Лекции_по_генетике_для_собаководов. Курс лекций по генетике для собаководов л. А. Пасечник вступление
 Скачать 1.12 Mb.
|
|
Рисунок 15 Рисунок 16 Если составные части кости имеют различную конструкцию и структуру, то и расти они должны по-разному. Рост трубчатой кости в длину, как уже было сказано, осуществляется за счет эпифизарной пластинки - хрящевая ткань пополняется путем новообразования клеток и их последующим окостенением. На рис. 15 отрезок А – это уже окостеневший участок хряща, отрезок В – хрящ, образовавшийся в процессе деления клеток хрящевой ткани. Рост трубчатой кости в ширину происходит за счет деления клеток надкостницы. 40 Рисунок 17 Если бы происходило лишь отложение костной ткани на наружной поверхности трубки (наружный слой 1 на рис. 17), то масса кости по мере роста увеличилась бы настолько, что животные передвигались бы с большим трудом и очень медленно. Но в то время как остеобласты наращивают костную ткань снаружи, другие клетки - остеокласты разрушают и рассасывают кость изнутри (внутренний слой 2, рис. 17), тем самым, расширяя костномозговую полость. Диаметр трубки увеличивается, но толщина костной ткани растет незначительно. Губчатое вещество эпифиза представляет собой наслоение костных перекладин (пластин) различной толщины, расположенных под разными углами друг к другу, чтобы давление и растяжение, распределялись равномерно на всю кость (рис. 15). Рост эпифизов можно сравнить с изготовлением папье-маше. Если вы возьмете мячик и станете наклеивать на его поверхность листики бумаги, располагая их равномерно по всей поверхности и обязательно под разными углами, то вы получите в результате увеличенную копию исходного объекта. Должен ли быть согласован рост диафиза и эпифизов? Обязательно! По-другому просто не может быть. Может ли рост трубчатой части повлиять на рост сустава? Вне всякого сомнения. Статистика OFA подсказывает нам, что чем больше кость растет в длину и чем меньше при этом она растет в ширину, тем более идеальный сустав получится в конечном итоге. Факторы роста, заставляющие кость расти в ширину сверх нормы для данного биологического вида, должны обязательно слегка исказить пространственную форму сустава. Это как если бы при изготовлении папье-маше мы вдруг стали наклеивать бумагу не равномерно по всей площади поверхности, а где- то больше, где-то меньше. Причастность факторов роста к формированию тазобедренного сустава помогает нам понять, почему в рамках породы одни собаки страдают дисплазией, а других минует чаша сия. Нет на свете двух собак с одинаковым геномом, а тем более, с одинаковым протеомом. Следовательно, нет двух собак, которые росли бы совершенно одинаково. Разное сочетание факторов роста и разные сочетания прочих белков, влияющих на факторы роста, дают неповторимое и оригинальное течение процесса полиферации (деления) клеток в организме. Таким образом, главное значение имеет не только общий размер и вес породы и отдельных ее представителей, но и гармоничное соотношение скорости роста трубчатых костей в длину и в ширину. В некоторых крупных породах, у тех же догов, кости растут правильно «в нужное время и в нужном месте», а в породах с другим экстерьером и другой генетикой, возможно, процессы роста не всегда совпадают, то ли по времени, то ли в пространстве. Мы можем вмешаться в процесс роста щенка и повлиять на формирование его экстерьера. К сожалению, это влияние чаще бывает негативным: недостаточное или избыточное кормление; неполноценный, несбалансированный рацион; недостаточные, избыточные или несбалансированные физические нагрузки. Но тот, кто не поленится овладеть этим великим искусством правильного выращивания щенков, сможет не только создать идеальные условия для реализации наследственной программы, но даже корректировать некоторые врожденные недостатки. Например, у щенка плоские ребра и узкая для данной породы грудная клетка, да еще один или оба родителя также имеют подобный недостаток. Казалось бы, даже не стоит пытаться что-то 41 исправить, ведь гены, по меткому народному выражению, пальцем не раздавишь. И все же не стоит сдаваться раньше времени, активные (но строго дозированные, чтобы не навредить в чем-то другом!) физические нагрузки неизбежно приведут к увеличению