Johne’s Disease–Dairy, Spring 2010, Vol. 1, no. 4

Newsletter about controlling animal diseases, tips and techniques on how prevention works and the transportation of livestock.

Geometric morphometric analyses provide evidence for the adaptive character of the Tanganyikan cichlid fish radiations.

The cichlids of East Africa are renowned as one of the most spectacular examples of adaptive radiation. They provide a unique opportunity to investigate the relationships between ecology, morphological diversity, and phylogeny in producing such remarkable diversity. Nevertheless, the parameters of the adaptive radiations of these fish have not been satisfactorily quantified yet. Lake Tanganyika possesses all of the major lineages of East African cichlid fish, so by using geometric morphometrics and comparative analyses of ecology and morphology, in an explicitly phylogenetic context, we quantify the role of ecology in driving adaptive speciation. We used geometric morphometric methods to describe the body shape of over 1000 specimens of East African cichlid fish, with a focus on the Lake Tanganyika species assemblage, which is composed of more than 200 endemic species. The main differences in shape concern the length of the whole body and the relative sizes of the head and caudal peduncle. We investigated the influence of phylogeny on similarity of shape using both distance-based and variance partitioning methods, finding that phylogenetic inertia exerts little influence on overall body shape. Therefore, we quantified the relative effect of major ecological traits on shape using phylogenetic generalized least squares and disparity analyses. These analyses conclude that body shape is most strongly predicted by feeding preferences (i.e., trophic niches) and the water depths at which species occur. Furthermore, the morphological disparity within tribes indicates that even though the morphological diversification associated with explosive speciation has happened in only a few tribes of the Tanganyikan assemblage, the potential to evolve diverse morphologies exists in all tribes. Quantitative data support the existence of extensive parallelism in several independent adaptive radiations in Lake Tanganyika. Notably, Tanganyikan mouthbrooders belonging to the C-lineage and the substrate spawning Lamprologini have evolved a multitude of different shapes from elongated and Lamprologus-like hypothetical ancestors. Together, these data demonstrate strong support for the adaptive character of East African cichlid radiations.

Betaiinin tuotannon sivujakeiden mikrosuodattaminen teräskeraamisella kalvolla

Betaiini on ammoniumyhdiste, jota käytetään esimerkiksi eläinten rehussa, kosmetiikassa ja lääkkeissä. Danisco Animal Nutrition Finnfeeds Finland Oy:n Naantalin tehdas on maailman johtava betaiinin tuottaja ja raaka-aineena tehtaalla käytetään melassierotuksesta saatavaa betaiinimelassia. Kiteisen betaiinin puhdistusprosessin yhteydessä syntyybetaiinipitoisia sivujakeita, jotka sisältävät huomattavan määrän betaiinia, minkä takia niiden jatkokäsittely on tärkeää. Betaiinin tuotannon sivujakeet ovat erittäin vaikeasti suodattuvia orgaanisia liuoksia, joiden koostumuksia ei täysin tunneta. Tämän työn tarkoituksena oli puhdistaa betaiinin tuotannon sivujakeita mikrosuodattamalla niitä teräskeraamisella kalvolla. Työn kokeellisessa osassa suoritettiin suodatusparametrien eli pH:n, lämpötilan, TMP:n ja betaiiniliuoksen kuiva-ainepitoisuuden optimointi sekä konsentrointikokeita. Mikrosuodatus suoritettiin Graver Technologiesin Scepter-putkimoduulilla, joka toimi ohivirtausperiaatteella ja jonka huokoskoko oli 0,1 ¿m. Scepter-moduuli koostui ruostumattomasta teräksestä sintratuista putkimoduuleista, joissa erottavana kerroksena toimi TiO2. Esikokeiden perusteella todettiin ettei pH:lla ollut suurta vaikutusta suodatukseen. Permeaattivuo kasvoi selvästi lämpötilan ja TMP:nkasvaessa. Vuo taas huononi ja permeaatin sameus lisääntyi selvästi 35 % korkeammissa kuiva-ainepitoisuuksissa. Konsentrointikokeet suoritettiin betaiiniliuoksen refraktrometrisessa kuiva-ainepitoisuudessa, BetRk, 35 %, 80 °C lämpötilassa ja betaiiniliuoksen omassa pH:ssa (pH 8-9,5). Esikokeiden tulosten perusteella konsentrointikokeet suoritettiin TMP:ssa 0,6; 0,8 ja 1,0 bar. Betaiinin tuotannonsivujakeiden konsentrointikokeissa saannoksi saatiin 95 %. Suodatustuloksista havaittiin, että betaiinin tuotannon sivujakeen erä vaikutti voimakkaasti suodatuksen toimivuuteen. Konsentrointikokeissa suodatukset suoritettiin sekäuusilla mikrosuodatusmoduuleilla että vanhalla moduulilla, joka oli jo kulunut.Kulumisen ei kuitenkaan havaittu huonontavan suodatustehokkuutta. Konsentrointikokeiden perusteella voidaan laitteiston pesuväliksi arvioida noin viikko ja pesu tulisi suorittaa sekä emäksisellä että happamalla pesuaineella.

