АНАЛИЗ ИНБРИДИНГА И АУТБРИДИНГА В РОДОСЛОВНОЙ,
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ
И КОНТРОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ.

 Доктор Джеролд Белл
Май 2002 г.

Доктор Белл – ректор Курса Клинической Ветеринарной Генетики в Школе Ветеринарной Медицины при Университете Тафта и администратор национального проекта по внедрению программ контроля над генетическими заболеваниями чистокровных собак. Он дает генетические рекомендации от Ветеринарной Генетической Консультации и имеет ветеринарную практику в штате Коннектикут. Он и его жена занимаются разведением Сеттеров Гордонов. 

ЭТО ВСЕ В ГЕНАХ

Как селекционеры собак, мы участвуем в генетических «экспериментах» всякий раз, когда планируем очередную вязку. Тип выбранного спаривания должен совпадать с вашими целями. У некоторых заводчиков определение того, какие черты появятся у потомства в результате определенного спаривания, походит на бросание костей – комбинация шанса и удачи. Для других, создание определенных черт подразумевает больше навыка, чем удачи, это результат осторожного исследования и планирования. Как селекционеры, мы должны понимать, каким образом мы управляем генами в пределах линий наших племенных животных, чтобы получать желательный для нас тип собак. Сначала мы должны понять собак как разновидность, а затем как генетических особей.

Разновидность Canis familiaris включает все породы домашних собак. Хотя мы можем утверждать, что между Чихуахуа и Сенбернаром мало общего или, что существующие породы – это абсолютно разные животные, генетически все они представители одного и того же вида. В то время, как определенное спаривание в пределах породы можно счесть аутбридингом, оно все еще должно рассматриваться как часть единой генетической картины: спаривание в пределах изолированной, относительно родственной популяции. Каждая порода развивалась путем межродственного скрещивания среди маленькой группы пробандов, а затем путем тщательного генетического отбора в течение длительного периода времени. Этот процесс установил определенные породные характеристики и сделал собак разных пород узнаваемыми.

Оценивая свою программу разведения, помните, что большинство интересуемых Вас черт не могут быть установлены, изменены или созданы в одном единственном поколении. Узнав, как определенные черты передавались предками вашей собаки, Вы можете распределить по приоритетам ваши цели разведения. Десятки тысяч генов взаимодействуют между собой, чтобы произвести единственную собаку. Все гены наследуются в парах – один от отца, другой от матери. Если пара унаследованных генов от обоих родителей идентична, пару называют гомозиготной. Если гены в паре не идентичны, пару называют гетерозиготной. К счастью, генные пары, которые делают собаку собакой, а не кошкой – всегда гомозиготные. Так же как и генные пары, которые отличают одну породу от другой. Поэтому большая пропорция гомозиготных непеременных пар – тех, которые задают породе определенные характеристики – существуют в пределах каждой породы. Переменные генные пары (как те, что определяют окрас, размер, строение углов и т.д.) производят изменения в пределах одной породы.

РАЗВЕДЕНИЕ ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ

Аутбридинг соединяет двух собак, менее родственных, чем среднее состояние для породы. Аутбридинг способствует повышению гетерозиготности и генного разнообразия в пределах генотипа каждой собаки вследствие несходных генных пар от различных предков. Также аутбридинг может маскировать проявление рецессивных генов и позволять их распространение в генотипе курьера (носителя).

Большинство аутбредных спариваний имеет тенденцию производить большой качественный разброс в пределах помета. Исключение может быть, когда родители настолько несходны, что производят гетерозиготную однородность (явление гетерозиса). Это то, что обычно происходит в результате кросса между двумя различными породами. Получаемый помет имеет тенденцию быть однородным, но демонстрирует промежуточные характеристики между несходными чертами родителей. Собаки из такого помета могут быть фенотипически единообразными, но крайне редко будут передавать свои черты потомству из-за соединения несходных генов.

Причиной для аутбридинга может быть введение новых черт, которыми не обладают ваши племенные животные. Из-за того, что родители могут быть генетически несходными, Вы должны подобрать производителя, который не обладает ошибками вашей собаки, но фенотипически дополняет хорошие черты вашей собаки.  