объема легких. Какая бы ни была генетическая программа для роста костей скелета, но ФР из клеток легких передадут сигналы к окружающим мышцам и реберным костям: « Господа, вы должны слегка раздвинуться вширь, нам не хватает места». И ребра обязаны будут прислушаться к сигналу и скорректировать свою программу роста. Ну и напоследок еще стоит сказать, что обновление костной ткани происходит всю жизнь. У собак этот процесс особенно активен и ежегодно заменяется до 10% костной ткани. Для нормального костеобразования и рассасывания (резорбции) кости собака должна двигаться. Не полчаса в день на коротком поводке, а иметь возможность хотя бы несколько раз в неделю побегать вволю на свободе. ЛЕКЦИЯ № 5 СЕЛЕКЦИЯ И РАЗВЕДЕНИЕ. Возможно, многие заводчики обратили внимание в лекции по эмбриогенезу на информацию о том, что фенотип где-то на 99% зависит от генотипа. И, может быть, даже воодушевились по этому поводу и подумали – а не поможет ли все-таки генетика получить собак красоты необыкновенной и безупречного экстерьера? Почему бы нет! Берете образцы тканей у собаки, которая является для вас эталоном породы и секвенируете ее геном. Под электронным микроскопом выбираете из генетического материала ее родственников и не родственников нужные фрагменты ДНК, соединяете их таким образом, чтобы получить те же последовательности нуклеотидов, как и в геноме вашего идеала, внедряете полученный набор хромосом в ядро яйцеклетки и через два месяца родится хоть и не совсем точная, но все же копия. Не умеете так? А никто не умеет. Возможно, когда-нибудь, в далеком будущем, если человечество не угробит себя раньше, чем прогресс достигнет таких высот. Тогда собак будут заказывать в генетических лабораториях по предложенным образцам, а кинология в нынешнем варианте умрет, поскольку на выставке эксперты вряд ли смогут определить какой из клонов лучше. На сегодняшний день разведение собак зиждется на старых, но надежных, дедовских методах – вязать лучшее с лучшим, применять инбридинг и аутбридинг. Чтобы стать успешным заводчиком, нужна не сколько генетика, столько грамотный маркетинг. Даже стандарт породы не обязательно знать и понимать, можно обойтись громкими именами питомников и производителей и высоким мнением об этих собаках опытных породников и экспертов. Если в хорошем питомнике купить суку и повязать с известным производителем, то с высокой степенью вероятности в помете родятся вполне приличные щенки, которые в амбициозных руках могут добиться выдающихся успехов. А уж глубокое знание породы (настолько глубокое, чтобы самые престижные титулы не затмевали реальных недостатков собаки), умение замечать, подмечать, анализировать информацию и просто наличие чутья и таланта, повышают вероятность успеха сразу на десятки пунктов. И все же многие заводчики желают разводить собак «по науке», а некоторые даже уверенны, что именно так и ведут племенную работу. Хочется надеяться, что уверенность эта искренняя, а не маркетинговый ход в условиях жесткой конкуренции. Все дело в том, что наука не предлагает никаких рецептов для получения собак-чемпионов. Интересовали бы кинологов урожайность, прирост живой массы или хотя бы удои молока – наука тут как тут, немедленно предложила бы к услугам ряд зарекомендовавших себя методов. Но как только речь заходит о красоте – наука, послав воздушный поцелуй на прощанье, растворяется в воздухе как фантом. Поэтому, в отсутствие фундаментальной научной базы, теория селекционного отбора заросла мифами, слухами и приметами по самую макушку. 42 Всякий новичок в собаководстве, впервые решивший повязать свою собаку тут же услышит от старших товарищей, что инбридинг следует применять очень осторожно, продуманно, и если он (новичок) недавно в породе и не знает всех предков обоих производителей как минимум до десятого колена, то пусть даже не замахивается на родственное спаривание. Что же касается аутбридинга, то этот метод, по мнению тех же опытных заводчиков, дает насколько непредсказуемые результаты, что, не имея достаточного опыта в разведении, не следует даже думать о неродственном спаривании. В общем, неискушенный заводчик как богатырь на распутье – куда ни пойди, везде тебе грозят потерями и лишениями, при этом третьего варианта не