Úrvalstilraunir með búfé og tilraunadýr – 3. hluti

Hvatinn að þessum greinaflokki er erindi Hill á heimsráðstefnunni í Leipzig sumarið 2010, en í tveim fyrri greinunum er gerð grein fyrir nokkrum meginatriðum úr erindi hans og fjallað um tilraunir og athuganir hér á landi sem ljóst er að sótt hafa í hugmyndabanka slíkra tilrauna.

 

Engar þrautskipulagðar slíkar tilraunir finnast hérlendis. Hér á eftir verður byrjað að segja frá örfáum slíkum heimsþekktum tilraunum, aðallega með mjólkurkýr og sauðfé.

 

Músatilraunir sem líkön fyrir búfjárframleiðslu

 

Rétt er að geta þess að víða um heim voru mýs ákaflega mikið notaðar í úrvalstilraunir vegna fjölmargra eiginleika. Þær urðu líkön fyrir þessa eiginleika. Margar þessar tilraunir veittu frábæra innsýn inn í samsetningu og eðli margra eiginleika og erfðaáhrif á þá. Hið vandasama dæmi var síðan að álykta hvað af þessari þekkingu mátti nota fyrir búfé og hvað var frábrugðið milli tegunda. Af eiginleikum sem þannig hefur fengist mikil þekking á má nefna vöxt, fóðurnýtingu, mjólkurframleiðslu og frjósemi svo að það veigamesta sé talið. Löngu er þekkt að mýs eru notaðar á líkan hátt í læknavísindum. Á hliðstæðan hátt hafa geitur eða ær af mjólkurkynjum stundum af kostnaðarástæðum verið notaðar til að varpa skilningi á ýmis atriði sem tengjast mjólkurframleiðslu hjá mjólkurkúm.

 

Áður en ég fer að segja stuttlega frá nokkrum af þekktum úrvalstilraunum með mjólkurkýr og sauðfé víða um heim vil ég víkja örfáum orðum að þrem slíkum tilraunum sem ég hef aðeins fengið nasasjón af sjálfur, tveim í Noregi á námsárum mínum þar og einni í Danmörku í heimsóknum þar síðar.

 

Langtímatilraun með frjósemi músa

 

Árið 1968 hófst við háskólann á Ási músatilraun þar sem valið var bæði fyrir aukinni og minnkandi gotstærð hjá músunum. Á mínum árum við skólann þá var tilraunin það skammt komin að ekki voru miklar niðurstöður. Á síðari árum þegar úrval er búið að standa nokkuð á annað hundrað kynslóðir hafa hins vegar verið að birtast ákaflega merkilegar niðurstöður frá tilrauninni og tilraunum innan tilraunarinnar. Þetta er ein lengsta dýratilraun í kynslóðum talið sem þekkist í heiminum. Það atriði sem ég ætla að nefna hér er að þessi gögn gefa einstakar upplýsingar til að rannsaka áhrif skyldleikaræktar á eiginleika. Þarna verður möguleiki á að skoða mismun á áhrifum nýlegrar skyldleikaræktunar og gamallar uppsafnaðrar skyldleikaræktar. Og þau eru mismunandi og jafnvel orðin jákvæð fyrir gamla skyldleikarækt. Þetta hefur alltaf verið vissa mín um að kæmi fyrr eða síðar fram og væru rök fyrir því að ekki væri ólíklegt að hér á landi fengjust aðrar niðurstöður í þessum efnum fyrir okkar þúsunda ára kyn en fyrir erlend búfjárkyn, sem mynduð eru fyrir tveim eða þrem öldum. Þetta skýrist af úrvalsþrýstingi sem vinnur á skyldleikaræktinni eftir því sem tíminn líður. 

 

Upphafið að notkun sniðmyndatækni í búfjárrækt

 

Önnur tilraun sem hafin var nokkrum árum fyrr var í svínahúsum skólans og voru þar línur í úrvalstilraun þar sem valið var fyrir aukinni eða minni bakfitu hjá svínunum. Ekki voru margar kynslóðir liðnar áður en orðinn var meira en helmings munur á fituþykkt hjá línunum. Jafnhliða var þróun í öðrum eiginleikum mæld og voru breytingar í fóðurnýtingu að vonum allra áhugaverðastar. Þessar úrvalslínur urðu síðan góður grunnur lífeðlisfræðilegra rannsókna þegar háskólinn fékk fyrstur slíkra stofnana í heiminum sniðmyndatæki til enn nákvæmari rannsókna á samsetningu skrokksins en áður voru mögulegar á lifandi gripum. Hér er því eitt af mörgum dæmum þess að mjög ólíkar úrvalslínur verða oft grunnur að nákvæmnisrannsóknum á öðrum sviðum en erfðafræði.

