Doktorant Uniwersytetu Nebraska-Lincoln Drew Lakamp bada, czy genetyka zwierzęcia wpływa na jego mikrobiom. Informacje te mogą być wykorzystane do przewidywania wydajności bydła i pomocy w ograniczaniu chorób u bydła poprzez selekcję genetyczną.

Lakamp pochodzi z New Berlin w stanie Illinois i studiuje hodowlę zwierząt i genetykę. Po ukończeniu studiów Lakamp ma nadzieję połączyć nauczanie, badania i działania rozszerzające na rzecz producentów na rzecz uniwersytetu przyznającego grunty.

Lakamp zainteresował się genetyką jako dziecko, kiedy wystawiał bydło. Zakup wysokiej jakości bydła wystawowego jest drogi. Lakamp odkrył, że tańszy jest zakup nasienia i jaj niż żywego zwierzęcia. Chociaż nigdy nie udało mu się zbudować stada wystawowego swoich marzeń, to odkrycie wyznaczyło ścieżkę jego życia. Lakamp wiedział, że chce uzyskać doktorat z hodowli zwierząt i przyjechał, aby dokończyć naukę na UNL, ponieważ uważa, że ​​ma jeden z najlepszych programów badawczych dotyczących wołowiny. Lakamp pracuje pod okiem Matta Spanglera, profesora nauk o zwierzętach.

Badania i wpływ na przemysł wołowy

Mikrobiom to populacja mikroorganizmów, które żyją w zwierzęciu lub na nim. Wiele mikrobów ma mutualistyczną relację ze swoim gospodarzem. Gospodarz zapewnia im bezpieczne miejsce do życia i pożywienie, a w zamian mikroby robią coś pożytecznego, na przykład trawią materię roślinną, której zwierzę nie może, lub stymulują układ odpornościowy. Inne mikroby nie pełnią żadnej szczególnej funkcji, ale nie szkodzą gospodarzowi. Jeśli mają taką możliwość, niektóre mikroby mogą powodować choroby.

Jednym z aspektów badań Lakampa jest przyjrzenie się mikrobiomowi w oczach bydła. Celem tego aspektu jest sprawdzenie, czy proporcje różnych bakterii żyjących w oku cielęcia są uwarunkowane genetycznie. Jeśli tak jest, Lakamp uważa, że ​​zapalenie spojówek można ograniczyć poprzez selekcję genetyczną.

Innym aspektem badań jest obserwacja mikrobiomu jelitowego bydła, sprawdzenie, czy istnieje związek między mikrobiomem a genetyką danego zwierzęcia, a następnie wykorzystanie tej informacji do prognozowania, jak dane zwierzę będzie się zachowywać w przyszłości.

Istnieją dane, które pokazują bezpośredni związek między składem mikrobiomu a wydajnością, a także oddzielne dane pokazujące bezpośredni związek między genetyką a wydajnością. Ogólnie rzecz biorąc, badania Lakampa badają, czy wydajność zwierząt i dane mikrobiomowe lub genetyczne mogą być wykorzystane do przewidywania wydajności zwierzęcia przy dostępnych danych mikrobiomowych lub genetycznych.

„Z wymazu z jamy ustnej można uzyskać informacje o genetyce cielęcia i o tym, jakie bakterie, archeony, grzyby i cokolwiek innego żyje w jego żwaczu, lub przybliżone dane na ten temat” — powiedział Lakamp. „W przyszłości możliwe będzie przewidywanie wydajności zwierząt na podstawie informacji z ich genomu, mikrobiomu i rzeczywistych danych dotyczących wydajności zwierząt pokrewnych. Oznacza to, że moglibyśmy przewidzieć z pewnym stopniem dokładności, jaki będzie średni dzienny przyrost cielęcia, które jeszcze nie weszło w fazę tuczu”.

Jeśli badania Lakampa wykażą, że mikrobiom zwierzęcia jest uwarunkowany genetycznie, zwierzęta można będzie selektywnie rozmnażać w celu ograniczenia liczby czynników chorobotwórczych mogących przetrwać w organizmie danego zwierzęcia.

Lakamp jest podekscytowany tym, że jest bliżej możliwości przekazania producentom prognozy fenotypowej. Informacje te pomagają im podejmować decyzje dotyczące ich działalności i stosować precyzyjne zarządzanie bydłem.

Wyzwania i możliwości

Lakamp uważa, że ​​duże zbiory danych, czyli tony informacji, stanowią wyzwanie i szansę.

„Kiedy mikrobiolog podaje mi informacje, mam 43 miliony punktów danych dla każdego zwierzęcia” – powiedział Lakamp. „To dużo danych, nie licząc danych genomicznych, które również posiadam. Jak sobie z tym radzisz?”

Praca z tak dużą ilością danych stanowi wyzwanie, ale gdy system jest w stanie obsługiwać wiele punktów danych, naukowcy mogą optymalizować ilość informacji uzyskiwanych z danych i przekształcać je w elementy nadające się do wykorzystania przez producentów.