บทความทางวิชาการ

บทความทางวิชาการ

เทคโนโลยีชีวภาพกับการขยายพันธุ์สัตว์

              ปัจจุบันประเทศไทยได้มีการศึกษา และพัฒนาการใช้เทคโนโลยีในการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรที่เกี่ยวข้องกับสัตว์ ซึ่งหมายถึง การคัดเลือกและการปรับปรุงพันธุ์เพื่อเพิ่มปริมาณและคุณภาพของสัตว์ ไม่ว่าจะเป็นสัตว์บก สัตว์น้ำ และสัตว์ปีก เช่น โค กระบือ สุกร เป็ด ไก่ และปลา มีการนำเทคโนโลยีด้านการผสมเทียม การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลนนิ่ง พันธุวิศวกรรม เพื่อปรับปรุงสัตว์ตามวัตถุประสงค์ที่วางไว้ มีการเพิ่มปริมาณสัตว์ด้วยการใช้ฮอร์โมนหรือสารกระตุ้นความสมบูรณ์พันธุ์และอัตราการเจริญเติบโตของสัตว์บางประเภท เช่น โค กระบือ และการนำเทคโนโลยีชีวภาพในด้านต่าง ๆ มาใช้ประโยชน์ด้านเกษตรกรรม อุตสาหกรรม อาหาร และการแพทย์ ปฏิบัติการต่าง ๆ ที่ได้กระทำไปแล้วนั้นส่งผลให้ผลผลิตด้านเกษตรกรรมเกี่ยวกับสัตว์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นทุกปี ทำให้ประเทศไทยมีผลผลิตเหล่านี้เพื่อใช้ในการอุปโภคและบริโภคอย่างเพียงพอ ไม่ประสบปัญหาการขาดแคลนอาหาร และยังสารมารถส่งเป็นสินค้าออกที่สำคัญของประเทศไทยได้อีกด้วย ทำให้ประเทศไทยมีรายได้เพิ่มขึ้น มีเงินที่จะพัฒนาประเทศให้เจริญก้าวหน้าในด้านต่าง ๆ ได้

เทคโนโลยีชีวภาพ หมายถึง การนำเอาสิ่งมีชีวิตหรือชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิตมาปรับปรุง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่มีประโยชน์เพิ่มขึ้น การขยายพันธุ์ ปรับปรุงพันธุ์ และเพิ่มผลผลิตของสัตว์โดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพมีหลายวิธี เช่น การผสมเทียม การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลนนิ่ง พันธุวิศวกรรม

1. การผสมเทียม (Artificial Insemination)

        การผสมเทียม คือ การทำให้เกิดการปฏิสนธิในสัตว์โดยไม่ต้องมีการร่วมเพศตามธรรมชาติ โดยมนุษย์เป็นผู้ฉีดน้ำเชื้อของสัตว์ตัวผู้เข้าไปในอวัยวะสืบพันธุ์ของสัตว์ตัวเมียที่กำลังเป็นสัด เพื่อให้อสุจิผสมกับไข่ทำให้เกิดการปฏิสนธิ ซึ่งเป็นผลให้ตัวเมียตั้งท้องขึ้น

การผสมเทียมสามารถทำได้ทั้งในสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายใน ได้แก่ โ กระบือ สุกร และสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายนอก ได้แก่ ปลาที่มีการปฏิสนธิภายนอก เช่น ปลาตะเพียนขาว ปลาสวาย ปลานิล ปลายี่สก ปลาดุก ปลาบึก เป็นต้น

1.1 การผสมเทียมโค กระบือ และสุกร

        1.) การรีดเก็บน้ำเชื้อ โดยการใช้เครื่องมือช่วยกระตุ้นให้ตัวผู้หลั่งน้ำเชื้อออกมา แล้วรีดเก็บน้ำเชื้อเอาไว้ ซึ่งต้องคำนึงถึงอายุ ความสมบูรณ์ของตัวผู้ รวมทั้งระยะเวลาที่เหมาะสมและวิธีการซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของสัตว์นั้นเอง