Пример аутбридинга: мать и отец неродственны

Весьма обычно получить превосходную качественную собаку из аутбредного помета. Изобилие генетической изменчивости может поместить все правильные черты в одну особь. Большинство шоу-чемпионов имеют аутбредное происхождение. Следовательно, однако, они могут иметь низкие коэффициенты инбридинга и испытывать недостаток в способности последовательно передавать свои хорошие черты потомству. После аутбридинга грамотные селекционеры возвращают разведение «назад», к собакам своей оригинальной линии, повышая гомозиготность и пытаясь закрепить недавно приобретенные черты.

Лайнбридинг пытается сконцентрировать гены определенного предка или предков через их многократное появление в родословной. Лучше, если предок появляется позади обеих частей родословной. Если предок появляется только в одной из частей, то потомок получает только 50% генов, которые передаются от одного из родителей, а не от определенного предка.

Для лайнбридинга лучше, когда определенный предок многократно появляется как в отцовской, так и в материнской части родословной. Таким образом, его гены имеют больший шанс соединиться в получаемых щенках. Гены от общих предков имеют большой шанс на проявление, когда соединяются друг с другом, чем когда соединяются с генами других особей, которые могут маскировать или изменять его эффект.

Пример плотного (3.3/3.3) лайнбридинга: учетверенный прадед

Лайнбридинг может произвести щенка с великолепными качествами, но если они не присутствуют в интересуемом нас предке, то щенок не может считаться лайнбредным на определенного предка. Поэтому, чтобы выполнить свои генетические цели, очень важен осторожный подбор производителей, так же как и осторожный выбор щенка из получаемого помета. Без этого Вы уменьшаете свои возможности концентрации генов предка, на которого делаете лайнбридинг.

Увеличение гомозиготности особи через лайнбридинг, однако, может не воспроизвести аутбредного предка. Если предок аутбредный, и вообще гетерозиготный (Аа), то увеличение гомозиготности произведет большое количество особей АА и аа. Способ воспроизвести аутбредного предка состоит в том, чтобы соединять двух особей, фенотип и происхождение которых, подобны родителям предка.

Инбридинг значительно увеличивает гомозиготность и, следовательно, однородность помета. Инбридинг может увеличить проявление выгодных и вредных рецессивных генов через деление их на однородные пары. Если рецессивный ген (а) будет редко появляться в популяции, то, значит, он почти всегда замаскирован доминантным геном (А). Посредством инбридинга редкий рецессивный ген (а) может передаться от гетерозиготного (Аа) общего предка через отца и мать, создавая гомозиготное рецессивное потомство (аа). Инбридинг не создает нежелательные гены, а всего лишь увеличивает частоту проявления тех, что уже присутствуют в гетерозиготном генотипе.

Пример инбридинга: вязка полных брата и сестры

Инбридинг может увеличить тенденцию к появлению проблем, которыми «управляют» множество генов (полигенное наследование), типа ДТБС и врожденных сердечных аномалий. Если Вы не имеете предварительных сведений о том, что произвели более умеренные лайнбридинги на общих предков, инбридинг может подвергнуть ваших щенков (и покупателей щенков) экстраординарному риску генетических дефектов. Исследования показали, что инбредная депрессия, уменьшающая жизнеспособность и здоровье инбредных животных, непосредственно зависит от суммы имеющихся в генотипе вредных рецессивных генов. Некоторые линии процветают на инбридинге, тогда как другие – нет.

ПЛЕМЕННОЙ АНАЛИЗ

Определение генетиков и заводчиков в отношении инбридинга различны. Генетик рассматривает инбридинг как измеримое число, которое повышается всякий раз, когда имеется общий предок в отцовской и материнской части родословной; заводчик полагает, что инбридинг это только близкородственное скрещивание, типа спаривания отец-дочь или брат-сестра. Общий предок, даже в восьмом колене, увеличивает измеримое количество инбридинга в родословной.

