У першій із серії статей, присвячених команді CattleEye, ми розповідаємо про те, як ветеринар із Північної Ірландії перетворив свою захопленість найвражаючою у світі «метаболічною спортсменкою» на новаторські дослідження, які допомагають змінити наше уявлення про здоров’я молочних корів
Коли Ніал О’Бойл захистив докторську дисертацію з метаболічної фізіології в Ноттінгемському університеті, він уже роками вивчав ці мікроскопічні «енергетичні станції», що забезпечують енергією кожну живу клітину. Але його шлях до розуміння функцій мітохондрій розпочався ще десятиліття тому на багатопрофільному фермерському господарстві поблизу Баллімени, де вперше прокинулася його природна цікавість до біології тварин.
“I was always interested in biology. Just the curiosity of what makes this happen? Why did this happen?”
Nial, CattleEye’s Product Director
Та дитяча цікавість, яку знехтував консультант з вибору професії, сказавши йому, що у нього «шанси, як у сніжки в пеклі», вступити до ветеринарного інституту, зрештою привела його через континенти до клітинного механізму найдивовижнішої з точки зору метаболізму тварини у світі — сучасної молочної корови.
Диво метаболізму
Захоплення Ніала молочними коровами не має романтичного характеру — воно суто математичне. Коли він розбирає, чого щодня досягає високопродуктивна корова породи Голштин, цифри вражають.
“A dairy cow giving 50 kilos of milk, which isn’t extraordinary for peak cows, produces 6.5 kilos of dry food equivalent,” he explains. “If you convert that to muscle tissue at 25% dry matter, that’s equivalent to an animal gaining 26.5 kilos of muscle per day.”
Щоб краще це уявити, жоден інший ссавець навіть близько не наближається до такого метаболічного досягнення. «Є перелітні птахи та інші тварини, які вражають, але молочна корова, з точки зору метаболізму, є найвражаючою твариною з усіх існуючих».
Однак така надзвичайна продуктивність має свою ціну. «На жаль, кожна друга корова після отелення страждає на якесь метаболічне захворювання або розлад, і серед інших ссавців немає жодного виду, який би навіть наближався до таких показників».
Від практики до ступеня доктора філософії
Шлях Ніала до розуміння цього парадоксу почався досить традиційно — він працював у змішаній фермі в Чеширі, де лікував звичні випадки молочної лихоманки, допомагав при отелів та займався лікуванням повсякденних захворювань. Однак стажування з управління в Мічигані відкрило йому щось зовсім інше: молочні господарства промислового масштабу, де все було під контролем, крім хвороб.
“When I went to a dairy where everything was under the same management, the same nutrition, you began to see some things were quite well controlled, but with the same kind of metabolic diseases all the time,” he recalls. “There was just cows on what felt like a metabolic knife edge really. Didn’t matter what you did, they would kind of fall down.”
Це спостереження не давало йому спокою протягом багатьох років, коли він керував господарствами з кількома тисячами корів у Середньому Заході США. Незважаючи на те, що він з військовою точністю контролював харчування, умови утримання та ветеринарну допомогу, той самий комплекс захворювань — кетоз, зміщення сичуга, метрит, мастит — не зникав.
“I really was interested in this link between energy shift post-calving and immunity,” he says. “The mitochondria is known as the powerhouse of the cell, but it’s also very linked with how cells live or die and immunity.”
Перевага в мільярд років
Дослідження Ніала присвячені еволюційній біології, історія якої сягає мільярдів років. Він пояснює, що мітохондрії колись були вільноживучими бактеріями, які об’єдналися з ранніми клітинами в рамках одного з найуспішніших партнерств в історії еволюції.
«Мітохондрія зберегла власну ДНК і передала частину функцій з формування своєї структури ядру, але зберегла частину основної ДНК», — каже він. «Ця мітохондріальна ДНК передається по материнській лінії — її неможливо успадкувати від батька. Якщо мітохондріальна ДНК і ядерна ДНК недостатньо добре узгоджуються, людина не може існувати».
Це давнє партнерство набуває вирішального значення, коли молочні корови проходять метаболічну трансформацію після отелення. На відміну від інших ссавців, молочні корови повинні миттєво перенаправити величезні обсяги глюкози на виробництво молока, тоді як інші їхні тканини пристосовуються до альтернативних джерел енергії.
«Усі ссавці стають інсулінорезистентними, оскільки їм доводиться направляти глюкозу до молочної залози для вироблення молока», — пояснює він. «Але обсяги, на які ми вивели молочних корів, просто вражають. Кілограми глюкози мають швидко надходити до молочної залози, і раптом усі інші клітини змушені пристосовуватися до інших джерел енергії».
Поєднання науки та практики за допомогою CattleEye
Сьогодні, обіймаючи посаду директора з продуктів у компанії CattleEye, Ніал застосовує свої глибокі знання в галузі фізіології обміну речовин для вирішення реальних проблем у сільському господарстві. Система моніторингу на основі штучного інтелекту є саме тим видом технології раннього втручання, яка, як показують його дослідження, може запобігти метаболічним ланцюговим реакціям, що завдають значної шкоди молочним господарствам.
«Під час пандемії COVID я сидів удома й стежив за зображенням з 32 різних камер відеоспостереження, бо не міг поїхати на молочну ферму, — згадує він. — Я подумав, що має бути якийсь кращий спосіб. Саме тоді я й дізнався про CattleEye».
