En stor del af verdens befolkning sulter, og det bliver kun værre i fremtiden, når verdensbefolkningstallet stiger yderligere.
Det betyder, at der i fremtiden vil være et kæmpe behov for øget produktion af fødevarer fra blandt andet kvæg. Det vil dog kræve en endnu sundere og mere produktiv bestand af kvæg, end den vi har i dag.
Derfor er forskere bag det såkaldte 1000 Bull Genomes Project i disse år i gang med at sekventere genomerne for alle kendte kvægracer. Målet er blandt andet at sætte kvægets mælke- og kødproduktion op og samtidig sikre kvægbestanden mod genetiske sygdomme.
1000 Bull Genomes Project har dansk deltagelse i form af postdoc Rasmus Froberg Brøndum, lektor Bernt Guldbrandtsen og professor og centerleder Mogens Sandø Lund, der alle kommer fra Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning, Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved Aarhus Universitet.
Bernt Guldbrandtsen fortæller:
»Datasættene over de helsekventerede genomer er en guldmine for os kvægforskere. Det er et uvurderligt værktøj til at sikre bedre forskning i kvægets genetik samt sundere og mere produktive dyr i fremtiden,« siger Bernt Guldbrandtsen.
Forskningsprojektets nyeste resultater, der netop er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Genetics, identificerer blandt andet nogle genetiske mutationer, der leder til øge fosterdød, krøllet pels og sygdommen chondrodysplasi, som får nyfødte kalve til at være vanskabte og ligne bulldog-hunde.
Kigget på kvægracers stamtræ
1000 Bull Genomes Project har til formål at gensekventere alle eksisterende kvægracer og bruge den genetiske information til at finde genetiske variationer indenfor racerne.
De genetiske variationer kan i nogle tilfælde have en negativ eller positiv betydning for det individuelle dyrs helbred og produktivitet, og variationernes funktioner er derfor meget interessante for kvægavlere at vide mere om.
Det er dog ikke praktisk muligt at gensekventere alt kvæg i verden, så forskerne har udvalgt en lang række avlstyre, der tilsammen er forfædre til flere millioner dyr.
Ved at analysere nedfrosne sædprøver fra tyre, der levede for op til 50 år siden, er det lykkedes forskerne at få kortlagt generne for praktisk talt alle nulevende dyr fra de mest benyttede kvægracer.
Rasmus Brøndum forklarer:
\ Fakta
I det netop publicerede studie har forskerne helgenomsekventeret racerne Aberdeen Angus, Jersey, Simmental og Holsten. Målet er på sigt at sekventere alle kvægracer. De seneste 20 år er den gennemsnitlige mælkeproduktion steget med 30 procent. I fremtiden er det dog nødvendigt, at mælkeproduktionen stiger endnu hurtigere og på en bæredygtig måde, hvis den skal imødekomme de krav, som verdenssamfundet stiller. (Kilde: Bernt Guldbrandtsen)
»Alt moderne kvæg har en stamtavle. Ved hjælp af stamtavlerne kunne vi finde ud af, hvilke tyre der var forfædre til flest mulige nulevende dyr, og dermed også hvilke dyr det bedst kunne betale sig at få sekventeret. På den måde kunne vi gensekventere færrest mulige dyr og samtidig få den største dækning af arvematerialet blandt nulevende dyr,« siger Rasmus Brøndum.
Identificeret sygdomsgener
De genetiske forskelle mellem de forskellige dyr, har forskerne kunnet bruge til at finde ud af, hvilke genetiske forskelle, der er skyld i hvilke sygdomme.
Det har forskerne gjort ved at holde de genetiske variationer blandt avlstyrene op mod forekomsten af forskellige genetiske sygdomme i efterkommerne efter avlstyrene.
»I det netop offentliggjorte studie har vi blandt andet identificeret den genetiske variant, der er skyld i sygdommen chondrodysplasi, og vi har også identificeret en genetisk variant, der kan relateres til øget fosterdød hos kvæg. Datasættet vil fremover blive brugt til at identificere langt flere sygdomme, som med tiden gerne skulle elimineres fra verdens kvægbestande,« siger Bernt Guldbrandtsen.
Datasættet kan ifølge Bernt Guldbrandtsen også bruges til at finde genetiske varianter, der bringer gavnlige effekter med sig.
Det kan eksempelvis dreje sig om øget vækst, stærkere immunforsvar, højere mælkeproduktion eller øget overlevelse blandt kalve.