Коэффициент инбридинга (или коэффициент Райта) – процентная оценка всех генных пар, которые являются гомозиготными из-за наследования от общих предков. Чтобы определить, является ли специфическое спаривание аутбридингом или инбридингом относительно вашей породы, Вы должны определить средний коэффициент инбридинга породы. Средний коэффициент инбридинга породы меняется в зависимости от популярности породы или репродуктивного возраста популяции. Спаривание с коэффициентом инбридинга 14%, вычисленного на основании десятиколенной родословной, сочлось бы умеренным инбридингом для Лабрадора (популярная порода с низким средним коэффициентом инбридинга), но будет считаться аутбредным для Ирландского Водяного Спаниеля (редкая порода с более высоким средним коэффициентом инбридинга).

Расчет коэффициента инбридинга, чтобы был точным, должен быть основан на многоколенной родословной. Инбридинг в пятых и более дальних коленах (второстепенное межродственное скрещивание) часто имеет более глубокий эффект на генотип потомства рассматриваемой родословной. В проводимых исследованиях коэффициент инбридинга в четырехколенных и восьмиколенных родословных сильно отличался. Четырехколенная родословная, содержащая 28 уникальных (представленных единожды) предков из 30 возможных позиций в родословной, показывает низкий коэффициент инбридинга; тогда как восемь колен той же самой родословной, содержащей 212 уникальных предков из 510 возможных, имеет более высокий коэффициент инбридинга. То, что походило на соединение аутбредных генов в нескольких поколениях, проявилось как лайнбредная концентрация генов влиятельных предков в расширенной родословной.

Процесс вычисления коэффициентов инбридинга слишком сложен, чтобы быть представленным здесь. Некоторые книги, которые содержат методы вычисления коэффициентов, обозначены в конце этой статьи; некоторые компьютерные кинологические племенные программы также вычисляют коэффициенты. Исследование, представленное в этой статье, было выполнено с помощью CompuPed, Программное обеспечение RCI.

[Примечание RCI: CompuPed вычисляет Коэффициент Инбридинга Райта быстрее и более точно, чем любая другая доступная программа PC]

Родословная: Laurel Hill Braxfield Bilye
Сука Гордон Сеттер с удаленными яичниками, принадлежащая
Доктору Джеролду и госпоже Кандис Белл,
Заводчики Мэри Пус и Лаура Бедфорд

Afternod Fidemac

CH Afternod Ember V

Чтобы визуализировать некоторые из этих концепций, пожалуйста, обратитесь к вышеупомянутой родословной. Дед по отцовской линии, CH Loch Adair Foxfire, и бабка по материнской линии, CH Loch Adair Firefly WD, являются однопометниками, таким образом, Bilye появилась от вязки двоюродных брата и сестры. Коэффициент инбридинга для спаривания кузенов – 6.25%, который считается умеренным уровнем инбридинга. Списки коэффициентов инбридинга, основанных на различных типах спаривания, приводится в прилагаемой таблице.

Коэффициенты для различных типов спаривания

В родословной Bilye коэффициент инбридинга, вычисленный на основании четырехколенной родословной, составляет 7.81%. это не значительно отличается от коэффициента спаривания кузенов. Коэффициенты инбридинга, вычисленные на основании увеличения колен в родословной, следующие: пять колен – 13.34%, шесть колен – 18.19%, семь колен – 22.78%, восемь колен – 24.01%, десять колен – 28.63% и двенадцать колен – 30.81%. Коэффициент инбридинга 30.81% - больше, чем Вы видите в спаривании отец-дочь, мать-сын (25%). Как Вы можете видеть, второстепенное межродственное скрещивание имеет гораздо больше влияния на полный коэффициент инбридинга, чем спаривание кузенов, которое кажется наиболее плотным в этой родословной.

Знание степени инбридинга в родословной не обязательно поможет Вам, если Вы не знаете, чьи гены концентрируются. Коэффициент процента крови измеряет родственность между предком и особью рассматриваемой родословной. Коэффициент оценивает вероятный процент генов, полученных от общего предка. Мы знаем, что родитель передает 50% своих генов, тогда как прародитель – 25%, пра-прародитель 12.5% и так далее. Каждый раз, когда предок в очередной раз появляется в родословной, процент переданных генов может быть учтен и оценен его «процент крови».

