Проклятье популярного кобеля-производителя

Наиболее распространенный совет генетиков заводчикам — «избежать синдрома популярного производителя». В то же время наиболее распространенный совет одного заводчика другому — «вязать лучшего с лучшим». Так складывается очевидно парадоксальная ситуация с предсказуемым следствием: «лучшие» собаки являются самыми востребованными, поэтому эти кобели дают наибольшее количество потомков и становятся популярными производителями.

Популярность популярных кобелей

Еще 100 лет назад Уильямс Хейнс (1915) писал о «влиянии популярного производителя», отметив, что в трех породах терьеров, которых он исследовал — ирландский терьер, шотландский терьер и фокстерьер, — около 40% щенков были потомками только 20% кобелей-производителей. В те времена «популярность» была совершенно иной, чем сейчас — его «плодовитые» кобели давали 5-7 пометов, что в наше время является весьма незначительным количеством. И что удивительно, Хейнц считал, что популярные производители, в действительности, приносят породе пользу, сохраняя разнотипность в породе.
На первый взгляд может показаться, что если ежегодно около 40% щенков рождаются от 20% кобелей-производителей, то в итоге это приведет к большей однотипности в породе. Отобранные производители в большей или меньшей степени являются исключительными животными, но их отбор не имеет единой системы. Большинство из них имеют превосходство по некоторым конкретным физическим показателям, но они не имеют превосходства по одинаковым показателям или в равной степени, и даже ни в равных ситуациях или направлениях. Здесь работают личные схемы, представления об идеале различных заводчиков, в результате, небольшое число разнотипных производителей дают большое число (выше среднего) потомков, нарушая средние показатели по породе в следующем поколении и внося ненормальное количество вариаций. Тот факт, что искусственная селекция дает небольшому числу отобранных разнотипных производителей возможности чрезмерного влияния на породу, должен всегда держать тип домашних животных в нестабильном состоянии (сохранять изменчивость). Мне кажется, что этот важный фактор значительной изменчивости всегда отмечали среди одомашненных пород.
Хейнц считал, что использование популярных производителей — это хорошая идея, потому что он думал, что они достаточно сильно отличаются друг от друга и не допустят слишком большого единообразия в породе. Какая связь между популярным производителем, который способствовал повышению качества генофонда в 1915 году, и источником проблемы, которую пытаются решить заводчики 100 лет спустя? Что это за «синдром», который так заботит генетиков сегодня?

Плохие новости: ДНК

Для того чтобы понять суть проблемы, необходимо понимать основы генетики. Вы, наверное, знаете о мутациях — частицы ДНК, которые не реплицируются идеально, или, возможно, были повреждены каким-то экологическим токсином. Если мутация является доминантной и затрагивает какие-то жизненно важные процессы, то она удаляется из генофонда путем естественного отбора, такая особь не сможет передать свои гены следующему поколению. Но многие мутации не имеют негативных последствий, поскольку находятся в паре с доминантным нормально функционирующем аллелем. Эти «рецессивные» мутации не проявляют себя в геноме, и могут быть переданы следующему поколению так же, как и любой другой ген, и пока потомство имеет копию нормального аллеля, мутация не проявляется. Мутации становятся проблемой, когда особь наследует две одинаковые копии аллеля, т.е. является гомозиготным. Без, по крайней мере, одного нормального, немутированного аллеля ген не сможет функционировать должным образом, и последствия могут варьироваться от чего-то относительно тривиального (например, разный цвет глаз или слегка короткие ноги) до катастрофического (например, слепота, нарушение жизненно важных биохимических параметров, рак).
Мутации происходят постоянно. Мутации, неблагоприятные последствия которых видны сразу, удаляются из генофонда путем естественного отбора, в то время как рецессивные аллели остаются в геноме в качестве «генетического груза». Каждая собака — фактически, каждый организм — имеет свой собственный уникальный набор поврежденных аллелей, который не наносит никакого вреда до тех пор, пока существует копия нормального аллеля, который работает как это и предполагалось.

Рождение звезды

Теперь посмотрим, что происходит в популяции чистокровных собак. Давайте представим, что эта милая группа собак на рисунке представляет вашу породу с фенотипическими вариациями, которые отражают нюансы типа, очевидные для грамотного заводчика. Мы дали каждой собаке (графически) рецессивные мутации, немного поврежденное ДНК, которое не оказывает пагубного влияния на собаку. Если каждая собака в нашей популяции будет иметь щенков в этом году, то частота присутствия этих различных аллелей в популяции останется примерно такой же и в следующем поколении.