предлагают. Да и нет его, третьего – либо родственное разведение, либо не родственное. Но ничего страшного, дедовщина хоть и не очень приятное общественное явление, но пройдет несколько лет и любой заводчик выучит и умные фразы о «консолидации кровей» и научится рассказывать проникновенные истории о том, как ночи не спит, анализирует родословные потенциальных женихов до десятого колена. Такое глубокое изучение родословных вещь, безусловно, полезная, но только в том случае, если этот процесс вводит заводчика в медитативное состояние, которое позволяет ясновидеть будущий помет. Другой практической пользы от подобного времяпрепровождения, увы, нет. Информация о предках далее 3-4 колена годится лишь для удовлетворения любопытства. Вычислять вероятности наследственных заболеваний по родословной малоэффективно. Будь базы данных по наследственным заболеваниям в каждой породе, да еще, если бы в эту базу вносились полные данные по всем собакам, это могло бы стать большим подспорьем для заводчиков. Информация, собранная частным путем хоть и лучше чем ничего, но в условиях тотального сокрытия наследственных проблем это может сыграть с заводчиком злую шутку – можно выбрать производителя не из наиболее благополучной линии, а из той, где лучше умеют скрывать проблемы. Самый надежный способ борьбы с наследственными заболеваниями, вызванными конкретными мутациями – лабораторный анализ ДНК. Что касается тех многочисленных аномалий и заболеваний, о которых говорилось выше, что они могут быть связаны с нарушениями эмбрионального развития, рассогласованностью в работе белков и прямым последствием некоторых породообразующих мутаций, то борьба с ними при помощи селекции не только бесполезна, но порой даже вредна. Например, кобель, у которого 2-3 сотни здоровых красивых щенков, вдруг произвел на свет одного крипторха. Тут же находятся те, кто навешивает на него ярлык носителя крипторхизма и искренне уверенны, что отказываясь от вязки с проверенным производителем (а статистика говорит сама за себя), спасают породу от гибели. И по закону Мёрфи, пытаясь убежать от мелких проблем, нарываются на крупные проблемы. Или исключение из разведения кобеля английского бульдога с великолепным экстерьером на основании того, что у него дисплазия ТБС. В породе около 75% собак имеют дисплазию и это прямое следствие своеобразного экстерьера бульдогов. Есть желание бороться с дисплазией – нужно радикально менять стандарт. Нет желания менять стандарт – забудьте о дисплазии и не имитируйте борьбу за здоровье суставов. Поможет ли изучение дальних предков прогнозировать фенотип будущих щенков? Увы, тоже нет. Мы ведь отбросили примитивную мозаичную схему, в которой ген отвечает за отдельный признак. Фенотип-экстерьер является выражением уникального для каждой особи сочетания генов и белков. Потому за фенотипической схожестью мы должны искать не одиночные гены, не гомозиготность этих одиночных генов, а схожие их комбинации. А комбинации генов разрушаются из-за кроссинговера где-то через 3-4 поколения. Именно поэтому в трудах отечественных и зарубежных столпов биологических наук встречается утверждение, что племенная линия недолговечна, и ее существование обычно ограничивается 3-4 поколениями животных от выдающегося родоначальника. Кроссинговер - процесс обмена участками хромосом при перекресте хромосом (рис. 18). 43 При образовании половых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток – происходит деление клетки, называемое мейозом. Исходная клетка имеет диплоидный (двойной) набор хромосом, которые затем удваиваются. Но, если при обычном делении клетки парные хромосомы просто расходятся к разным полюсам и далее оказываются в ядрах двух вновь образовавшихся клеток, то при мейозе хромосома тесно переплетается с другой, гомологичной ей хромосомой, происходит разрыв хромосом и перекрёстный обмен гомологичными участками. Рисунок 18 В каждой паре хромосом разрыв происходит в среднем в 2 - 3 точках. Затем эти частично «мамины», частично «папины» хромосомы расходятся и образуются клетки с рекомбинированным набором хромосом. Уже на самом первом этапе родители передадут детям хоть и тот же генетический материал, которым они сами владеют, но в совершенно ином оригинальном