 

Líffræðileg álagspróf hjá mjólkurkúm

 

Síðasta Norðurlandaverkefnið sem ég vil hér nefna er verkefni um lífeðlisfræðileg álagspróf (Fy-Bi) sem var eitt af metnaðarfyllri verkefnum í búfjárrækt í Danmörku á sínum tíma. Í Nautgriparæktinni um 1990 má finna nákvæma lýsingu á þessu verkefni. Það er um leið samnefnari fyrir rannsóknarsvið, sem var verulega áberandi, sérstaklega í sambandi við ræktun mjólkurkúa, en einnig hjá öðru búfé, á síðasta fjórðungi síðustu aldar. Þetta byggði á því að leita uppi efnaskiptaþætti, sem tengdust getu kúnna til mjólkurframleiðslu. Með þessu töldu menn sig opna veginn til mælinga á mjólkurframleiðslugetu hjá nautkálfunum ungum með að finna þær efnaskiptaafurðir í blóði sem mætti tengja þessum eiginleika.

 

Danska verkefnið byrjaði með að safna saman úrvalskálfum undan bestu nautsmæðrum landsins og bestu nautsfeðrunum og voru þeir framleiddir með fjöldaegglosi og flutningi frjóvgaðra eggja (MOET). Síðan átti að stunda gríðarlega sterkt úrval innan kjarnans og beita öllum tæknibrellum, sem þá voru þekktar við fjölgun gripa. Síðan var farið að velja álitlegustu nautkálfana sem ungnaut fyrir sæðingastöðvarnar.

 

Allnokkru fyrr höfðu Norðmenn t.d. farið að velja ungnaut til aukinnar sæðistöku á grunni mælinga á niðurbroti skjaldkirtilshormóna hjá nautkálfunum. Fljótsagt er að þessar aðferðir sem byggðu á að velja út frá afurðum efnaskiptaferla eða hormóna skiluðu hins vegar aldrei  ræktunarstarfinu þeim ávinningi sem þeim var ætlað. Eftir að val á grunni erfðamengis (genomic selection) kemur til sögunnar upp úr aldamótunum má segja að efnaskiptafiktið hafi horfið af sjónarsviðinu til þessara nota og er mjög lítið í skoðun í dag.

 

Þegar úrvalstilraunir með nautgripi eru skoðaðar þá er fjöldi slíkra tilrauna gífurlegur. Vegna þess hve ættliðabilið í nautgriparækt, sérstaklega hjá mjólkurkúm er langt er hins vegar af eðlilegum ástæðum ekki mikið til af langtímatilraunum. Auk þess eru tilraunir með mjólkurkýr ákaflega kostnaðarsamar og því lögðust margar tilraunir af vegna þess. Auk þess hefur mjög mikið af viðamestu tilraunum með nautgripi verið tilraunir með samanburð á ólíkum nautgripakynjum og mismunandi blendingsformum þeirra.

 

Tvíkelfingar sem tilraunaeiningar

 

Ákveðið tilraunaform var nokkuð mikið að vöxtum á fyrri helmingi síðustu aldar hjá mjólkurkúm, sem voru tilraunir með tvíkelfinga, bæði eineggja og þá sem fá sitt hvort eggið í móðurskauti.

 

Tilraunaskipulag minnir að sumu leyti á síðari úrvals­tilraunir og þessar tilraunir margar urðu til að leiða fram fyrstu niðurstöður um hlutdeild erfða fyrir fjölmarga eiginleika hjá nautgripum. Í þessum tilraunum stóðu Norðurlandaþjóðirnar mjög framarlega, einkum Svíar, og var Ivar Johansson þar helsti sporgöngumaðurinn en hann skrifaði síðar fyrstu þekktu bókina um kynbótafræði nautgripa þar sem er að finna ákaflega heildstætt yfirlit um þessar tilraunir.