        2.) การตรวจคุณภาพน้ำเชื้อ น้ำเชื้อที่รีดมาจะมีการตรวจดูปริมาณของตัวอสุจิและการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิด้วยกล้องจุลทรรศน์ เพื่อตรวจดูว่าตัวอสุจิมีความแข็งแรงและมีปริมาณมากพอที่จะนำไปใช้งานหรือไม่

        3.) การละลายน้ำเชื้อ โดยการนำน้ำยาเลี้ยงเชื้อเติมลงไปในน้ำเชื้อเพื่อเลี้ยงตัวอสุจิ และช่วยเพิ่มปริมาณน้ำเชื้อ เพื่อให้สามารถนำไปแบ่งฉีดให้กับตัวเมียได้หลาย ๆ ตัว

สารที่เติมลงไปในน้ำเชื้อ ได้แก่

        1. ไข่แดง เพื่อเป็นอาหารของตัวอสุจิ

        2. โซเดียมซิเตรต เพื่อรักษาความเป็นกรด-เบส

        3. สารปฏิชีวนะ เพื่อฆ่าเชื้อโรคในน้ำเชื้อ

มีขั้นตอนดังนี้

4.) การเก็บรักษาน้ำเชื้อ มี 2 แบบ คือ

        4.1 น้ำเชื้อสด หมายถึง น้ำเชื้อที่ละลายแล้วนำไปเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4-5 °C ซึ่งจะเก็บได้นานเป็นเดือน แต่ถ้าเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 15-20 °C จะเก็บได้นาน 4 วัน

        4.2 น้ำเชื้อแช่แข็ง หมายถึง น้ำเชื้อที่นำมาทำให้เย็นจัดจนแข็งตัว แล้วจึงนำไปเก็บรักษาไว้ในไนโตรเจนเหลวที่มีอุณหภูมิ 1-96 °C ซึ่งสามารถเก็บไว้ได้นานเป็นปี

5.) การฉีดน้ำเชื้อ จะฉีดให้แม่พันธ์ที่ได้รับการคัดเลือกและต้องอยู่ในวัยที่ผสมพันธุ์ได้ ถ้าเป็นโคต้องมีอายุประมาณ 18 เดือน กระบือต้องมีอายุประมาณ 3 ปี และสุกรต้องมีอายุประมาณ 10 เดือน

การฉีดน้ำเชื้อควรฉีดในช่วงระยะเวลาที่สัตว์ตัวเมียกำลังแสดงอาการเป็นสัด ซึ่งเป็นช่วงที่ไข่สุก รอบของการเป็นสัดของโค กระบือ และสุกรจะเกิดขึ้นทุก ๆ 21 วัน ระยะเวลาการเป็นสัดของโค กระบือจะนานประมาณ 1 วัน แต่ถ้าเป็นสุกรจะนานประมาณ 3-4 วัน

ข้อดีของการผสมเทียมพวกโค กระบือ และสุกร มีดังนี้

        1. ได้สัตว์พันธุ์ดีตามต้องการ

        2. ประหยัดพ่อพันธุ์โดยการนำน้ำเชื้อของพ่อพันธุ์มาละลายน้ำยาสำหรับละลายน้ำเชื้อ ซึ่งทำให้สามารถนำมาฉีดให้แก่แม่พันธุ์ได้เป็นจำนวนมาก

        3. ประหยัดค่าใช้จ่ายในการเลี้ยงดูพ่อพันธุ์หรือการสั่งซื้อพ่อพันธุ์

        4. สามารถผสมพันธุ์กันได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงขนาดตัวและน้ำหนักของพ่อพันธุ์และแม่พันธุ์

        5. ตัดปัญหาเรื่องการขนส่งพ่อพันธุ์ไปผสมในที่ต่าง ๆ โดยเพียงแต่นำน้ำเชื้อไปเท่านั้น

