوبین قادر به تبادل‌اكسیژن بعد از ورود به گلبولهای قرمز انسان نخواهد بود و معضل تجزیه شدن آن مسئله دیگری است .
▪ محدودیتهای فرایند ترانسژنیك در دامهای بزرگ همچون گاو عبارتند از:
- دامهای بزرگ تعداد زیاد تخمك ایجاد نمی‌كنند.
- كاشتن دوباره جنین دستكاری شده با توجه به اینكه از گوسفند و گاو در هر نوبت حاملگی فقط‌یك فرزند متولد میشود كار آسانی نیست.
- سیتوپلاسم حیوانات اهلی به اندازه‌ای كدر است كه مشاهدهِ پیش هسته بدون استفاده از فنون‌ویژه ممكن نیست
یكی از ایده‌هائی كه بسیار بعید به نظر می‌رسد شناسائی ژنهای مسئول خواب زمستانی‌خرسها وانتقال آنها به گاوهای گوشتی میباشد كه احتمالا هزینهِ خوراك را به میزان زیادی كاهش‌خواهد داد
در مورد طیور، مسئله ترانسژنیك بصورت مقاومت به بیماریهائی مثل كوكسیدوز، لكوزافزایش كیفیت گوشت یا پایین آوردن كلسترول تخم‌مرغ مطرح می‌شد.
در مورد ماهی تزریقDNA به داخل تخم بارور در شماری از گونه‌ها دیده شده است در ماپیش هسته كاملا در زیر میكروسكوپ قابل روِیت نیست بنابراینDNA به داخل سیتوپلاسم‌تخمهای بارور یا جنینهائی كه در مرحلهِ چهار سلولی هستند تزریق میشود.
منابع
۱- آخوندی، ع.۱۳۷۶. موتاسیون و نقش آن در اصلاح نباتات، سمینار كارشناسی ارشد گروه اصلاح‌نباتات، دانشگاه تهران.
۲- احمدیان تهرانی، پ.۱۳۷۷. مقدمه‌ای بر همسانه سازی ژنها (كلون كردن ژنها)، انتشارات دانشگاه‌تهران.
۳- آزادی، س.۱۳۷۸. بررسی تنوع ژنتیكی پنج نژاد گوسفند ایرانی با استفاده از ماركرهایRAPD،پایان‌نامه كارشناسی ارشد گروه علوم دامی، دانشگاه تبریز.
۴- آقائی، ۱.۱۳۷۶. بررسی مولكولی ژن كاپا-كازئین و تعیین ژنوتیپ آن در نژادهای سرابی، دشتیاری‌سیستانی و گاومیشهای شمال غرب. پایان‌نامه كارشناسی ارشد گروه علوم دامی، دانشگاه آزاد كرج.
۵- افراز، ف.۱۳۷۹. نقش ماركرهای میكروساتلیت در یافتنQTL و مقاومت به بیماری دام و طیور،مقالات ارائه شده در موسسهِ تحقیقات علوم دامی كشور.
۶- امتیازی، گ.، م.، كریمی. ۵۷۳۱. مبانی زیست شناسی مولكولی و مهندسی ژنتیك، انتشارات مانی.
۷- بزرگی پور، ر. ۲۷۳۱. ماركرهای مولكولیDNA در اصلاح نباتات، پژوهش و سازندگی، شماره ۰۲،صفحه ۸۴-۶۴.
۸- بیرجندی، م.، ر. ۶۷۳۱. بررسی وضعیت پرورش و توان تولید شیر و خصوصیات شیرواری گاوسیستانی در شرایط پرورش سنتی. پایان‌نامه كارشناسی ارشد علوم دامی، موِسسه تحقیقات علوم‌دامی كشور.
۹- پاسالار، پ.، صمدی، ع. ۷۷۳۱. ژنتیك مولكولی، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران (تالیف).
۱۰- تركمن زهی. آ.۱۳۷۸. ژنتیك و اصلاح دام، حركت از فنوتیپ به ژنوتیپ. سخنرانی علمی گروه‌علوم دامی، دانشگاه تهران.
۱۱- جیمزپریز.۱۳۵۸. كلینكال پاتولوژی دامپزشكی. مترجم دكتر بهروز صمدیه، قدسیان، ۱.، انتشارات‌دانشگاه تهران.
۱۲- جواهری، ح.۱۳۶۱. اصول تكنیكهای خون‌شناسی. ناشر مركز كتاب گلگشت.
۱۳-حسنی، ع.۱۳۷۶. شناسائی پلی مورفیسم در ژن گیرنده هورمون رشد و ارتباط آن با صفات تولیدی‌در گاو هلشتاین ایران، پایان‌نامه كارشناسی ارشد گروه علوم دامی، دانشگاه سیستان و بلوچستان
۱۴- خدائی، ح.۱۳۷۶. بررسی جهش در ژن بتاگلوبین، پایان نامه كارشناسی ارشد ژنتیك، دانشكده‌علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس.
۱۵-خزعلی، همایون. و زین‌الدینی، س.۱۳۷۷. اندازه‌گیری غلظت هورمون رشد پلاسما در شترهای یك‌كوهانه ماده نابالغ و بالغ ایران، پژوهش و سازندگی، شماره ۳۸.
۱۶-دانیال زاده، آ.، خ.، زارعیان.۱۳۶۹. اصول زیست شیمی، جلد دوم، مركز نشر دانشگاهی تهران(تالیف).
۱۷-رحیمی، ق.۱۳۷۶. بیوتكنولوژی و تاءثیر آن بر پیشرفت برنامه‌های اصلاحی تولید گوشت درصنعت دامپروری، در: چكیده مقالات كارگاه آموزشی دستاوردهای نوین در كشاورزی. سازمان‌پژوهشهای علمی و صنعتی ایران.
۱۸-رحیمی، م.۱۳۷۴. بررسی سیتوژنتیكی نژادهای گاو سیستانی و سرابی، پایان‌نامه كارشناسی ارشدگروه علوم دامی، دانشگاه تهران.
۱۹-ضمیری، م.، ج.۱۳۷۴. تولید مثل در گاو. انتشارات دانشگاه شیراز، (ترجمه).
۲۰-طباطبائی، م، نوری دلویی، ر، تقی بیگلو. ۱۳۷۲بیوتكنولوژی مولكولی، انتشارات مركز ملی‌مهندسی ژنتیك و تكنولوژی زیستی.
۲۱- طهماسب، م.۱۳۷۶. شناسائی پلی مورفیسم شایع در ژن هموفیلی، پایان نامه كارشناسی ارشددانشكده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس.
۲۲- عبدمیشانی، س، ح.، اشرافی، ا.، فصیحی هرندی.۱۳۷۵. واكنش زنجیره پلی مراز و كاربردهای آن‌در ژنتیك و اصلاح نباتات. در: مجموعه مقالات كلیدی چهارمین كنگره علوم و زراعت و اصلاح‌نباتات.
۲۳-عصفوری، ر. ۱۳۷۶-ماركرهای ژنتیكی در ده نژاد از گوسفندان بومی، پژوهش و سازندگی شماره۳۴، صفحات
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست