Получение монозиготных близнецов

Пороговые признаки. Это признаки, проявление которых за­висит от порога действия наследственных и средовых факторов. Эти признаки характеризуются дискретной изменчивостью, но

не характеризуются простым менделевским наследованием. К пороговым признакам относится устойчивость к болезням (здесь можно выделить только два фенотипических класса — больные (1) и здоровые (0) животные, мертворождаемость, бесплодие и т. д. У малоплодных животных двойневость также пороговый признак (два класса — двойня, одинец).

Д. С. Фолконер назвал количественную изменчивость поро­гового признака подверженностью. Если рассматривать семей­ства или потомство отдельных производителей, то пораженность может характеризоваться в долях или процентах от общего числа животных в родственной группе. Эти значения называют частотами, тогда значение признака может изменяться от 0 до 1 или от 0 до 100%.

Модель действия генов с пороговым эффектом исходит из следующих предположений: 1) подверженность болезни как непрерывный признак имеет нормальное распределение и явля­ется одномодальным; 2) подверженность болезни определяется мультифакториально, то есть контроль осуществляется многи­ми генами, каждый из которых характеризуется относительно малым и возможно равным действием; 3) все генетические и средовые факторы болезни объединяются в одну непрерывную случайную величину, называемую подверженностью; 4) отсут­ствие общих для родственных животных эффектов среды.

Если распределение бимодально или тримодально, то есть не является нормальным, то это указывает на неприемлемость вычисления коэффициента наследуемости устойчивости к болез­ни. Для количественной генетики пороговые признаки не иде­альный объект исследования, однако отбор по этим признакам может быть успешным.

Термин «биотехнология»; означающий использование биотехнических и генетичес­ких свойств живых организмов в практических целях, появился сравнительно недавно. Эта наука базируется на основе достижений молекулярной генетики, биохимии и физиологии.

Рождение нового направления в биологии - генетической инженерии - услов­но можно отнести к 1972 г., когда в лаборатории Бэрга впервые была синтезирована реком-бинативная молекула ДНК.

Биотехнология в животноводстве имеет особое важное значение. К методам биотех­нологии в практике животноводства относят искусственное воспроизведение, глубокое за­мораживание и длительное хранение спермы производителей, вызывание суперовуляции и ее синхронизация, регулирование расплода, биотехнологию содержания, оформления, экологию, гармонизацию физиологических и биохимических процессов и т.д.

Главным ядром и направлением современной биотехнологии все же считается гене­тическая и клеточная инженерия,

Новейшая биотехнология - это наука о генно-инженер­ных и клеточных методах и технологиях создания и использования генетически транс­формированных биологических объектов для интенсификации производства или получения новых видов продуктов разного назначения.

В традиционном, классическом, понимании биотехнология - это наука о методах и технологиях производства различных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов и процессов.

Высшим достижением новейшей биотехнологии является генетическая трансформа­ция, перенос чужеродных генов и других материальных носителей наследственности в клетки животных и микроорганизмов, получение трансгенных животных с новыми или усиленными свойствами и признаками. В настоящее время с помощью методов генной инженерии со­зданы принципиально новые трансгенные животные и микроорганизмы, получившие ком­мерческое значение.

В связи с этим наряду с традиционными биотехническими методами приобрела прак­тическое значение трансплантация эмбрионов, которая рассматривается как эффективный метод биотехнологии ускоренного размножения высокоценных племенныхживотных. Уже в настоящее время долговременное хранение эмбрионов в жидком азоте и получение моно­генных двоен рекомендуется для внедрения в практику. Современные методы биотехноло­гии используются для раннего определения пола, экстракорпорального оплодотворения ш уйго, клонирования, пересадки генов и получения трансгенных животных,

Генная и клеточная инженерия – являются важнейшими методами (инструментами), лежащими в основе современной биотехнологии.
Методы клеточной инженерии  направлены на конструирование клеток нового типа. Они могут быть использованы для воссоздания жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток, для объединения целых клеток, принадлежавших различным видам с образованием клетки, несущей генетический материал обеих исходных клеток, и других операций.

Генно-инженерные методы направлены на конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов

Селекция строится на отборе растений (животных) с выраженными благоприятными признаками и дальнейшем скрещивании таких организмов, в то время как генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат клетки. Важно  отметить, что в ходе традиционной селекции получить гибриды с искомой комбинацией полезных признаков весьма сложно, поскольку к потомству передаются очень большие фрагменты геномов каждого из родителей, в то время как генно-инженерные методы позволяют работать чаще всего с одним или несколькими генами, причем их модификации не затрагивают работу других генов. В результате, не теряя других полезных свойств растения, удается добавить еще один или несколько полезных признаков, что весьма ценно для создания новых сортов и новых форм растений. Стало возможным  изменять у растений, например, устойчивость к климату и стрессам, или их чувствительность к насекомым или болезням, распространённым в определённых регионах, к засухе и т.д. Учёные надеются даже получить такие породы деревьев, которые были бы устойчивы к пожарам. Ведутся широкие исследования по улучшению пищевой ценности различных сельскохозяйственных культур, таких как  кукуруза, соя, картофель, томаты, горох и др.

Иммуногенетика,комплексная научная дисциплина, сочетающая методы иммунологии, молекулярной биологии и генетики для изучения наследственных факторов иммунитета, внутривидового разнообразия и наследования тканевых антигенов, генетических и популяционных аспектов взаимоотношений макро- и микроорганизма и тканевой несовместимости. Начало И. положили работы немецких учёных П. Эрлиха и Ю. Моргенрота, обнаруживших в начале 20 в. группы крови у коз, и открытие К. Ландштейнером групп крови у человека. Термин "И." предложен американским учёным М. Ирвином в 1930. Индивидуальная и видовая устойчивость растений и животных к бактериальным и вирусным инфекциям обеспечивается сложной многоступенчатой системой защитных сил организма. В борьбе между защитными силами и инфекционными агентами "преимущество" часто остаётся на стороне последних, так как микроорганизмы быстро размножаются, образуя многомиллионные популяции, в которых рано или поздно возникают мутантные формы с более агрессивными свойствами, чем у исходного штамма. Вероятно, как ответное защитное средство на определённом этапе эволюции позвоночных животных возникла система адаптивного иммунитета (антителообразование) — наиболее мощная линия обороны организма, особенно при повторных контактах с инфекционными агентами. Способность (или неспособность) вырабатывать антитела — наследственный признак. Генетическая регуляция биосинтеза антител имеет характерные особенности. Так, образование одной полипептидной цепи молекулы антитела контролируется двумя разными генами. Один из них контролирует образование части цепи, участвующей в построении активного центра; строение этой части различно у антител разной специфичности. Другой ген контролирует образование части цепи, строение которой одинаково у антител, относящихся к данному классу иммуноглобулинов.

Помимо групповых антигенов, существуют наследуемые их варианты, специфичные для отдельных типов клеток, например для лейкоцитов. Различия в строении лейкоцитарных антигенов у донора и реципиента — одна из причин несовместимости при пересадке органов и тканей. Наследственные внутривидовые различия в строении многих белков сыворотки крови (альбумины, трансферрины и др.) контролируются, как правило, аллельными генами, причём частота каждой аллели в популяции высока (20% и выше), что указывает на "давление" естественного отбора. Одна из важнейших задач И. — установление факторов, обусловливающих распространение в популяциях новых аллелей. Таким фактором может служить сходство в строении антигенов у болезнетворных микроорганизмов и макроорганизма. Животные в норме не вырабатывают антител к собственным антигенам, поэтому сходство в антигенном строении между каким-либо компонентом микробной клетки и той или иной молекулой макроорганизма приведёт к тому, что последний не сможет синтезировать антитела, обезвреживающие данный вид микроба. В связи с этим снижаются защитные силы макроорганизма. Поэтому отбор будет подхватывать появление видоизменённых молекул белков (или полисахаридов), повышая тем самым иммунную устойчивость организма. Распространение в популяции новых аллелей может происходить также и в тех случаях, когда в результате мутации соответствующего гена молекула макроорганизма изменяется так, что ферментативные системы микроба уже не могут её использовать в качестве субстрата. Иногда для этого достаточно замены одной аминокислоты в полипептидной цепи, как это имеет место у некоторых мутантных форм гемоглобина. Такие формы распространились в районах земного шара, где высока заболеваемость малярией: носители мутантного гемоглобина не болеют малярией, так как малярийный плазмодий неспособен использовать его в качестве субстрата. В ряде случаев распространяются мутации, которые изменяют биохимию клетки или органа в целом и тем самым нарушают приспособленность паразита. По-видимому, существуют и другие механизмы наследственного иммунитета, благодаря которым достигается наследственная гетерогенность вида-хозяина, препятствующая распространению паразитического штамма микроорганизма.