»Disse genetiske varianter vil være interessante at få udbredt i bestanden i højere grad,« uddyber Bernt Guldbrandtsen
Avl skal tilrettelægges
Bernt Guldbrandtsen advarer dog imod at tro, at sygdommene kan elimineres ved at fjerne alle dyr, der er bærere af den ene eller den anden genetiske sygdom, fra avlen.
Det ville betyde, at praktisk talt alle dyr måtte lade livet, da alle bærer en eller anden form for genetisk defekt, der kan munde ud i forskellige sygdomme.
»Derfor er det et spørgsmål om at designe avlsprogrammer, der tager denne nye information med i betragtning. Før en tyr kan godkendes i et avlsprogram, skal den gennemgå genetiske tests for de forskellige arvelige sygdomme, som vi kan identificere med dette datasæt. Ved at vide, hvilke dyr der bærer hvad, kan avlen tilrettelægges på at eliminere de genetiske sygdomme. Det vil bidrage til en sundere og mere produktiv kvægbestand, der kan imødekomme fremtidens behov,« siger Bernt Guldbrandtsen.
Gør gensekventering billigere
Datasættet kan også direkte bruges som referencedatabase, som kvægavlere billigt kan matche deres avlsdyrs genetiske profiler op imod.
I dag koster en helsekventering af et genom i omegnen af 20.000 kroner, mens en mindre genom-undersøgelse ved hjælp af såkaldte DNA-chip kun koster kroner nogle hundrede kroner.
\ Fakta
Den genetiske sygdom chondrodysplasi leder til alvorlige misdannelser blandt kvæg. Ofte dør kalven på grund af sine misdannelser, allerede inden den er blevet født. Kvægavlere er meget bekymrede for genetiske sygdomme som eksempelvis chondrodysplasi, der kan lave store indhug i kvægproduktionen, hvis den genetiske match mellem tyr og kvier er uheldig.
Ved hjælp af datasættet kan kvægavlere få foretaget den billige undersøgelse med DNA-chip og alligevel få hele den genetiske information om deres dyr.
»Når vi kender genomet og de genetiske varianter for så mange dyr, kan vi kigge på fragmenter af et genom og alligevel udlede hele dyrets arvemateriale. Det svarer til at finde fire puslespilsbrikker og ud fra dem kunne fortælle, hvordan hele det 1.000 brikker store puslespil ser ud,« siger Rasmus Brøndum.
Fortæller kvægenes historie
Datasættet vil også blive værdifuldt for forskere, der er interesserede i kvægs historie.
Når forskere kigger tilbage i tiden, ved de ikke meget om, hvordan kvæg så ud for mere end 200 år siden.
Det vil sige, at de har meget svært ved at svare på, hvornår og hvor de forskellige kvægracer opstod.
Det giver datasættet forskerne mulighed for at finde ud af.
»Når vi kigger på de genetiske forskelle mellem racerne, kan vi finde ud af, hvem der er beslægtet med hvem, og hvor tæt de er beslægtede. Ved hjælp af molekylærbiologiske teknikker kan vi også finde ud af, hvornår de forskellige racer er gået hvert til sit. Samlet set kan det med tiden give os et overblik over kvægets lange historie,« siger Bernt Guldbrandtsen.
Kollega er begejstret
Jørgen Agerholm forsker i genetiske sygdomme blandt kvæg på Institut for Produktionsdyr og Heste ved Københavns Universitet. Han har ikke deltaget i det nye studie, men han har læst det og er meget begejstret for kollegaernes arbejde.
»Det har stor betydning for fremtidens forskning inden for mit felt, som er arvelige defekter blandt kvæg. Fremover kan vi holde sygdomme blandt kvæg op imod datasættet og finde den genetiske årsag. Det vil gøre arbejdet meget nemmere. Tidligere har vi være begrænsede, når vi har fundet arvelige sygdomme blandt ganske få kalve. Vi har kunnet se, at de var syge, men vi har ikke kunnet finde den genetiske årsag. Det kan vi nu,« siger Jørgen Agerholm.
Jørgen Agerholm er også begejstret for de specifikke fund i studiet i Nature Genetics.
»Det er meget interessant, at man har løst gåden omkring chondrodysplasi. Vi har selv skrevet en videnskabelig artikel om sygdommen, men vi kunne ikke på daværende tidspunkt lokalisere den genetiske årsag. Det er spændende, at forskerne nu har kunnet påvise, hvordan denne sygdom opstår,« siger Jørgen Agerholm.