сочетании. Поэтому щенок всегда будет отличаться от своих родителей. Это факт общеизвестный и неоспоримый, но большинство объясняет это выщеплением рецессивных признаков. Нельзя отметать и это явление, но учитывать следует лишь как одно из…., а главным фактором все же является новое сочетание генов. Но щенок еще и будет похож на родителей и это тоже не опровергается. А похож он в первую очередь потому, что ДНК очень длинная молекула, и даже после разрыва ее в 2-3 местах, сохраняются достаточно протяженные участки с родительскими комбинациями генов. Затем щенок вырастет, станет тоже продуцировать половые клетки, в которых кроссинговер перемешает хромосомы, полученные от отца и матери, и т.д. из поколения в поколение. Если вы не поленитесь взять цветные карандаши и несколько раз произвести «кроссинговер» на бумаге, взяв в качестве исходного объекта любую понравившуюся сине-красную хромосому с рис. 16, «скрестить» ее ну хотя бы с лиловой, выбирая произвольно места разрыва по длине полоски, потом полученную лилово-сине-красную полосочку перекомбинировать с коричневой и т.д., то вы убедитесь, что через 3-4 этапа в «хромосоме» от синего и красного останутся лишь небольшие участки. То же самое происходит и в настоящих хромосомах, чем ближе предок в родословной, тем больше в геноме цельных фрагментов его ДНК, чем дальше предок - тем меньше этих фрагментов и тем они короче. Когда мы делаем инбридинг на выдающегося предка, то это значит, что мы пытаемся опять собрать в кучу разрозненные кусочки хромосом, доставшиеся разным его потомкам. А вот получится это сделать или не получится, будет зависеть лишь от того, как пойдет кроссинговер в половых клетках родительской пары, и клетки с каким набором хромосом сольются в процессе оплодотворения. Еще один из любимых вопросов заводчиков: «Собираюсь применить инбридинг II-II (I-III, II-I и т.п.), скажите, это хороший инбридинг?», - следует отправить на свалку. Это все равно как, собираясь пойти в казино, спрашивать совета у знакомых – поставить ли на 13 черное или совсем наоборот – на 21 красное? И там и там чужой опыт абсолютно бесполезен. Вы имеете суку с уникальным геномом и будете вязать ее с кобелем, имеющим уникальный геном. В их организме образуются половые клетки с уникальным набором хромосом и в результате их слияния получатся от 1го до 15ти уникальных щенков. Нельзя назвать даже порядок цифр возможных путей 44 кроссинговера и образовавшихся сочетаний. Не то что человеческий мозг не в состоянии что-то высчитать и точно спрогнозировать, но даже современным компьютерам такая задача не по плечу. У нас есть всего лишь вероятность и надежда, да проверенное временем и опытом знание, что у детей хоть что-то да будет от родителей. Так что ночные бдения над уходящими в глубь веков родословными это скорее из области эзотерики и шаманства. А вот 2-3 поколения ближайших предков знать не помешает. Хотя события последних лет могут пошатнуть веру даже в это очевидное требование. Когда в некоторых странах стали проводить генетические тесты на отцовство, то оказалось, что многие собаки вовсе не того происхождения, как утверждали их родословные. Притом, это были собаки не из каких-то малоизвестных заводов или puppy mill, а из очень даже прославленных и уважаемых питомников. А ведь кто-то тоже вдумчиво и профессионально анализировал эти липовые родословные (и не только именно этих собак, сколько их таких было за десятки прошедших лет и есть сейчас), что-то там высчитывал, комбинировал, консолидировал и, что самое смешное, чаще всего весьма удачный результат получался. Все потому, что, сколько бы мы ни изучали родословные, главным методом подбора пары является визуальная оценка. То, что невозможно вычислить на компьютере и даже определить при помощи генетической экспертизы, мы можем увидеть глазами. Это схожесть потомков с родоначальником племенной линии, это особенности и черты его экстерьера, которые мы узнаем в детях, внуках и правнуках. Формальный инбридинг, когда потомки уже совсем не схожи с общим предком, инбридингом можно назвать лишь условно. Инбридинг хорош при разведении по линиям. Такое разведение считается высшей формой племенной работы при чистопородном разведении. Один из основоположников зоотехнии