Во многих породах влиятельная особь, возможно, не появляется в пределах четырехколенной родословной, но затем появляется многократно и обязательно вносит большую пропорцию своих генов в родословную. Это может происходить в породах из-за любых очень плодовитых предков (обычно кобели-производители), или с малой популяцией собак, основавших породу. В двадцатипятиколенной родословной Bilye есть всего 852 предка, которые появляются в общей сложности более, чем двадцать миллионов раз.

Анализ родословной Laurel Hill Braxfield Bilye
(проанализировано 25 колен)

Вышеупомянутый анализ показывает наследственный вклад лайнбредных предков в родословной Bilye. CH Afternod Drambuie имеет самый высокий генетический вклад из всех лайнбредных предков. Он появляется в родословной 33 раза между шестой и восьмой генерациями. Одно появление в шестой генерации привносит 1.56% его генов к родословной. Его полный вклад – 33.2% генов Bilye – второй по значительности после родителей. Поэтому в этой родословной самый влиятельный предок даже не появляется в пятиколенной родословной. Его мать, CH Afternod Sue, появляется 61 раз между седьмой и десятой генерациями и вносит в родословную больше генов, чем деды и бабки.

Собаки-пробанды, сформировавшие породу Сеттер Гордон, также играют большую роль в генотипе современных собак. Heather Grouse появляется более, чем один миллион раз между шестнадцатой и двадцать пятой генерациями, и почти удваивает свои появления после двадцать пятой генерации. Она вносит более, чем 10% генов в родословной Bilye. Этот пример показывает, что глубина родословной очень важна в оценке генотипа особи. Очевидно, что любые вредные рецессивные гены, которые несет Heather Grouse и другие собаки-пробанды, должны быть широко распространены в породе.

РАЗВЕДЕНИЕ ПО ВНЕШНОСТИ

Большинство заводчиков планируют вязки исключительно по внешности собак, а не по их родословным или родственности предполагаемых родителей. Это называют ассортативным спариванием. Селекционеры используют положительные ассортативные спаривания (подобное-с-подобным), чтобы закрепить имеющиеся черты, и отрицательные ассортативные спаривания (подобное-с-неподобным), когда они хотят исправить или ввести черты, которых может недоставать их племенным животным.

Некоторые особи могут иметь подобные желательные характеристики, но наследовать их по-разному. Это особенно верно для полигенных черт, типа постава ушей, прикуса или длины предплечья. Спаривание двух фенотипически подобных, но генотипически разных собак не обязательно воспроизведет эти черты. И наоборот, любая особь с аналогичной родословной не обязательно будет выглядеть подобно другой особи с похожим происхождением.

Разведение не должно планироваться исключительно на основании происхождения или внешности особей. Спаривания должны быть основаны на комбинации родословной и внешности. Если Вы пытаетесь закрепить определенную черту – например, линию верха – и она наблюдается у родителей и лайнбредных предков двух родственных собак, то можете быть уверены, что, в конечном счете, Вы достигнете своей цели.

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ

Некоторые породные клубы имеют кодексы этики, которые препятствуют использованию лайнбридинга и инбридинга в попытке увеличить генетическое разнообразие породы. Это положение основано на фальшивых предпосылках. Инбридинг или лайнбридинг не вызывает потерю генов из генного объединения породы. Это происходит через отбор – использование или неиспользование получаемого потомства в племенном разведении. Если некоторые заводчики делают лайнбридинг на определенных собак, которых они одобряют, а другие то же самое на других собак, то в целом генетическое разнообразие поддерживается на должном уровне.

В теоретическом спаривании с четырьмя потомками, мы имеем дело с четырьмя генными парами. Отец гомозиготен в 50% своих генных пар (две из четырех), тогда как мать гомозиготна в 75% генных пар (три из четырех). Разумно будет предположить, что она более инбредна, чем отец.

