Россияне в среднем потребляют больше мяса, чем жители многих развитых стран, и это можно справедливо считать заслугой отечественных специалистов в области животноводства. В настоящее время Россия обеспечивает себя мясом и мясопродуктами в полном объеме, в то время как ранее мы зависели от импорта. Однако, спрос на качественное мясо постоянно увеличивается, как и потребность в молочных продуктах. Корреспондент «Научной России» выяснил у профессора Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины (СПбГУВМ) Елены Александровны Корочкиной, каким образом российским ученым удается достигать все более высоких результатов.
Елена Александровна Корочкина — обладатель премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых, профессор кафедры генетических и репродуктивных биотехнологий Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины, доктор ветеринарных наук. Премия президента была присуждена за разработку инновационных методов эффективной реализации генетического и репродуктивного потенциала животноводства в России. В частности, Е.А. Корочкиной предложены новые подходы к питанию коров и способы сохранения генетического материала животных.
«Я занималась двумя направлениями. Первое из них — разработка витаминно-минеральных комплексов для коров с высокой продуктивностью. Эта задача сложнее, чем может показаться на первый взгляд: необходимо, чтобы животное не только производило большое количество молока, но и вынашивало здоровое потомство. Это можно сравнить с тем, чтобы спортсменка показывала выдающиеся результаты, находясь в положении. Мы уделили особое внимание наиболее ответственному этапу – транзитному периоду, который длится 21 день до и 21 день после. В течение этого времени животное подвергается значительной нагрузке. Представьте: корова продолжает давать молоко практически до родов, и мы прекращаем доить ее всего за два месяца до отела. А молоко — это источник кальция, необходимого как самой корове для поддержания ее здоровья, так и растущему теленку для формирования скелета.
Ранее, по словам исследователя, витаминно-минеральные комплексы добавляли в корм, однако это приводило к неравномерному распределению питательных веществ: более сильные животные в стаде потребляли основную часть корма, в то время как более слабые коровы значительно испытывали дефицит необходимых веществ. Разработанная группой Е.А. Корочкиной болюсная форма – капсулы, которые вводятся каждой корове индивидуально посредством специального аппликатора. Внутри капсулы содержится персональный состав витаминов и минералов, подобранный на основании анализов крови животных на разных этапах производственного цикла. Ученые не просто смешивают витамины и минералы, а разрабатывают индивидуальные рецептуры, используя хелатные формы микроэлементов, которые обеспечивают значительно лучшее усвоение организмом.
«Второй приоритет — совершенствование протоколов сохранения генетического материала, в особенности для небольших жвачных животных. У баранов и козлов сперматозоиды демонстрируют низкую устойчивость к замораживанию. В процессе стандартной криоконсервации не более 40% клеток сохраняют жизнеспособность, а нередко и меньше. Разработан совершенно новый криопротекторный компонент на основе стволовых клеток, что позволило значительно повысить выживаемость», — сообщила исследовательница.
Е.А. Корочкина представила принципиально новое решение в криоконсервации – использование стволовых клеток в составе защитной среды. До этого момента подобный метод не применялся нигде в мире. Стволовые клетки обладают уникальной способностью к самовосстановлению и характеризуются высоким регенеративным потенциалом. Благодаря добавлению стволовых клеток и их производных в среду, генетический материал лучше адаптируется к экстремальным условиям заморозки при температуре −196 °C.
«Стволовые клетки не всегда должны происходить от того же организма – существует возможность использования клеток от другой особи того же вида или даже от представителей других видов. В качестве примера можно привести использование стволовых клеток, полученных от баранов, для сохранения семени быков. Наибольшая концентрация стволовых клеток встречается в костном мозге и жировой ткани, откуда и получают этот материал. Полученные результаты оказались весьма обнадеживающими: у козлов удалось повысить подвижность сперматозоидов после размораживания до 46%, что является весьма хорошим результатом. Применение двух доз спермы вместо одной повышает эффективность искусственного осеменения почти до 80.
Основная задача этих подходов заключается в обеспечении генетической самостоятельности России в сфере животноводства. В настоящее время российским предприятиям приходится приобретать племенной скот за границей, что часто приводит к получению продукции невысокого качества. Наиболее ценных животных и генетического материала премиум-класса иностранные поставщики оставляют для собственного использования или предлагают своим основным партнерам, а российским компаниям достается остаток, при этом по высокой цене.
