11:22 / 01.03.2023 / Общество

Всё, что вы не знали про планирование... телят

Как в суровой Сибири с помощью науки животноводы продуктивность скота повышают

То, что сегодня происходит в селекции сельскохозяйственных животных, ученые называют своего рода революцией. Решающее значение обретают цифровые технологии и массивы неизученных данных, для обработки которых создаются новые математические методы. Мы погрузились в этот почти академический процесс.

Региональные меры государственной поддержки, позволяющие эффективно внедрять инновации в местное производство, пять технологий, разработанных на базе НГАУ, уже осваиваются на деле. Одна из новинок тесно связана с цифровизацией сельского хозяйства.

— Это создание информационно-аналитической системы по племенной работе в молочном скотоводстве, — рассказал ректор Новосибирского государственного аграрного университета Евгений Рудой. — Мы реализуем этот проект с компанией «Толмачёвское».

Благодаря комплексной работе специалистов хозяйства, производственным условиям, работе научной группы университета и заложенного генетического потенциала у животных, виден существенный рост продуктивности скота и снижение инбридинга (скрещивания близкородственных форм — Прим. авт.) на предприятии.

Модная новинка

Лаборатория прикладной биоинформатики открылась в НГАУ в прошлом году. В аграрных вузах России подобного еще не было. Теперь перед исследователями поставлена задача возродить в животноводстве крупномасштабную селекцию.

В открытии лаборатории приняла участие заместитель губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова, непосредственно курирующая научное направление и проект СиббиоНОЦ. Фото предоставлено участниками инновационно-внедренческой группы НГАУ

— Сегодня революция происходит в этой отрасли. Доля математики в сельскохозяйственных науках увеличивается, появляются компетенции, которых никогда не было в данном традиционном направлении. Оно сегодня модное, востребованное как в биологической науке, так и в медицинской и во всех сопредельных областях, — объяснил куратор проекта, доктор биологических наук, доцент, проректор по научной и международной деятельности НГАУ Евгений Камалдинов.

В лаборатории трудятся над запуском информационно-аналитической системы, которая включает в себя базу данных и способна прогнозировать генетическую ценность животных, что позволяет предприятиям решать задачи по отбору, подбору родительских пар и лучших производителей. Для Министерства сельского хозяйства России и СиббиоНОЦ проект по созданию информационно-аналитической системы является флагманским.

— Мы уже начали работать с предприятиями агропромышленного комплекса, например с тем же племенным заводом. Это ведущее предприятие в стране, по продуктивности оно находится на втором месте, — рассказал Евгений Камалдинов. — Впервые за всю историю Новосибирской области мы получили коров-рекордисток, которые дают 18 тысяч литров молока за лактацию. Это все технологии кормления, содержания плюс генетический потенциал животных. Таким образом мы вносим свой вклад в проблему продовольственной безопасности страны.

Проректор по научной и международной деятельности НГАУ Евгений Камалдинов. Фото предоставлено участниками инновационно-внедренческой группы НГАУ

В лаборатории прикладной биоинформатики создают программное обеспечение и математические модели, внедряют их в производство. Налажено сотрудничество не только с Новосибирской областью, но и с Москвой, Московской областью, с Республикой Татарстан.

— Генеалогические схемы строятся в автоматическом режиме, ничего не надо рисовать. Мы постоянно контролируем и мониторим качество исходного материала, потому что от последнего во многом зависит точность моделирования. Чем выше качество входного материала, тем выше качество и выходного, — рассказал наш собеседник.

Лепить как пластилин

Корова Дрёма из племзавода «Ирмень» является абсолютной рекордисткой в Новосибирской области: за одну лактацию — а это порядка 305 дней — она дала 18 тысяч литров молока. Еще одна, если можно так выразиться, уникальная корова дает 14 тысяч литров.

Та самая уникальная ирменская корова Дрёма, рекорд которой взбудоражил сельскохозяйственную и научную общественность. Красавица выдала меньше чем за год 18 тысяч литров молока! Фото предоставлено ЗАО племзавод «Ирмень»

— Хотел бы показать наших красавиц. Здесь у нас лучшие животные в России, такие вообще редко встречаются, — продолжает куратор проекта. — Фактически мы рассматриваем маточное поголовье Новосибирской области как пластилин, из которого лепим ту форму, которая нужна. Геномная оценка является экспериментальным направлением в селекции, когда мы можем, используя математические модели, создавать любые типы животных.