Таким образом, степень естественной устойчивости к заболеванию животных данного вида определяется многими факторами, суммарно отражая особенности конституции и животного, и возбудителя заболевания. Трёхмерная модель этих взаимоотношений представлена на рис., где показано, что процент особей, выживших после инфекции, зависит как от наследственной устойчивости организма к возбудителю заболевания, так и от вирулентности последнего.

Наследственная устойчивость к заболеваниям, как правило, специфична, так как физиологические основы устойчивости к разным заболеваниям обычно неодинаковы. Так, африканский скот зебу, прекрасно переносящий жару и устойчивый к туберкулёзу очень чувствителен к трипаносомозу; линия белых леггорнов, устойчивая к моноцитозу кур, чувствительна к куриному лейкозу; линии мышей, устойчивые к мышиному тифу, чрезвычайно восприимчивы к вирусу ложного бешенства. С древнейших времён генетическая устойчивость отдельных особей, пород, рас и т. д. к заболеваниям служила предпосылкой для селекции. Так были выведены овцы породы ромни-марш, устойчивые к трихостронгилидам, раса кроликов, устойчивая к миксоматозу, и медоносные пчёлы, устойчивые к американскому гнильцу. Естественный отбор на устойчивость существовал и среди людей. Так, после открытия Нового Света оказалось, что индейцы Северной Америки более чувствительны к кори и ветряной оспе, чем европейцы, для которых эти заболевания были привычны и легко переносимы.

В основе генетической устойчивости к заболеваниям лежат разнообразные механизмы, в том числе и неиммунологические. Белые леггорны, например, устойчивы к белому поносу потому, что имеют более совершенную терморегуляцию; устойчивость скота зебу к клещевым заболеваниям обусловлена более толстой кожей и особенностями кожных выделений, которые отпугивают клещей. Чувствительность к оспе у лиц с группами крови А и AB связана с общностью антигена А человека и антигенов вируса оспы. Поэтому лица с группами крови В и О(Н) легче переносят оспу.

Перенесение генетических представлений в область иммунологии позволило советскому учёному В. П. Эфроимсону сформулировать эволюционно-генетическую концепцию иммуногенеза, объясняющую внутривидовое антигенное разнообразие и гетерогенность антител по специфичности. Каждая здоровая зрелая в иммунологическом отношении особь способна к иммунному ответу на тканевые антигены особи с другим генотипом. Таким образом, тканевая несовместимость — универсальная биологическая закономерность. Лишь однояйцевые близнецы и животные одной чистой линии не разделены барьером тканевой несовместимости, выраженность которой зависит от степени несходства генотипов донора и реципиента. Для успешных пересадок органов и тканей, переливаний крови и клеток костного мозга очень важно снизить до минимума величину этого несходства путём подбора совместимого донора. Изучение клеточных антигенов, их наследования и разнообразия, их обнаружение (типирование) — это те разделы И. , которые особенно важны для трансплантологии, трансфузиологии, иммуногематологии и клинической иммунологии. См. также Иммунология.