Основной принцип популяционной генетики заключается в том, что частота встречаемости гена в геноме не изменяется от родительской генерации к потомству. Это происходит независимо от гомозиготности или гетерозиготности родителей, или является ли спаривание аутбредным, лайнбредным или инбредным. Это – природа генетической перекомбинации.

Теоретическое спаривание с четырьмя потомками

Здесь нехватка генного разнообразия в первой («оливковой») генной паре, поэтому от данных производителей может быть получен только один тип генной комбинации – гомозиготная «оливковая». Поскольку отец – гомозиготный «салатовый» в третьей паре, а мать – гомозиготная «синяя» в этой же паре, все потомки будут гетерозиготными в третьей генной паре. В зависимости от доминантной или рецессивной природы «синих» или «салатовых» генов, все потомки проявят доминантные черты из-за постоянной гетерозиготности этой пары.   

Если потомок D будет популярен как производитель, а его однопометники не использоваться в значительной степени, то частота гена в геноме породы изменится. Так как собака D испытывает недостаток в «оранжевом» гене второй пары и «фиолетовом» гене четвертой пары, то частота этих генов в породе понизится. Они будут заменены более высокими частотами «красных» и «розовых» генов. Это меняет генное объединение и генетическое разнообразие породы. Естественно, собаки имеют больше четырех генных пар, и злоупотребление собакой D с исключением других однопометников может затронуть частоту встречаемости гена в геноме тысяч генов. И снова, это отбор (например, собака D и исключение других однопометников), а не тип спаривания вовлечен в это и изменяет частоту встречаемости гена в геноме.

Селекционеры должны отбирать лучших особей из линий своего питомника, чтобы не создавать новые генетические «узкие места». Среди многих заводчиков существует тенденция строить свое разведение исключительно на производителях (кобелях), которые зарекомендовали себя только как известные шоу-победители. Независимо от популярности породы, если основное большинство заводчиков стремится получить потомство от единственного кобеля (синдром популярного производителя), то геном породы будет дрейфовать по курсу той собаки и терять генетическое разнообразие. Слишком широкое использование одного производителя дает генному объединению экстраординарную дозу его генов; и безотносительно вредные рецессивы, которые он может нести, будут «вскрыты» в более поздних поколениях. В будущем, это может вызвать генетические заболевания в породе; это явление генетики называют эффектом основателей.

Собаки, которые являются посредственными представителями породы, не должны использоваться просто для того, чтобы поддержать разнообразие. Родственные собаки, обладающие желательными качествами, могут поддержать генетическое разнообразие и улучшить породу. Заводчики должны сконцентрироваться на отборе производителей, максимально соответствующих стандарту породы, обладающих идеальным характером, работоспособностью и сложением, а также не страдающих основными породными заболеваниями.

Редкие породы с малым генным объединением имеют проблемы генетического разнообразия. Проблемы генетического разнообразия в чистокровных популяциях происходят из-за вредных рецессивных генов, которые в гомозиготном состоянии наносят существенный вред здоровью. Летальные рецессивы создают «утечку» в генном объединении или преднатально, или перед наступлением репродуктивного возраста. Другие вредные рецессивы вызывают болезни, не затрагивая репродуктивность.

Проблемы нехватки генетического разнообразия возникают на уровне локусов (местоположении генов). Нет никакого определенного уровня или процента инбридинга, которые причиняют вред здоровью или энергии. Существуют множество линий, которые процветают при высокой степени инбридинга, тогда как другие линии могут чахнуть. Если нет никакого генетического разнообразия (непеременные генные пары в породе), но при этом гомозиготность не наносит никакого вреда, то это отсутствие разнообразия не имеет никакого эффекта на здоровье породы. Особенности, которые способствуют породе соответствовать стандарту, основаны на непеременных генных парах (гомозиготность). Генетические проблемы здоровья возникают в породе, когда вредная аллель увеличивается в частоте и гомозиготности.