Parhaat käyttökelpoiset tekniikat (BAT) perunankuorimoiden jätteiden käsittelyssä -käytäntöjä Euroopan maista

Yhä suurempi osa suurkeittiöistä ja ravintoloista käyttää ruuan valmistuksessa valmiiksi prosessoituja kasviksia, jotka hankitaan pääasiassa lähellä sijaitsevista tilakuorimoista. Kuorimoilla syntyy suuria määriä jätettä, enimmäkseen kuorijätteitä, multaa ja jätevettä. Tässä työssä tarkastellaan perunankuorimoiden kuorintamenetelmiä ja kuorintaprosessia, prosessissa syntyviä jätteitä ja niiden käsittelyä sekä ympäristöasioiden hallintamenetel-miä kuorimoilla Suomessa ja muissa EU-maissa. Työn tavoitteena oli selvittää, minkälainen on lainsäädäntö ja minkälaiset ovat kuorimotoimintaa koskevat lupakäytännöt Ruotsissa, Saksassa, Belgiassa ja Iso-Britanniassa. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, onko näissä maissa määritelty, millainen on perunankuorimoille soveltuva paras käyttökelpoinen tekniikka (BAT) erityisesti jätteiden käsittelyssä. Euroopan yhteisön neuvoston direktiivi (96/61/EY) ympäristön pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen yhtenäistämiseksi edellyttää perunankuorimoilta toimintaansa ympäristöluvan. Laitosten koko, joilta ympäristölupa vaaditaan, vaihtelee suuresti eri maissa. Myös kuorimoiden jäteveden puhdistusvaatimukset vaihtelevat maittain. Belgi-assa ja Saksassa perunankuorimoilla syntyville jätevesille on asetettu päästöraja-arvot laissa. Kansallinen BAT-ohjeistus vihanneksia ja hedelmiä jatkojalostavalle teollisuudelleon tehty Belgiassa ja Iso-Britanniassa. Sen sijaan Saksassa ja Ruotsissa kansallista ohjeistusta ei ole tehty. Kansallisten BAT-ohjeistusten pohjalta Euroopan yhteisöjen komissio on julkaissut tammikuussa 2006 elintarviketeollisuudelle BAT-vertailuasiakirjan eli BREFin (BAT Referense Document), joissa kuvataan yleisellä tasolla BAT-tekniikoiksi sovitut tekniikat mm. perunan prosessoinnissa. Tässä työssä tuli ilmi, että kokoerot Suomen ja tässä työssä tarkasteltavien maiden kuo-rimoiden välillä ovat suuret. Voidaankin todeta, että tässä työssä tarkastelluissa BAT - ohjeistuksissa ja Euroopan komission BREF-dokumentissa esitetyt BAT-tekniikat etenkin jätevedenpuhdistuksessa eivät suoraan ole sovellettavissa Suomen olosuhteisiin kuorimoidemme pienestä koosta johtuen. Kiinteiden kuorintajätteiden käsittelyssä BAT-tekniikoiksi ulkomailla on määritelty lä-hinnä rehukäyttö, kompostointi ja peltoon levitys. Perunankuorimoiden jäteveden puhdistuksessa BAT-tekniikaksi Belgiassa on määritelty primääripuhdistus ja sekundääripuhdistus aerobisella menetelmällä. Iso-Britanniassapuolestaan BAT-tekniikkaa on primää-ripuhdistus, sekundääripuhdistus aerobisesti tai anaerobisesti ja tertiääripuhdistus, mikäli se on taloudellisesti mahdollista toteuttaa. Kuorijätteiden kompostointi on tällä hetkelläSuomessa melko harvinaista, sillä jätteiden suuri vesipitoisuus ja kylmä ilmastomme vaikeuttavat kompostointia. Kompostointimah-dollisuuksia ja kompostointiprosessin optimointia kuorintajätteille sopivaksi tulisikin tutkia tulevaisuudessa yhtenä jätteiden käsittelyvaihtoehtona. Kuorimoiden jätevesien puhdistuksessa tulevat Suomessa kysymykseen lähinnä yksinkertaiset kiinteistökohtaiset pienpuhdistamot, kuten panospuhdistamot. Pienpuhdistamolaitteistoihin liittyvää tutki-mus-ja kehitystyötä on viime vuosina tehty paljon ja sitä olisi tärkeää jatkaa edelleen, jotta löydettäisiin entistä kustannustehokkaampia ratkaisuja.