Здатність цієї технології виявляти кульгавість за 23 дні до появи видимих симптомів ідеально узгоджується з результатами його досліджень, згідно з якими профілактика є ефективнішою за лікування. «Як тільки захворювання виникає, корови завжди стають більш схильними до його повторного розвитку. Їм важко підтримувати свій стан», — пояснює він. «Це ще раз підкреслює важливість профілактики».
Підхід CattleEye, що не передбачає використання апаратного забезпечення, особливо приваблює тих, хто керував великими господарствами в різних країнах. Система не вимагає використання міток, болюсів чи носимих пристроїв — лише простих камер, які безперешкодно інтегруються в існуючу інфраструктуру, забезпечуючи при цьому цілодобовий моніторинг, що дозволяє заощаджувати до 175 фунтів стерлінгів на кожну корову щорічно.
«Простота цієї технології має вирішальне значення для її широкого застосування», — зазначає він, спираючись на свій досвід управління різноманітними командами. «Можливість виявляти потрібних корів у потрібний час має вирішальне значення, незалежно від того, чи у вас 4 000 корів, чи 300».
Проблема комунікації
Одне з найпроникливіших спостережень Ніала пов’язане з його досвідом керівної роботи в Америці, де він вивчив іспанську мову, працюючи разом із співробітниками з Мексики та Гватемали. Але вирішальний момент не мав жодного стосунку до мови.
«Я розмовляв з їхнім доглядачем за телятами — він проводив час на морозі з телятами і багато чого робив самотужки. Я повернувся з місця, куди відвезли телят, і сказав йому, що аміші дуже задоволені його роботою. Він ледь не розплакався, бо ніколи раніше не чув таких відгуків», — згадує Ніал.
«Він був великим, кремезним чоловіком, і в його очах навернулися сльози. Він сказав: „О, дякую. Мені ще ніхто такого не казав“. А він, мабуть, працював там щонайменше 10 років».
Цей досвід сформував його філософію управління: «Я організував зустріч і привів туди купу тих хлопців, щоб вони побачили наступний етап, де перебували телята. Дуже важливо допомагати людям усвідомити, чим вони займаються, і відчути себе частиною чогось більшого».
Від науки до практичного застосування
Його дослідження вже дали практичні результати, які відповідають місії компанії CattleEye — поліпшення здоров’я стада завдяки ранньому виявленню захворювань. «Мене дуже цікавили раціони з вищим вмістом білка та нижчим вмістом крохмалю. Коли ми їх випробували, кількість метаболічних проблем, здається, дійсно зменшилася, і корови почали витрачати менше жиру».
Такий акцент на профілактиці, а не на лікуванні, лежить в основі як його досліджень, так і підходу компанії CattleEye. Здатність системи штучного інтелекту забезпечувати об’єктивний і послідовний щоденний моніторинг дозволяє вирішити фундаментальну проблему, яку він виявив у великих господарствах, — людські обмеження у виявленні проблем на ранніх стадіях.
«Завдяки геноміці генетичний потенціал сучасної корови породи Голштин та те, чого вона може досягти, просто феноменальні», — каже він про сучасну корову породи Голштин. «Нам, як галузі, слід більше це цінувати. Генетично вона зможе зробити все, що ви захочете — нам просто потрібно навчитися ставити правильні запитання».
CattleEye — це один із способів ставити такі більш влучні запитання, використовуючи штучний інтелект для забезпечення безперервного спостереження на рівні експертів, якого потребують сучасні молочні господарства, одночасно зменшуючи потреби в робочій силі та покращуючи показники добробуту тварин.
«Захист Гольштейна»
Незважаючи на те, що Ніал досліджує хвороби, які вражають сучасних молочних корів, він залишається палким захисником як породи голштин, так і молочної галузі. Його розрахунки свідчать про ефективність, яку критики-екологи часто не беруть до уваги.
“If you increase a cow’s productive life from third to fifth lactation, you can reduce the carbon footprint by 40%. There’s no other source of protein that the dairy cow can’t match for efficiency.”
Його улюблена порода корів еволюціонувала разом із його розумінням. «Зараз я знову зупинився б на голштинській породі, адже якщо врахувати генетичні фактори разом із чисельністю та різноманітністю поголів’я, голштинська порода не може не виграти. Завдяки геноміці її генетичний потенціал і те, чого вона може досягти, просто феноменальні».
З поглядом у майбутнє
Шлях Ніала від допитливого хлопчика з ферми до дослідника клітинної біології ілюструє, як найкращі досягнення аграрної науки народжуються з реальних практичних труднощів. Його робота свідчить про те, що розуміння функціонування мітохондрій може відкрити шлях до вирішення найскладніших проблем молочного тваринництва.
«Профілактика краща за лікування, але, крім того, коли захворювання вже виникли, корови завжди більш схильні до їхнього повторного виникнення. Їм важко підтримувати свій стан», — зазначає він. «Це ще раз підкреслює важливість профілактики».
Незалежно від того, чи йдеться про харчування, селекцію чи стратегії управління, що ґрунтуються на клітинній біології, Ніал переконаний, що відповіді на метаболічні виклики молочної галузі лежать у розумінні давнього партнерства між клітинами та їхніми бактеріальними «енергетичними станціями».
«Молочна корова — це справді дивовижна тварина», — розмірковує він. «Нам, як галузі, слід більше це цінувати. Генетично вона здатна зробити все, що завгодно — нам просто треба навчитися ставити правильні запитання».
[Ця стаття базується на недавньому інтерв’ю Ніала для подкасту MacVet — консалтингової компанії, яка сприяє налагодженню ефективної комунікації між ветеринарами та їхніми клієнтами. Ви можете прослухати епізод з Ніалом за цим посиланням.].