 

Af þeim mörgu tilraunum með mjólkurkýr, sem gerðar hafa verið, eru tvær sem ég ætla aðeins að víkja að. Þetta eru þær tilraunir sem næstar liggja okkur í rúmi og má því fremur öðrum álykta um fyrir íslenskar aðstæður þó að nautgripakyn sé að sjálfsögðu fjarskyld okkar gullaldarstofni. Önnur þeirra er frá Noregi og var gerð á síðasta fjórðungi síðustu aldar. Þá voru mjög mörg af bændaskólabúunum þar í landi lögð undir þessa tilraun sem taldi því hundruð kúa samtals á hverju ári. Í raun var samt fremur um tvær tilraunir en eina að ræða.

 

Val fyrir minni júgurbólgu hjá NRF kúnum í Noregi

 

Við byrjun fyrri hluta tilraunarinnar voru valin til sæðinga á helmingi kúnna á búunum bestu 3–7 NRF nautin á hverju ári með tilliti til afkastagetu sem þeir mældu á þeim tíma í byrjun með orkuleiðréttri mjólk en breyttu yfir í aukna áherslu á prótein snemma á tilraunatímanum. Samanburðarhópurinn var aftur á móti fastur hópur nauta frá byrjunarári tilraunarinnar um 20 naut sem höfðu við kynbótamat fengið að jafnaði um 90 í einkunn en það kynbótamat er nokkuð sambærilegt við okkar kynbótamat. Þessi nautahópur var notaður til að mynda viðmiðunarhópinn allan tilraunatímann, viss hópur á hverju ári í hringekjuskipulagi til að forða því að skyldleikarækt truflaði niðurstöður.

 

Þegar unnið hafði verið eftir áðurnefndu skipulagi í áratug var skipulagi tilraunarinnar breytt. Myndaðir voru tvær úrvalslínur. Í annarri var valið fyrir auknum afurðum og nú mælt í próteinmagni. Í hinni línunni voru valin bestu nautin úr afkvæmarannsóknunum á hverju ári með tilliti til júgurhreysti. Vert er að vekja athygli á að vegna hinna gríðarstóru afkvæmahópa þá mæla Norðmenn júgurhreysti á grunni skráðra tilfella af júgurbólgu en ekki á frumutölu líkt og flestir aðrir gera. Fyrir notkun voru valin 2–4 bestu nautin á hverju ári fyrir báða hópana. Mæður kúnna í byrjun komu frá fyrri tilrauninni og skiptust að jöfnu á milli hópanna en eins og vænta má kom meginhluti þeirra úr hópi úrvalslínunnar í fyrri tilrauninni.

Á myndum er sýnt á hvern veg afurðir annars vegar og júgurbólgan hins vegar þróaðist hjá kúnum í ræktunarlínunum á tilraunaskeiðinu.

 

Úrvalssvörun vegna afurða má segja að sé samkvæmt bókinni. Umtalsverð svörun til aukinna afurða er hjá hópunum, sem valdir eru á þann hátt. Myndin gæti virkað villandi á einhverja á þann veg að meiri svörun sé í átt til minni afurða. Svo er alls ekki því eins og áður segir þá er hér aðeins um að ræða samanburðarhóp og muna þarf hvernig hann verður til. Á móti eru kýrnar í úrvalslínunni og norsku kýrnar báðar að ferðast í sömu átt til aukinnar afkastagetu, aðeins á breytilegum hraða.

 

Niðurstöðurnar í breytingum á júgurhreysti eru hins vegar ákaflega athyglisverðar. Vert er að geta þess að þetta mun vera fyrsta tilraun sem gerð er í heiminum með val fyrir þessum eiginleika en á þeim árum höfðu menn víðast um heim enn heldur takmarkaða trú á að stórvirki yrðu unnin í baráttu við þennan vágest með liðsinni ræktunarstarfs.

 

Við sjáum að svo er ekki. Þvert á móti skilar valið til aukinnar júgurhreysti umtalsverðum árangri. Hér er um leið veruleg ástæða til að benda á það eins og stundum gerist í tilraunum fyrir aðra eiginleika að svigrúmið á annan veginn er mun takmarkaðra en á hinn. Árangurinn í jákvæða átt getur hér aldrei orðið meiri en sá að júgurbólgan hverfi með öllu en svigrúmið á hinn veginn er feikilega mikið, júgurbólgan getur margfaldast nokkru sinnum að umfangi.