Targeting Enterococcus faecalis Biofilms with Phage Therapy.

Phage therapy has been proven to be more effective, in some cases, than conventional antibiotics, especially regarding multidrug-resistant biofilm infections. The objective here was to isolate an anti-Enterococcus faecalis bacteriophage and to evaluate its efficacy against planktonic and biofilm cultures. E. faecalis is an important pathogen found in many infections, including endocarditis and persistent infections associated with root canal treatment failure. The difficulty in E. faecalis treatment has been attributed to the lack of anti-infective strategies to eradicate its biofilm and to the frequent emergence of multidrug-resistant strains. To this end, an anti-E. faecalis and E. faecium phage, termed EFDG1, was isolated from sewage effluents. The phage was visualized by electron microscopy. EFDG1 coding sequences and phylogeny were determined by whole genome sequencing (GenBank accession number KP339049), revealing it belongs to the Spounavirinae subfamily of the Myoviridae phages, which includes promising candidates for therapy against Gram-positive pathogens. This analysis also showed that the EFDG1 genome does not contain apparent harmful genes. EFDG1 antibacterial efficacy was evaluated in vitro against planktonic and biofilm cultures, showing effective lytic activity against various E. faecalis and E. faecium isolates, regardless of their antibiotic resistance profile. In addition, EFDG1 efficiently prevented ex vivo E. faecalis root canal infection. These findings suggest that phage therapy using EFDG1 might be efficacious to prevent E. faecalis infection after root canal treatment.

Applying precision feeding techniques in growing-finishing pig operations

The high cost of feed ingredients, the use of non-renewable sources of phosphate and the dramatic increase in the environmental load resulting from the excessive land application of manure are major challenges for the livestock industry. Precision feeding is proposed as an essential approach to improve the utilization of dietary nitrogen, phosphorus and other nutrients and thus reduce feeding costs and nutrient excretion. Precision feeding requires accurate knowledge of the nutritional value of feedstuffs and animal nutrient requirements, the formulation of diets in accordance with environmental constraints, and the gradual adjustment of the dietary nutrient supply to match the requirements of the animals. After the nutritional potential of feed ingredients has been precisely determined and has been improved by the addition of enzymes (e.g. phytases) or feed treatments, the addition of environmental objectives to the traditional feed formulation algorithms can promote the sustainability of the swine industry by reducing nutrient excretion in swine operations with small increases in feeding costs. Increasing the number of feeding phases can also contribute to significant reductions in nutrient excretion and feeding costs. However, the use of precision feeding techniques in which pigs are fed individually with daily tailored diets can further improve the efficiency with which pigs utilize dietary nutrients. Precision feeding involves the use of feeding techniques that allow the provision of the right amount of feed with the right composition at the right time to each pig in the herd. Using this approach, it has been estimated that feeding costs can be reduced by more than 4.6%, and nitrogen and phosphorus excretion can both be reduced by more than 38%. Moreover, the integration of precision feeding techniques into large-group production systems can provide real-time off-farm monitoring of feed and animals for optimal slaughter and production strategies, thus improving the environmental sustainability of pork production, animal well-being and meat-product quality.