еще в дореволюционной России, профессор Е. А. Богданов предложил разделять линии заводские и формальные (генеалогические). К генеалогической линии относятся абсолютно все потомки родоначальника линии. Но даже самые выдающиеся производители дают достаточно разнообразное потомство и ведение таких формальных линий вряд ли может привести к интересным результатам. Заводскую линию составляют только животные, обладающие нужными качествами, достаточно однотипные и схожие по комплексу признаков. Ведение заводской линии дает более предсказуемые результаты. С точки зрения генетики, разделение потомков одной генеалогической линии на «избранных», достойных входить в заводскую линию и «изгоев», использование которых в рамках этой линии нежелательно, означает, что первым достались наиболее крупные и важные фрагменты хромосом родоначальника, а вторым – жалкие крохи. Это не значит, что «изгои» совсем ни на что не годны, если это здоровые, красивые животные, то они могут использоваться в других племенных линиях, близких по типу и по родству и даже стать родоначальником своей собственной линии. Но если заводская линия живет лишь 3-4 поколения, а родоначальник линии настолько хорош, что до зарезу хочется сохранить именно такой тип и экстерьер в поголовье, то нельзя ли использовать при ведении линии лишь тесный и близкий инбридинг для лучшей сохранности кусочков его ДНК или даже вывести так называемую чистую линию? Чистая линия – группа генетически однородных животных, гомозиготных практически по всем генам. Многие заводчики пытались вывести чистые линии собак, но все эти начинания потерпели фиаско. По-другому и быть не могло - природа не терпит однообразия, т.е. гомозиготности. Разнообразие и еще раз разнообразие – вот главный девиз и главное условие благополучного существования биологического вида. Даже примитивные бактерии, размножающиеся простым делением, обмениваются генетическим материалом друг с дружкой. Сблизились две бактерии, договорились об условиях бартера, и даже в голову (или то, что им ее заменяет) не придет обменяться одинаковыми участками – обязательно выберут отличающиеся последовательности. Не побрезгуют бактерии и стащить то, что плохо лежит. Остался от какой-то погибшей клетки 45 фрагмент ДНК, рачительная бактерия подберет и пристроит себе в геном – в хозяйстве все пригодится. Если уж бактерии сознают важность генетического многообразия, то человечеству стыдно было бы этого не понимать. Однако же и в этом случае мы имеем дело с очередным мифом, выражающимся в искаженном представлении о естественном отборе. Естественный отбор принято представлять в виде решета, через которое отсеиваются неблагополучные мутации и лишь полезные и нужные гены закрепляются в потомстве. Многие селекционеры и цели искусственного отбора видят точно такими же – все вредное и ненужное отсеять, все полезное оставить и перевести в гомозиготное состояние. Но все дело в том, что множество генов в геноме не являются полностью доминантными или полностью рецессивными. Гетерозиготы по таким генам имеют промежуточный характер экспрессии белка, ниже, чем у доминантных гомозигот. Как это ни удивительно, но для множества белков именно это является оптимальным рабочим состоянием, оставляющим достаточную свободу для проявления изменчивости и пластичности и является основой эволюции. Популяции животных размножающиеся путем свободного скрещивания по своему составу всегда предельно гетерозиготны. Гетерозиготность в популяции поддерживают яйцеклетки. Принято считать, что яйцеклетку оплодотворяет самый сильный сперматозоид, добравшийся первым до яйцеклетки и быстрее всех растворивший ее оболочку. Сперматозоиду отводится роль активного мачо, овладевающего пассивной яйцеклеткой. На самом деле таких шустрых сперматозоидов оказываются сотни, все они окружают яйцеклетку и пытаются проникнуть внутрь. Но не всякого впустят. Яйцеклетка выбирает сперматозоид с наиболее несхожей генетической начинкой. Ей не нужны для этого экстрасенсорные способности, обычные физико-химические анализаторы на мембране вполне могут справиться с этой задачей. Достаточно одного взгляда на яйцеклетку, чтобы понять, какая она умница! Она просто не может не понимать, что полная гомозиготность – это эволюционный