Телосложение коров, которых используют на производстве молока, отличают прямая спина, большой размер вымени, увеличенное расстояние между коленными суставами. Именно такой тип характерен для коров, которых выводят на племзаводе «Ирмень». В среднем здесь одна фуражная корова дает более 12 тысяч литров молока, поголовье дойного стада составляет почти четыре тысячи животных. Такими показателями может гордиться далеко не каждое хозяйство в области. На ежегодной выставке, которая традиционно проходит в рамках «Сибирской аграрной недели», эти коровы постоянно удостаиваются Гран-при. Этот высокий статус был подтвержден и в 2022 году.

Сейчас в базе данных лаборатории находится порядка трех миллионов животных, до конца 2023 года их количество надеются увеличить в два-три раза.

— Представьте, теленок только еще планируется на уровне родительских пар, а мы уже знаем, какая будет продуктивность у этой коровы в будущем, — объяснил куратор проекта. — Сегодня мы запустили проект геномной оценки, который, например, предполагает определение более 50 тысяч генотипов только от одного животного. Мы знаем вплоть до начала прошлого века, кто является родоначальником ветви, линии по отдельно взятой корове, а лабораторные исследования позволяют нам получать для прогноза материал высокой плотности.

Таким образом, мы стимулируем продажу племенных животных и обмен генетическим материалом. Селекция — она не терпит границ. Мы открываем эти границы и делаем давление искусственного отбора все более и более сильным.

Проблема селекционного отбора скота в стране стоит действительно остро. Десятилетиями племенной материал поставлялся из-за рубежа. Практически все животные, которые сейчас содержатся в России, имеют зарубежное происхождение. В условиях санкций важно не только исключить снижение поголовья, что может нанести удар по экономике, но и не допустить близкородственных связей, так как они увеличивают риски моногенных заболеваний. Их появление обусловлено наследственностью и связано с поломкой в генах.

Собственные программы

В лаборатории прикладной биоинформатики приходится обрабатывать настолько большие объемы данных, что обычные компьютеры уже не справляются. Пришлось приобрести отдельный сервер.

— Только чтобы загрузить эти данные и обработать их, нужны очень высокие мощности, — подчеркнул Евгений Камалдинов. — Сервер полностью наш. Для построения моделей мы используем параллельные вычисления, чему учим и наших ребят. Технологии внедряются в реальное производство, где недопустимы ошибки, иначе предприятие получит убытки. И мы вынуждены такую высокую планку поддерживать.

Фото предоставлено участниками инновационно-внедренческой группы НГАУ

По факту в лаборатории занимаются не только внедрением технологий в производство, но и содействуют развитию науки:

— Это связано с развитием методов математики, ряд из которых, как оказалось, не работает в реальных производственных условиях. Что делать? Необходимо создать новые, — говорит Евгений Камалдинов.

Ну и плюс разработка базы данных: большие массивы данных, огромные. Оказывается, это вообще отдельное направление, которым мало кто занимался даже у нас здесь. А когда вы начинаете заниматься реальным сектором экономики с реальными данными, где необходимы высокие отклик и степень защиты, к специалистам предъявляются требования уже совершенно иного уровня. Сегодня мы ищем новые инструменты.

Ученые видят здесь большие перспективы и потому, что массивы данных никем и никогда не тестировались, а шаблоны и ограничения, свойственные классическим наукам, отсутствуют.

КОММЕНТАРИЙ
А еще в лаборатории прикладной биоинформатики НГАУ данные очищают от фальсификатов и предоставляют уточненные сведения на федеральный уровень.

Евгений Камалдинов, куратор проекта:
— Существующее программное оборудование не позволяет выявлять подобные факты, а они нужны предприятию для того, чтобы получать субсидии. Какая племенная, селекционно-генетическая работа возможна в случае фальсификации данных, когда это еще идет и на федеральном уровне, а мы пытаемся делать какие-то прогнозы, что-то оценивать? Какими будут селекция, прирост продуктивности? Да никакими, конечно.