From bird to sparrow: Learning-induced modulations in fine-grained semantic discrimination.

Recognition of environmental sounds is believed to proceed through discrimination steps from broad to more narrow categories. Very little is known about the neural processes that underlie fine-grained discrimination within narrow categories or about their plasticity in relation to newly acquired expertise. We investigated how the cortical representation of birdsongs is modulated by brief training to recognize individual species. During a 60-minute session, participants learned to recognize a set of birdsongs; they improved significantly their performance for trained (T) but not control species (C), which were counterbalanced across participants. Auditory evoked potentials (AEPs) were recorded during pre- and post-training sessions. Pre vs. post changes in AEPs were significantly different between T and C i) at 206-232ms post stimulus onset within a cluster on the anterior part of the left superior temporal gyrus; ii) at 246-291ms in the left middle frontal gyrus; and iii) 512-545ms in the left middle temporal gyrus as well as bilaterally in the cingulate cortex. All effects were driven by weaker activity for T than C species. Thus, expertise in discriminating T species modulated early stages of semantic processing, during and immediately after the time window that sustains the discrimination between human vs. animal vocalizations. Moreover, the training-induced plasticity is reflected by the sharpening of a left lateralized semantic network, including the anterior part of the temporal convexity and the frontal cortex. Training to identify birdsongs influenced, however, also the processing of C species, but at a much later stage. Correct discrimination of untrained sounds seems to require an additional step which results from lower-level features analysis such as apperception. We therefore suggest that the access to objects within an auditory semantic category is different and depends on subject's level of expertise. More specifically, correct intra-categorical auditory discrimination for untrained items follows the temporal hierarchy and transpires in a late stage of semantic processing. On the other hand, correct categorization of individually trained stimuli occurs earlier, during a period contemporaneous with human vs. animal vocalization discrimination, and involves a parallel semantic pathway requiring expertise.

Opetuksen kehittäminen Lappeenrannan teknillisen yliopiston tuotantotalouden osastolla - työtä, leipää ja sirkushuveja

Työn tavoitteena oli koota Lappeenrannan teknillisen yliopiston tuotantotalouden osaston opetuksen kehittämisen historiatiedot ja henkilöstön mielipide vuosien 2000–2008 aikana tehdystä kehittämistyöstä organisaation jatkokehittämistä ja viestintää varten. Työn aihepiiri käsittelee organisaation kehittämistä (kehittymistä) yksilön ja organisaation oppimisen näkökulmasta. Historiatiedot on kerätty osaston henkilökunnalta ja saaduista dokumenteista. Henkilöstön palautteen kerääminen kehittämistyöstä toteutettiin laadullisena tutkimuksena suorittamalla 32 henkilökohtaista haastattelua. Tutkimuksen keskeisimmäksi tulokseksi on saatu onnistuneen kehittämisen malli, jossa yksilön ja organisaation kehittymiseen vaikuttavat vahvasti yksilötasolla tarve ja konkreettinen päämäärä. Koko organisaatiossa on lisäksi huomioitava muina osina systematiikka, yhteisöllisyys ja tietämyksen (osaamisen) hallinta.

