大多数奶牛的角或角芽都使用其技术名称所暗示的可怕的方法去除:热铁,苛性糊,断头台,手锯。 和 基因组编辑,科学家们可以首先阻止奶牛长角,从而避免这种痛苦的过程。
给奶牛去角
牛进化出角来保护自己免受野外捕食者的侵害。 角从称为角芽的骨瘤开始。 随着动物的发育,这些旋钮附着在头骨上并长成角。 角芽和角是活组织,含有血管和神经。 在农业环境中, 关于 95% 的奶牛 物理移除他们的角或角芽. 这可以防止动物互相伤害或伤害他们的人类饲养员。
去除角芽被称为去芽,并且 可能是 最常见的 管理喇叭的方法. 在生命的前八周内,通常通过在角芽上涂抹热铁或腐蚀性糊剂来去除芽。 这些治疗方法破坏了 细胞 长成角。 去除角芽或完全生长的角——程序 通常完成 无需麻醉,统称为 断肢 由人道协会——导致动物 疼痛和压力. 动物去角和去角使它们挣扎,试图逃脱,并表现出表明恐惧和痛苦的抽动样行为。 研究表明,即使在麻醉下进行去角和去角,也会提高压力荷尔蒙皮质醇的水平。
角质遗传学
牛需要某个版本的 的DNA 称为 POLLED 的序列长出角。 一些肉牛携带一种 POLLED DNA 序列,可以阻止它们长角。 过去,农民们用有角的奶牛饲养无角的公牛来生产无角的奶牛。 然而,这种杂交育种带来了许多其他不受欢迎的肉牛遗传变异,这些公牛已经繁殖了很多代,以获得良好的肉类产量,而不是良好的牛奶产量。 可能需要多年的选择性育种才能保持所需的性状并培育出随之而来的不受欢迎的性状。 到目前为止,这些杂交产生的动物并不擅长产奶——这对奶牛来说是个大问题! 这使得 POLLED 成为主要目标 基因组 编辑。
奶牛去角,2.0
艾莉森·范·埃纳纳姆(Alison Van Eenennaam) 和她在加州大学戴维斯分校的研究团队,与 Tad Sonstegard 和他在明尼苏达州的公司合作 重组学, 用过的 塔伦 基因组编辑技术使 牛那 不要长角. 在 TALEN 系统中,TALEN 的可编程部分 蛋白质 识别特定的 DNA 序列,并且 核酸酶 TALEN 的一部分充当分子剪刀,切割该序列旁边的 DNA。 喜欢 CRISPR-基于基因组编辑,TALEN系统可以 基因 打开和关闭,修复有害的 DNA 突变,或将 DNA 序列的一个版本更改为另一个版本。 Van Eenennaam、Sonstegard 和他们的同事使用 TALEN 将导致奶牛角生长的 POLLED 序列版本交换为天然存在于肉牛中的无角版本。
其中一只奶牛携带两份 POLLED DNA 序列的无角版本。 这头公牛生下了六个基因上没有角的后代。 这些动物——五只雄性和一只雌性——是在加州大学戴维斯分校长大的。 所有的都已经成熟,雌性后代现在正在繁殖以产生小牛。 研究人员将分析这些动物的奶和肉,以确认它们的营养成分正常。 希望奶农能够开始使用无角的遗传公牛进行繁殖,并完全淘汰残酷的物理去除角芽和角。
在下面的视频中认识 Van Eenennaam 博士和她的牛:
靶心
对基因组编辑技术的一个担忧是科学家们所说的 不中 效应——也就是说,除了在 TALEN 蛋白指定的 DNA 目标处切割基因组外,有时可能还会在基因组的其他位置进行切割,从而导致 DNA 序列发生意外变化。 脱靶效应可能会产生严重的健康后果,例如,如果它们破坏了一个重要基因的功能。 Van Eenennaam 和她的团队对他们的无角公牛、他的配偶、他的六个后代和一些典型的奶牛的整个基因组进行了测序,以寻找 DNA 中任何意外的变化。 TALENs 具有高度特异性,仅改变 POLLED 序列,而基因组的其余部分保持不变。
农民:原始遗传学家
制造无角奶牛只是科学家使用基因组编辑使动物更健康、更快乐的方法之一。 其他正在进行的项目包括制作 猪 耐 对普通猪病毒s它是,和 让奶牛能够健康地生活在 温暖的天气 气候变化带来的。 基因组编辑甚至可以用作避孕药 猫,避免痛苦的绝育和绝育手术。
农民可以被认为是最初的遗传学家:现代遗传学之父格雷戈尔·孟德尔 (Gregor Mendel) 根据他的豌豆育种实验提出了他的想法。 但在那之前的几千年里, 世界各地的农民 选择性繁殖 工厂 和动物以获得他们想要的特征。 例如,野生香蕉的种子又大又硬,可食用的果肉很少。 通过数千年的选择性育种,农民们改变了香蕉的基因组,使我们今天熟知和喜爱的水果具有几乎不可察觉的小种子和大量甜美的果肉。
基因组编辑让我们做同样的事情——使用我们想要的自然发生的基因变体,并去除我们不需要的——在一个显着压缩的时间尺度上。 随着 CRISPR-Cas9 技术,基因组工程比以往任何时候都更快、更容易。 对于奶牛来说,这种变化还不够快。