        6. สามารถควบคุมให้สัตว์ตกลูกได้ตามฤดูกาล สามารถป้องกันโรคติดต่อจากการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ และยังแก้ปัญหาการติดลูกยากในกรณีที่มีความผิดปรกติของระบบสืบพันธุ์ของแม่พันธุ์ได้อีกด้วย

1.2 การผสมเทียมปลา

การผสมเทียมปลา มีวิธีการดังนี้

        1.) คัดเลือกพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ปลาที่สมบูรณ์ มีน้ำเชื้อดีและมีไข่มากจากปลาที่กำลังอยู่ในวัยผสมพันธุ์ได้

        2.) ฉีดฮอร์โมนให้แม่ปลา เพื่อเร่งให้แม่ปลามีไข่สุกเร็วขึ้น ฮอร์โมนที่ฉีดนี้ได้จาการนำต่อมใต้สมองของปลาพันธุ์เดียวกันซึ่งเป็นเพศใดก็ได้ นำมาบดให้ละเอียดแล้วผสมน้ำกลั่นฉีดเข้าที่บริเวณเส้นข้างลำตัวของแม่ปลา

        3.) หลังจากฉีดฮอร์โมนให้แม่ปลาแล้วประมาณ 5-12 ชั่วโมง แล้วแต่ชนิดและน้ำหนักของแม่ปลา ต่อจากนั้นจึงรีดไข่และน้ำเชื้อจากแม่พันธุ์และพ่อพันธุ์ที่เลือกไว้ใส่ภาชนะใบเดียวกัน

        4.) ใช้ขนไก่คนไข่กับน้ำเชื้อเบา ๆ เพื่อคลุกเคล้าให้ทั่ว แล้วใส่น้ำให้ท่วม ทิ้งไว้ประมาณ 1-2 นาที จึงถ่ายทิ้งประมาณ 1-2 ครั้ง

        5.) นำไข่ที่ผสมแล้วไปพักในที่ที่เตรียมไว้ ซึ่งต้องเป็นที่ที่มีน้ำไหลผ่านตลอดเวลา เพื่อให้ไข่ลอยและป้องกันการทับถมของไข่ ทิ้งไว้จนกระทั่งไข่ปลาฟักออกเป็นลูกปลาในเวลาต่อมา

รูปแสดงการผสมเทียมปลา

2. การถ่ายฝากตัวอ่อน (Embryo Transfer)

2.1 การถ่ายฝากตัวอ่อนในสัตว์

        การถ่ายฝากตัวอ่อน คือ การนำตัวอ่อนที่เกิดจากการผสมระหว่างตัวอสุจิของพ่อพันธุ์และไข่ของสัตว์แม่พันธุ์ที่คัดเลือกไว้ แล้วล้างเก็บออกมาจากมดลูกของแม่พันธุ์ ต่อจากนั้นนำไปฝากใส่ไว้ให้เติบโตในมดลูกของตัวเมียอีกตัวหนึ่งให้อุ้มท้องไปจนคลอด

การถ่ายฝากตัวอ่อนนิยมทำกับสัตว์ที่มีการตกลูกครั้งละ 1 ตัว และมีระยะเวลาตั้งท้องนาน เช่น โค กระบือ แต่ไม่นิยมทำการถ่ายฝากตัวอ่อนกับสุกร เพราะสุกรสามารถมีลูกได้ง่ายครั้งละหลายตัว และมีระยะเวลาตั้งท้องไม่นาน

        2.2 ลำดับขั้นตอนการถ่ายฝากตัวอ่อนในโคนม มีดังนี้

2.3 ประโยชน์ของการถ่ายฝากตัวอ่อน

การถ่ายฝากตัวอ่อนมีประโยชน์ดังนี้

        1. ขยายพันธุ์ได้อย่างรวดเร็วในระยะเวลาเท่าเดิม ซึ่งสามารถขยายพันธุ์ได้รวดเร็วกว่าการผสมพันธุ์ตามธรรมชาติหรือการผสมเทียม