Alusöljyvahingossa kuolleiden eläinten turvallinen käsittely

Diplomityö on osa Kymenlaakson ammattikorkeakoulun SÖKÖ II-hanketta, missä tehdään toimintamalli suuren öljyntorjuntaoperaation koordinointiin rannikon öljytorjunnasta vastaaville viranomaisille. Työn tavoitteena oli selvittää alusöljyvahingossa kuolleiden eläinten sekä eläinten keräilystä ja hoidosta syntyvien jätteiden käsittelymenetelmät ja soveltuvat käsittelylaitokset. Lisäksi tavoitteena oli selvittää kuolleiden eläinten välivarastointialueen tekniset vaatimukset ja öljyiselle eläinjätteelle soveltuva kuljetuskalusto. Työn teoriaosuudet toteutettiin kirjallisten lähteiden ja asiantuntijahaastatteluiden avulla. Tärkeäksi osaksi työtä muodostui kustannuslaskelma, missä laskettiin kuolleiden eläinten keräilystä aina loppukäsittelyyn asti muodostuvat kustannukset. Työn teoriaosuudet loivat pohjan kustannuslaskelmalle. Kuolleiden eläinten loppukäsittelyyn valittiin kolme eri laitosta ja kolme eri käsittelytekniikkaa, mitkä ovat: rumpu-uuni, siirrettävä termodesorptio ja renderöinti. Kuolleet eläimet kannattaa keskitetysti kerätä ja kuljettaa yhdelle alueelle, missä suoritetaan kuolleiden eläinten välivarastointi kylmäkonteissa ja tilastointi sekä elävien eläinten pesu ja hoito. Kustannuslaskelman perusteella siirrettävä termodesorptiolaitos on halvin käsittelyvaihtoehto, mutta kustannuserot muihin laitoksiin ovat pienet. Koko kuolleiden eläinten turvallisen käsittelyn kustannukset ovat alle promillen koko suuren öljyvahingon kustannuksista. Loppukäsittelylaitosta valittaessa on käsittelykustannuksia tärkeämpää selvittää laitoksen sen hetkinen jätteenkäsittelytilanne ja vapaa käsittelykapasiteetti kuolleille eläimille.

Kuinka tutkia eläinten käyttäytymistä luonnossa?

Kirjallisuusarvostelu

Reglering och förvaltning av produktions- och slaktdjurs välbefinnande : en offentligrättslig undersökning

Djur och djurskyddet hör till ett rättsligt regleringsområde som inte varit föremål för omfattande rättsvetenskaplig forskning i vårt land även om intresset för djurs välbefinnande ökat både i samhället och inom EU. Avhandlingen har avfattats som en artikelavhandling och är en offentligrättslig studie om djurskyddslagstiftningen och förvaltningen av djurskyddsärenden i Finland. Tematiken har behandlats både ur djurens och djurens ägares eller innehavares synvinkel med utgångspunkt i djurskyddslagstiftningen och förvaltningen av djurskyddsärenden i Finland. Forskningen är fokuserad huvudsakligen på skyddet av och välbefinnandet hos produktions- och slaktdjur även om bland annat de begrepp som granskas också berör andra djurkategorier. De övergripande frågeställningarna i avhandlingen är två. För det första, vad är det som avses med djurs välbefinnande och skydd i regleringen av djurskyddet och för det andra, hur realiseras dessa i djurskyddsmyndigheternas förvaltningsverksamhet? I forskningen presenteras och diskuteras bland annat en ny begreppskonstruktion: djurs rättsliga välbefinnande. Den empiriska delen i avhandlingen omfattar förvaltningsverksamheten inom området av djurskydd under åren 1996–2006. Sammanlagt 10468 dokument som upprättats av djurskyddsmyndigheten i samband med verkställandet av djurskyddsövervakning ingår i undersökningen. Forskningen utmynnar i en åtgärdsförteckning med förslag till utvecklingen av området för djurskydd.