В первую очередь, рассматривается голштинская порода коров, которая является лидером в молочной продуктивности. Голштинская корова обеспечивает 12–14 тыс. л молока в год, в то время как от нашей традиционной черно-пестрой породы получают 5–7 тыс. л в год. Ежедневные надои могут достигать 30 л в сравнении с 15–20 л у обычных коров. Эта разница значительна, особенно принимая во внимание вопросы продовольственной безопасности страны. А требования времени меняются — нужны породы, способные удовлетворить растущую потребность населения в молочных продуктах.
«Ситуация с мелким рогатым скотом отличается. Бараны и козлы имеют значение не только для мясной промышленности, но и для производства качественной шерсти, а также для получения молока, используемого в сыроделии. Сложность заключается в том, что их половые клетки весьма чувствительны при криоконсервации. Это создавало значительные препятствия для селекционных мероприятий и поддержания генофонда ценных пород. В отношении быков-производителей, мы работаем с животными, вес которых достигает 1–1,2 тыс. кг. Когда я докладывала об этом президенту, он был удивлен такими показателями. Однако это не животные с избыточным весом, а крепкие, мускулистые производители с высокими репродуктивными способностями.
Разработанный Е.А. Корочкиной метод криоконсервации позволит создать в России первый отечественный банк репродуктивных клеток сельскохозяйственных животных. Это даст возможность сохранять и увеличивать генофонд лучших пород, повышать эффективность селекции и постепенно отказываться от импорта генетического материала. По мнению эксперта, для формирования собственного племенного ядра коров голштинской породы потребуется от пяти до десяти лет, однако это имеет стратегическое значение для обеспечения продовольственной безопасности страны.
Витаминно-минеральные комплексы направлены на решение конкретных задач. Они помогают избежать серьезных метаболических нарушений у продуктивных животных, в частности гипокальциемии. Эта болезнь может вызвать послеродовой парез, когда корова теряет способность вставать, что сопровождается нарушением пищеварения и, в конечном итоге, приводит к гибели животного. Следует учитывать, что корова – это ценный актив, требующий значительных инвестиций в выращивание и содержание.
«Зависимость от импорта племенного материала и животных является ключевой проблемой. Наряду с этим, серьезную проблему представляет отсутствие единой федеральной системы для оценки племенной ценности животных. Генотипирование скота осуществляется разрозненно, в отдельных хозяйствах и регионах, однако необходима централизованная программа, реализуемая под руководством Минсельхоза. Только так можно получить полное представление о генетическом потенциале российского поголовья», — пояснила Е.А. Корочкина.
Несмотря на это, наблюдаются позитивные изменения: в Ленинградской области уже применяют генотипирование скота и созданы хозяйства, демонстрирующие высокие показатели продуктивности. Также реализуется масштабный национальный проект «Технологическое обеспечение продовольственной безопасности страны», охватывающий восемь ключевых областей, среди которых – генетическая независимость агропромышленного комплекса.
«Еще одна трудность заключается в сложностях, возникающих при выводе научных разработок на рынок. Ученый не в состоянии одновременно выполнять функции исследователя, разработчика и специалиста по продажам. Мой опыт продвижения витаминно-минеральных комплексов, когда я пыталась совмещать эти роли, оказался ценным, но крайне изматывающим. Для успешной реализации научных идей необходимы специализированные команды, в которых каждый сотрудник отвечает за свою область», — отметила исследовательница.
Однако, по ее словам, данная ситуация претерпевает изменения. Система поддержки молодых ученых значительно улучшилась. Российский научный фонд и Фонд содействия инновациям с 2018 года направили более 45 млрд рублей на поддержку 25 тысяч молодых исследователей. Работа Е.А. Корочкиной над витаминно-минеральными комплексами также велась в рамках стартапа при поддержке Фонда содействия инновациям. Наблюдается сближение науки и производства. Базовые кафедры появились не только в научных центрах, но и на высокотехнологичных предприятиях, что дало студентам возможность сразу участвовать в реальных производственных процессах, а не только изучать теоретические основы.
Материал создан при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