 

Þegar horft er til myndarinnar um afurðaþróunina sést hins vegar mjög greinilega hið sterka neikvæða erfðasamband á milli afurðagetu og júgurhreysti. Þetta hefur á síðustu árum verið vel staðfest í rannsóknum um allan heim þar sem frumtala er almenn notuð til að meta júgurhreysti vegna vöntunar á beinum mælingum á júgurbólgu. Ræktunarstarf Norðmanna á síðustu áratugum hefur aftur á móti sýnt að þrátt fyrir þetta eru möguleikar fyrir hendi til að ná framförum í báðum þessum eiginleikum samtímis ef lagt er vægi á þann hátt á báða eiginleikana. Að vísu verður þetta verulega erfiðara ef öryggi í mati júgurhreysti er takmarkað eins og í afkvæmarannsóknum eins og við aðstæður hér á landi.

 

Í nautgriparæktinni eru tvö erfðasambönd, sem gera ræktunarstarfið talsvert flóknara en við kjöraðstæður. Annað er samband júgurhreysti og afkastagetu. Hitt er samband frjósemi og afkastagetu sem er á sama hátt neikvætt. Margir leiða rök að því með réttu að þetta séu bæði atriði sem líklegt er að tengist beint eða óbeint velferð gripanna. Þess vegna er ljóst að á næstu árum fá þessir eiginleikar enn aukið vægi í allri umræðu um ræktunarstarf í nautgriparækt. Það sem mögulega má eygja sem hjálparhellu í þessu sambandi er ný þekking út frá rannsóknum á genamengi nautgripa. Í þeim efnum er samt mögulegt að hin litla stofnstærð kúastofnsins geti orðið okkur erfiður ljár í þúfu í heyjum nýrrar þekkingar á þessu sviði.

 

Barátta við óheppileg erfðasambönd hjá mjólkurkúm

 

Í þessari umræðu vil ég samt vekja athygli á því að á undanförnum áratugum höfum við hvorki í frumutölu eða frjósemi kúnna greint eins öra þróun í neikvæða átt samhliða aukinni afkastagetu og sjá má í fjölmörgum kúakynjum erlendis. Það sem mér að auki finnst styðja mögulega einhverja sérstöðu íslensku kúnna í þessu samhengi er að þegar kynbótamat nautanna er skoðað um áratuga skeið sjáum við alls ekki þann fjölda úrtökugripa á einn og annan veg í sambandi þessara eiginleika og ætti að vænta væri sambandið hér það sama og hjá mörgum erlendum mjólkurkúakynjum. Þetta kallar að mínu viti á að gerðar verði rannsóknir á þessum þáttum hér á landi. Fengjum við þar þær jákvæðu fréttir, sem ég er að ýja að, hefðum við í höndunum sterkustu rök sem ég get séð fyrir því að áfram eigi að sinna sérstöku ræktunarstarfi hjá íslenskum mjólkurkúm. Um leið verð ég samt að benda á að við þurfum líka að geta metið hver almenn staða íslensku kúnna er í þessum efnum, því að jákvæðara samhengi eiginleika en í öðrum kynjum kemur okkur að litlu haldi, ef staða stofnsins stendur öðrum kynjum langt að baki. Því miður höfum við þar í fá hús að venda til að afla öruggra svara. Minn grunur er samt þar að mögulega mundu íslensku kýrnar þar falla á slíku prófi gagnvart erlendum stallsystrum gagnvart júgurbólgunni. Hvað frjósemiseiginleika varðar virðist mér miklu langsóttara að sækja stuðning við  hugmyndir um bága almenna stöðu hjá íslenska kúakyninu.

 

Langhill-tilraunirnar

 

Hin tilraunin sem mig langar aðeins að segja frá er hin gríðarlega umfangsmikla tilraun, sem hófst árið 1973 við Langhill-tilraunastöðina í Skotlandi. Kýrnar í tilrauninni voru af kyni svartskjöldóttra kúa.  Í fyrsta hluta greinarinnar er vitnað til þess að þessi tilraun hafi orðið til að ryðja braut nútímalegra nautgripakynbóta í Bretlandi. Þá minni ég einnig á að í öðru hefti Nautgriparæktarinnar árið 1997 segi ég aðeins frá þessari tilraun.