Toxoplasma gondii in semen of experimentally infected swine

Eight reproductive boars were divided into three groups and inoculated with Toxoplasma gondii [GI (n=3) 1.5x10(4) oocysts strain P; GII (n=3) 1.0x10(6) tachyzoites strain RH; and GIII (n=2) non-inoculated control]. Clinical, hematological, parasitemia and serological tests and studies of the parasite in the semen through bioassay and PCR, and in reproductive organs (Bioassay and immunohistochemical analyses) were conducted to evaluate the toxoplasmic infection. Blood and semen were collected on day -2, -1, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 14 and weekly up to 84 days post-inoculation (DPI). No clinical or hematimetric alteration was observed in the boars. Parasitemia was detected in one boar inoculated with oocysts at the 7th DPI and in another boar infected with tachyzoites (GII) at the 3rd and 49th DPI. Serological tests revealed antibodies against T. gondii in animals inoculated with oocysts or tachyzoites at the 7th DPI with dilutions of 1:256 and 1:64, which reached peaks of 1:4096 at day 11 and 9, respectively. The bioassays revealed the presence of the parasite in semen samples of a boar inoculated with oocysts (GI) at 3, 49 and 56 DPI and from two boars infected with tachyzoites (GII), one animal at 5 and two animals at 49 days DPI. Mice inoculated with semen from the control group (GIII) remained serologically negative. PCR analysis showed T. gondii DNA in the semen of Boar 1 and Boar 3 inoculated with tachyzoites and oocysts, respectively. The immuno-histochemical tests showed T. gondii in the reproductive organs of Boar 1 and Boar 2, inoculated with tachyzoites and oocysts, respectively. These findings suggest the possible occurrence of venereal transmission of T. gondii in swine.

Effects of ascorbic acid supplementation in ileum myenteric neurons of streptozotocin-induced diabetic rats

The exacerbation of the oxidative stress and of the polyol pathway which impair damage myenteric plexus are metabolic characteristics of diabetes. The ascorbic acid (AA) is an antioxidant and an aldose reductase inhibitor, which may act as neuroprotector. The effects of AA supplementation on the density and cellular body profile area (CP) of myenteric neurons in STZ-induced diabetes in rats were assessed. Four groups with five animals each were formed: normoglycemic (C); diabetic (D); AA-treated diabetic (DS) and AA-treated normoglycemic (CS). Dosagen of 50mg of AA were given, three times a week, for each animal (group DS and CS). Ninety days later and after euthanasia, the ileum was collected and processed for the NADPH-diaphorase technique. There were no differences (P>0.05) in the neuronal density among the groups. The CP area was lower (P<0.05) in the DS and CS groups, with a higher incidence of neurons with a CP area exceeding 200µm² for groups C and D. The AA had no influence on the neuronal density in the ileum but had a neuroprotective effect, preventing the increase in the CP area and allowing a higher number of neurons with a CP area with less than 200µm².

Hematological profile of Chelonia mydas (Testudines, Cheloniidae) according to the severity of fibropapillomatosis or its absence

The green turtle Chelonia mydas feeds and nests in the Brazilian coastal area and is considered an endangered species by the World Conservation Union (IUCN 2009) and threatened by the Red List of Brazilian Fauna (Ministério do Meio Ambiente 2009). Fibropapillomatosis is a disease characterized by benign skin tumors (fibropapillomas), and it is one of the main threats to the survival of this species. Studies suggest the involvement of viruses as infectious agents associated with environmental and genetic factors. Blood samples were collected from 45 turtles captured in the coastal area of the state of Sao Paulo, Brazil. From these, 27 were affected by fibropapillomas and 18 were tumor free. Biometrical data on the turtles, size, location and quantity of tumors were recorded. The area occupied by fibropapillomas per animal was calculated and four groups were determined according to severity of the disease or its absence. The objective of the study was to compare hemogram results of the sea turtles classified in these four groups. The lowest hematocrit value was observed in severely affected animals. In the hemoglobin assay, the highest value was observed in the group of tumor free turtles and the lowest, in animals severely affected. Lymphocyte counts and curved carapace length were on the verge of statistical significance.