тупик, такая популяция уже не может развиваться и прогрессировать. Чтобы не загнать вид в этот тупик, природа предусмотрела достаточно действенный механизм – при высоком уровне гомозиготности организм теряет жизнестойкость и снижается уровень плодовитости. Это отлично подтверждается примером любого из малочисленных, вымирающих видов – как только численность поголовья доходит до определенной критической отметки, так сразу же начинаются проблемы, в первую очередь с иммунитетом. Если вы еще не забыли мое обещание рассказать о том, что является виновником рассогласования в работе белков, то вот одна из причин - гомозиготность Не тот уровень экспрессии белков – и в организме все идет наперекосяк, пример с риджем тому прекрасное доказательство. А как же быть с лабораторными чистыми инбредными линиями мышей, которые благополучно существуют уже более века? Во-первых: это лабораторные животные, живущие в практически стерильных условиях и еще неизвестно, смогли бы они выжить в дикой природе? Во вторых: далеко не всякая мышь может основать инбредную линию. Но если скорость размножения мышей позволяет всего лишь в несколько лет, втиснуть необходимые для рождения чистой линии 20-30 поколений и еще меньше времени для того, чтобы убедиться в том, что линия не получится, то у собак это займет годы и десятилетия и это лишь для того, чтобы понять, что оказались в тупике. Третье и главное - при выведении чистых линий мышей никто не обращает внимания на экстерьер мыши, лишь бы сохранялась какая никакая жизнеспособность и плодовитость. Но собаководам ведь этого мало, нам нужна красота и гармония статей. Чуть коротковата голень, чуть не те линии черепа и нам уже не интересно состояние генов этой собаки. Да и кто сказал, что нужный нам фенотип определяется именно гомозиготным сочетанием генов? Внутри инбредной линии все грызуны гомозиготные клоны, но их генотип вовсе не схож с генотипом родоначальника линии. Тот был гетерозиготен по многим локусам, а у его потомков сохранился лишь один из аллелей в каждом из этих локусов, притом далеко не всегда это будут доминантные и полезные аллели. 46 Так и наш идеал и родоначальник племенной линии гетерозиготен по множеству локусов. Применяя близкородственное скрещивание, как было сказано, мы собираем в геноме потомков большие фрагменты ДНК их предка, что обязательно должно привести к высокой их схожести. Однако в то же время эти аналогичные куски могут оказаться в обеих парных хромосомах, значительное количество генов перейдет в гомозиготное состояние, в то время как у родоначальника в этой области ДНК было много гетерозигот, а это неизбежно приведет к отличиям в фенотипе. Плох или хорош будет этот новый экстерьер, заранее нельзя узнать – бывает по всякому, но количество врожденных пороков и аномалий в таких пометах выше среднего по породе и наблюдается снижение жизнестойкости. И это только на первом этапе близкородственного разведения. Применение близкого инбридинга и в следующем поколении, опять повысит гомозиготность и мы еще дальше уйдем от исходного типа и так далее. Если бы все же была возможность создания чистой линии собак, то вряд ли это поголовье впечатлило породников, хорошо бы не напугало. Эти собаки не только не были бы похожи на своего предка, но вряд ли их можно было бы вообще отнести к родной породе. Популяции диких животных, отличающиеся чрезвычайной гетерозиготностью, при этом демонстрируют поразительное фенотипическое сходство. И это без ущерба для здоровья и имея резерв для совершенствования и развития. Так что погоня за гомозиготностью уместна только в случае, когда нужно избавиться от наследственных заболеваний, вызванных генетическими мутациями, как то: прогрессивная атрофия сетчатки, циклическая нейтропения, атаксия и др. Как же узнать степень гомозиготности особи и не поможет ли нам разобраться с ней пресловутый коэффициент инбридинга? В 20-х годах минувшего столетия известный американский генетик СьюэлРайт вывел математическую формулу, с помощью которой можно рассчитать степень увеличения гомозиготности в популяции под влиянием близкородственного спаривания. Позже русский генетик Д. А. Кисловский слегка подкорректировал формулу, и теперь мы знаем ее как формулу Райта – Кисловского: |