 

Tilraunin var þannig skipulögð að þar voru tvær ræktunarlínur, önnur þar sem valið var fyrir auknu magni verðefna í mjólk en hin var samanburðarlína. Í úrvalshópnum var líkt og í norsku tilrauninni á hverju ári notuð 2–4 bestu nautin í landinu úr afkvæmarannsókninni en í samanburðarhópnum voru notuð jafnmörg naut úr hverjum árgangi, sem lágu á meðaltali afkvæmarannsóknanna hvert ár.

 

Síðan var hópunum skipt í tvö fóðrunarhópa þvert á ræktunarhópanna. Í öðrum hópnum var notuð meira hefðbundin fóðrun með verulegri notkun á kjarnfóðri. Hinn hópurinn var fóðraður á eins miklu af gróffóðri og mögulegt reyndist. Á þennan hátt eru komnir fjórir stórir tilraunahópar.

 

Í þessari tilraun  kom skýrt fram eins og í mörgum fleiri að úrvalið fyrir auknum afurðum skilaði sér. Úrvalsyfirburðirnir voru minni hjá fyrsta kálfs kvígunum en var hjá fullorðnu kúnum. Þessi tilraun er þekkt fyrir það að hún sýndi enn betur en áður hafði verið gert að völdu kýrnar náðu sínum miklu afköstum vegna aukinnar hæfni til að mæta fóðurþörfum með að brjóta niður eða bæta á sig líkamsfitu eftir tímabilum eins og ýmsir þekktustu fóður- og kynbótafræðingar voru þá farnir að halda fram. Auk þess þá átu hámjólka kýrnar verulega meira gróffóður en kýrnar í samanburðarhópnum og á tilraunatímanum kom fram mælanleg stækkun kúnna.

 

Hins vegar þá gerðist það í gróffóðurhópnum þegar á tilraunina leið að hámjólka kýrnar lentu í ákveðinni kreppu með að geta fullnægt heildar fóðurþörf sinni. Þetta samspil á milli fóðurstyrks og afkastagetu auk þess neikvæða sambands afkastagetu og heilsueiginleika, sem áður er rætt verða greinilega stærstu verkefni nautgriparæktarinnar á næstu áratugum auk mögulegra áhrifa af loftlsagsfjandsamlegum efnasamböndum, sem jórturdýr framleiða.

 

Hér er áhugavert að nefna að þessir gífurlega mismunandi tilraunahópar hafa gefið tilraunastöðinni einstakt tækifæri til að gera ýmsar mjög áhugaverðar tilraunir á síðustu árum. Má þar nefna tilraunir til að gera nákvæmar mælingar á skapi (viðkvæmni) kúnna og margháttaðar atferlisrannsóknir í sambandi við hópfóðrun kúnna. Viðamiklar rannsóknir á burðarerfiðleikum hjá fyrsta kálfs kvígum, sem sýna greinileg áhrif af burðarerfiðleikum til minni afurða hjá þeim á fyrsta mjólkurskeiði. Að lokum ber að nefna aukið umfang tilrauna í sambandi við áhrif á gaslosun neikvæðra loftslagsgasa hjá kúnum þar sem greinilega hefur verið sýnt fram á gríðarlega mikil áhrif margra þátta á þetta. Þetta hlýtur að beina athygli að umræðum síðustu vikna um nýja búvörusamninga. Greinilega skortir eitthvað verulega á raunverutengingu þeirra aðila, sem vilja gera gripagreiðslur að stórum þætti í stuðningi við landbúnað á sama tíma og við heiminum blasir ný vakning í loftslagsmálum. Þarna vantar eitthvað verulega á að vinstri höndin viti hvað sú hægri gerir eins og sífellt virðist aukast í margs konar faglegri umræðu sem þannig verður um leið sífellt ófaglegri.

 

Í sambandi við fjölmargar úrvalstilraunir með mjólkurkýr hafa verið gerðar margs konar mælingar til að reyna að meta hvort fyrir hendi sé verulegur erfðabreytileiki á milli gripa í nýtingu einstakra efnasambanda í efnaskiptum. Segja má að sameiginleg niðurstaða slíkra útreikninga sé að slíkur breytileiki sé ákaflega smár í sniðum í samanburði við aðra þætti.