        2. ขยายพันธุ์ได้จำนวนมาก

        3. ช่วยลดระยะเวลาและค่าใช้จ่ายในการขยายพันธุ์สัตว์

        4. ช่วยในการอนุรักษ์พันธุ์สัตว์ต่าง ๆ ที่ใกล้สูญพันธุ์

3. การโคลนนิ่ง (Cloning)

        การโคลนนิ่ง คือ การคัดลอกพันธุ์หรือการสร้างสิ่งมีชีวิตขึ้นมาใหม่โดยไม่ได้อาศัยการปฏิสนธิของเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมีย แต่ใช้เซลล์ร่างกายในการสร้างสิ่งมีชีวิตขึ้นมาใหม่

3.1 การโคลนนิ่งสัตว์

        จุดประสงค์เพื่อสร้างสัตว์ที่มีความเหมือนทุกประการทางด้านพันธุกรรมเป็นจำนวนมาก โดยเริ่มต้นจากการเลี้ยงและเพิ่มจำนวนเซลล์ที่มีความเหมือนกัน ในขั้นตอนนี้อาจมีการเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของเซลล์ตามต้องการได้ด้วย แล้วจึงนำแต่ละเซลล์นี้ไปทำให้เกิดเป็นสัตว์ โดยหนึ่งเซลล์จะกลายเป็นสัตว์หนึ่งตัว สัตว์แต่ละตัวที่เกิดขึ้นจะเหมือนกันทุกประการ เนื่องจากแต่ละเซลล์เริ่มต้นมีลักษณะเหมือนกัน

ขั้นตอนการโคลนนิ่งสัตว์ มีดังนี้

        1. คัดเลือกและดัดแปลงเซลล์ที่จะใช้เป็นต้นแบบของสารพันธุกรรมที่ต้องการ

        2. เลี้ยงให้มีจำนวนและสมบัติที่เหมาะสม

        3. ผ่านกระบวนการที่จะสร้างเซลล์ให้เป็นสัตว์โดยวิธีการต่าง ๆ

การโคลนนิ่งในปัจจุบันทำได้ในสัตว์บางชนิดเท่านั้น เช่น แกะ วัว แต่สำหรับมนุษย์ การทำโคลนนิ่งยังเป็นเรื่องที่ต้องมีการพิจารณาอย่างถี่ถ้วน

3.2 วิธีการโคลนนิ่งของ ดร.เอียน วิลมุต

        ดร.เอียน วิลมุตนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตได้โคลนนิ่งแกะขึ้นมาโดยนำเซลล์เต้ามนของแกะต้นแบบออกมา แล้วเอานิวเคลียสออกจากเซลล์เต้านมนั้น จากนั้นนำเซลล์ไข่ของแกะอีกตัวหนึ่งมา แล้วเอานิเคลียสของเซลล์ไข่ออก นำนิวเคลียสของเซลล์เต้านมแกะที่เป็นต้นแบบมาใส่ในไข่ที่เอานิวเคลียสออก นำเซลล์ไข่ที่ทำการโคลนนิ่งแล้วไปถ่ายฝากตัวอ่อนในท้องแม่แกะอีกตัวหนึ่ง จะได้แกะที่เกิดขึ้นจากเซลล์ร่างกายของแกะ และเรียกแกะที่ถูกโคลนนิ่งขึ้นมาตัวแรกว่า “ด 

4. พันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering)

        พันธุวิศวกรรมหรือการตัดแต่งยีน คือ การใช้เทคนิคต่าง ๆ เพื่อนำยีนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปถ่ายฝากให้กับสิ่งมีชีวิตอื่น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างไปจากพันธุ์ที่มีในธรรมชาติ ปัจจุบันการตัดแต่งยีนในพืชและสัตว์ได้เจริญก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้มีการพยายามนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง ดังตัวอย่างต่อไปนี้

        1. การเพิ่มผลผลิตโปรตีนที่สำคัญและหายาก เช่น ฮอร์โมนอินซูลิน วัคซีนคุ้มกันโรคตับอักเสบชนิดบี วัคซีนคุ้มกันโรคปากเท้าเปื่อยต่าง ๆ เป็นต้น