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ СОХРАНЕНИЕ

Постоянно поднимаемые споры о проблемах генного объединения, заставили некоторые клубы радеть за аутбридинг для всех собак. Исследования генетического сохранения и изучение редких пород показали, что эта практика, фактически, вносит свой вклад в потерю генетического разнообразия. Однородно перекрещивая все линии в породе, Вы устраняете различия между ними и, следовательно, разнообразие между особями. Эта практика в размножении домашнего скота значительно уменьшила разнообразие и вызвала потерю уникальных редких пород. Поддержание здоровых линий и семей в себе, нечастые перекрещивания их с другими линиями, а затем разведение «назад», способно поддерживать разнообразие в генном объединении.

К примеру, порода Доберман является очень распространенной и генетически разнообразной. Однако, порода имеет проблему в виде болезни vonWillibrand – аутосомное рецессивное заболевание крови. Некоторые исследователи оценивают, что до 60% представителей породы могут быть гомозиготными (т.е., больными) по этому дефектному гену, а большинство оставшихся собак – гетерозиготными. Следовательно, генетическое разнообразие в этой породе уменьшено в локусе, в котором располагаются гены vWd. Сейчас для заводчиков Доберманов существует программа генетического тестирования и мониторинга. Они могут идентифицировать больных собак и курьеров и уменьшать частоту встречаемости дефектного гена в геноме через отбор нормального потомства для последующего разведения. Не только устраняя курьеров, но и заменяя их нормальным протестированным потомством, будет сохранено генетическое разнообразие.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Решение об использовании лайнбридинга, инбридинга или аутбридинга должно быть основано на знании характеристик индивидуальной собаки и таковых у её предков. Инбридинг быстро идентифицирует полезные и вредные рецессивные гены родителей в потомстве. Если Вы не имеете предварительных сведений о том, на что походили щенки от более умеренного лайнбридинга на общих предков, то Вы можете подвергнуть ваших щенков (и покупателей щенков) экстраординарному риску генетических дефектов. Если Вы производите лайнбридинг (увеличение процента крови) на определенных предков, в вашем поголовье увеличивается коэффициент инбридинга.

Не пытайтесь достичь слишком многих целей в каждой генерации, иначе ваше влияние на каждую черту обязательно будет слабым. Если Вы не довольны результатами, полученными в лайнбридинге, то немедленно прилейте к своей линии неродственные ей крови и, создав аутбредную линию, вводите новые черты. Повторение аутбридинга в попытке замаскировать вредные рецессивные гены – желательный метод контроля генетических заболеваний. Рецессивные гены не могут быть растворены; они либо есть, либо их нет. Аутбредные курьеры размножаются и дальше распространяют дефектные гены в генном объединении. Если собака – известный курьер или имеет высокий риск носительства (по выводам из племенного анализа), она должна быть выведена из разведения и заменена одним или двумя качественными потомками. Эти потомки, в свою очередь, должны быть заменены их собственным качественным потомством, в надежде на потерю дефектного гена.

Попытка развивать свою племенную программу с научной точки зрения может быть трудным, но полезным усилием. Не торопясь разберитесь в типах доступных схем разведения, после чего Вы можете сконцентрироваться на цели по созданию «Собаки Своей Мечты».     

РЕКОМЕНДУЕМОЕ ЧТЕНИЕ

Если Вам интересно узнать больше по этой теме, обратитесь к следующим книгам:
- Отклонения у Животных-Компаньонов: Анализ Наследственности
С.У. Фоли, Дж. Ф. Лэсли и Г.Д. Освейлер;
Пресса Государственного Университета Айовы, Айова, 1979

 - Генетика Для Заводчиков Собак
Ф.Б. Хатт, У.Н. Фримэн;
Сан-Франциско, Калифорния, 1979

- Ветеринарная Генетика
Ф.У. Николас;
КларандонПресс, Оксфорд, Англия, 1987

 - Генетика Для Заводчиков Собак
Р. Робинсон;
Пергамон Пресс, Оксфорд, Англия, 1990

 - Генетика Собак
М.Б. Уиллис;
Хауэлл Бук Хаус, Нью-Йорк, 1989.   

Перевод Осокина Татьяна
питомник Slav Trophy
при перепечатке ссылка на сайт обязательна