        2. การปรับปรุงพันธุ์ของจุลิทรีย์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมบางประเภท เช่น การผลิตยาปฏิชีวนะ การหมัก การกำจัดศัตรูพืชและสัตว์ เป็นต้น

        3. การตรวจและแก้ไขความบกพร่องทางพันธุกรรมของมนุษย์ พืช และสัตว์ด้วยวิธีที่แม่นยำและรวดเร็วยิ่งขึ้น เช่น โรคเบาหวาน โรคโลหิตจาง โรคธาลัสซีเมีย ปัญญาอ่อน และยีนเกิดมะเร็ง

        4. การปรับปรุงพันธุของสัตว์ เช่น การนำยีนจากปลาใหญ่มาใส่ในปลาเล็ก แล้วทำให้ปลาเล็กตัวโตเร็วขึ้น มีคุณค่าทางอาหารดีขึ้น เป็นต้น

5. การเพิ่มผลผลิตของสัตว์

         ในปัจจุบันเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยงสัตว์ เช่น การผสมเทียม การถ่ายฝากตัวอ่อน การโคลนนิ่ง ได้มีการพัฒนาไปอย่างมาก ทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตทั้งด้านปริมาณและคุณภาพ นอกจากนี้การใช้เทคโนโลยีด้านอื่น ๆ  มาช่วยเพิ่มผลผลิต ดังนี้

       1. การใช้ฮอร์โมนช่วยการขุนวัว เพื่อให้วัวพื้นเมืองเพศเมียมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในเวลาสั้น ๆ

       2. การฉีดวัคซีนเร่งความสมบูรณ์พันธุ์และเร่งอัตราการเจริญเติบโตของกระบือ เพื่อให้กระบือเพศเมียตกลูกตั้งแต่อายุน้อยได้ลูกมาก และเร่งอัตราการเจริญเติบโตเพิ่มผลผลิตเนื้อในกระบือเพศผู้ อย่างไรก็ดีการใช้เทคโนโลยีในบางกรณีก็อาจประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคได้ ตัวอย่างเช่น การผสมเทียมปลามีการพัฒนามากขึ้นจนสามารถนำไปใช้กับปลาหลายชนิด เช่น ปลาบึก ปลาสวาย ปลาตะเพียนขาว ปลาดุ ปลานิล เป็นต้น แต่ก็ยังประสบกับปัญหาหรืออุปสรรคในการเลี้ยงปลาดังนี้

        1. การที่ไม่รู้ทั้งหมดว่าปลากินอะไรบ้างในช่วงอายุต่าง ๆ กัน

        2. การขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็ก ๆ ที่เพิ่งจะฟักออกจากไข่ ซึ่งปัจจุบันได้มีการเพาะเลี้ยงไรแดง เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนอาหารสำหรับลูกปลาเล็ก ๆ

6. การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีชีวภาพในด้านต่าง ๆ

6.1 ด้านเกษตรกรรม

        ในปัจจุบันมีการปรับปรุงพันธุ์สัตว์โดยการนำสัตว์พันธุ์ดีจากต่างประเทศซึ่งอ่อนแอ ไม่สามารถทนต่อสภาพอากาศของไทยมาผสมพันธุ์กับพันธุ์พื้นเมือง เพื่อให้ได้ลูกผสมที่มีลักษณะดีเหมือนกับพันธุ์ต่างประเทศที่แข็งแรง ทนทานต่อโรคและทนต่อสภาพภูมิอากาศของเมืองไทย และที่สำคัญคือราคาต่ำ เกษตรกรที่มีทุนไม่มากนัก สามารถซื้อไปเลี้ยงได้ ตัวอย่างเช่น การผลิตโค 3 สายเลือด โดยนำโคพันธุ์พื้นเมืองมาผสมพันธุ์กับโคพันธุ์บราห์มันได้ลูกผสม แล้วนำลูกผสมที่ได้นี้ไปผสมพันธุ์กับแม่พันธุ์โคนมหรือโคเนื้ออีกครั้งหนึ่ง จะได้ลูกผสม 3 สายเลือดที่มีลักษณะดีเหมือนพันธุ์ต่างประเทศ แต่ทนทานต่อโรคและทนร้อนได้ดี และมีราคาต่ำ

6.2 ด้านอุตสาหกรรม

        1. การถ่ายฝากตัวอ่อน ทำให้เพิ่มปริมาณและคุณภาพของโคนมและโคเนื้อ เพื่อนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเนื้อวัวและน้ำนมวัว

        2. การผสมเทียมสัตว์บกและสัตว์น้ำ เพื่อเพิ่มปริมาณและคุณภาพสัตว์บกและสัตว์น้ำ ทำให้เกดการพัฒนาอุตสาหกรรมการแช่เย็นเนื้อสัตว์และการผลิตอาหารกระป๋อง

        3. พันธุวิศวกรรม โดยนำผลิตผลของยีนมาใช้ประโยชน์และผลิตเป็นอุตสาหกรรม เช่น ผลิตยา ผลิตวัคซีน น้ำยาสำหรับตรวจวินิจฉัยโรค ยาต่อต้านเนื้องอก ฮอร์โมนอินซูลินรักษาโรคเบาหวาน ฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของคน เป็นต้น

        4. ผลิตฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของสัตว์ ได้มีการทดลองทำในหมู โดยการนำยีนสร้างฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของวัวและของคนมาฉีดเข้าไปในรังไข่ที่เพิ่งผสม พบว่าหมูจะมีการเจริญเติบโตดีกว่าหมูปรกติ

         5. ผลิตสัตว์แปลงพันธุ์ให้มีลักษณะโตเร็วเพิ่มผลผลิต หรือมีภูมิต้านทาน เช่น แกะที่ให้น้ำนมเพิ่มขึ้น ไก่ที่ต้านทานไวรัส

6.3 ด้านการแพทย์

ใช้พันธุวิศวกรรม มีดังต่อไปนี้

         1.1 การใช้ยีนบำบัดโรค เช่น การรักษาโรคไขกระดูกที่สร้างโกลบินผิดปรกติ การดูแลรักษาเด็กที่ติดเชื้อง่าย การรักษาผู้ป่วยที่เป็นมะเร็ง เป็นต้น

         1.2 การตรวจวินิจฉัยหรือตรวจพาหะจากยีน เพื่อตรวจสอบโรคธาลัสซีมีย โรคโลหิตจาง สภาวะปัญญาอ่อน ยีนที่อาจทำให้เกิดประโรคมะเร็ง เป็นต้น

       1.3 การใช้ประโยชน์จากการตรวจลายพิมพ์จากยีนของสิ่งมีชีวิต เช่น การสืบหาตัวผู้ต้องสงสัยในคดีต่าง ๆ การตรวจสอบความเป็นพ่อ-แม่-ลูกกัน การตรวจสอบพันธุ์สัตว์เศรษฐกิจต่าง ๆ

           6.4 ด้านอาหาร

         1. เพิ่มปริมาณเนื้อสัตว์ทั้งสัตว์บกและสัตว์น้ำ สัตว์บก ได้แก่ กระบือ สุกร ส่วนสัตว์น้ำมีทั้งสัตว์น้ำจืดและสัตว์น้ำเค็มจำพวกปลา กุ้ง หอยต่าง ๆ ซึ่งเนื้อสัตว์เป็นแหล่งสารโปรตีนที่สำคัญมาก

         2. เพิ่มผลผลิตจากสัตว์ เช่น น้ำนมวัว ไขเป็ด ไข่ไก่ เป็นต้น

          3. เพิ่มผลิตภัณฑ์ที่แปรรูปจากผลผลิตของสัตว์ เช่น เนย นมผง นมเปรี้ยว และโยเกิร์ต เป็นต้น ทำให้เรามีอาหารหลากหลายที่ให้ประโยชน์มากมาย