Но что произойдет, если одна из этих собак станет победителем на крупной выставке и станет звездой? Если это сука, она будет иметь помет престижных щенков, и следующий помет от нее, скорее всего, родится только через год.
Однако, если нашей звездой станет кобель (назовем его «Хэнк»), то он будет активно вязаться и от него родятся десятки (или больше!) щенков в один год. Хэнк передаст им половину своих генов, как хороших, так и плохих, поэтому множество копий его рецессивных, скрытых мутаций передадутся его щенкам.
До тех пор, пока вредные мутации Хэнка находятся в паре с нормальным аллелем у его щенков, они не выражены и не вызывают никаких негативных последствий. Но если бы вы могли посмотреть генофонд породы в этом новом поколении, то увидели бы, что теперь он заметно отличается.

Мутации Хэнка всего за одно поколение превратились из редких в распространенные, и теперь скрыты в геномах десятков его потомков. Пока мало что можно увидеть на этом поколении. Ценные щенки, которые несут в себе рецессивные мутации отца, ничем не отличаются от тех, у которых этих рецессивных генов нет.

Следующее поколение

Однако уже в следующем поколении мы начинаем видеть первый намек на наличие проблемы. Возможно, было проведено несколько вязок полусибсов или вязки отец-дочь, и некоторые щенки стали гомозиготными по мутации Хэнка. Возможно, мутация является летальной, и тогда появятся мертворожденные щенки, а могут родиться и больными. Но заводчики будут озадачены – у них в линиях никогда такой проблемы не было, или даже в породе, так что, возможно, это просто невезение? Никто пока не видит, что это лишь верхушка айсберга.

Еще одно поколение, и тут проблемы действительно начнутся. Носители из первого поколения передали мутацию половине своих потомков, а в результате вязок полусибсов или линейного разведения на Хэнка начнут рождаться больные щенки. Хотя в это время число больных щенков все еще относительно невелико, количество носителей будет уже значительным, и к тому же наш популярный производитель, вероятно, по-прежнему активно используется в разведении, и производит больше, чем его «справедливая доля» в каждом поколении. Вы уже видите, к чему это ведет. Семена были посеяны.

Каждый помет этого популярного производителя – это минус одна репродуктивная возможность для других потенциальных производителей породы и, следовательно, частота генов этих неиспользованных производителей будет сокращаться в популяции. В то же время, многочисленные суки будут давать потомство от Хэнка, которые будут полусибсами для десятков других щенков в своем поколении. Искушение заполучить в свои линии звездные достоинства Хэнка, вероятно, приведет к нескольким линейным вязкам, когда будут вязаться носитель с носителем.

Ох, у нас проблема

Именно тогда заводчики начинают замечать, что существует «проблема» в породе. Не нужно быть супер-экспертом по родословным, чтобы отследить увеличивающееся поголовье больных собак обратно до Хэнка, нашего популярного производителя, которого теперь будут обвинять за то, что занес новое заболевание в породу. Призовут на помощь ученых-генетиков – изучить дефектную часть ДНК Хэнка и разработать надежный тест. Затем заводчики будут стараться устранить ранее столь ценные гены Хэнка из генофонда, причиняя пропорциональный сопутствующий ущерб генетическому наследию всех сук, с которыми он вязался. Генетическая «зачистка» в попытке очистить породу от мутации затянется на несколько поколений. Итоговый ущерб генофонду может стать катастрофическим.

Такое регулярно происходит во всех породах. Конечно, проблема не в бедном Хэнке. Если повернуть время вспять, на той судьбоносной выставке эксперт мог выбрать другого кобеля, скажем, по кличке Роско, и траектория развития породы была бы совершенно иной, но последствия в значительной степени оказались бы те же самые. Роско оставил бы свое генетическое наследие десяткам прекрасных щенков, половина из которых будет иметь одну вредную мутацию, которая проявится через несколько поколений в будущем и создаст проблему в породе. Заводчики, в конечном итоге, увидят проблему, забьют тревогу и начнут работу по искоренению вредного гена из породы. Генофонд будет очищен, и в следующий раз когда победителем крупной выставки станет очередной кобель, весь этот цикл начнется заново.

Несчастливое наследие популярного производителя

Реальная проблема популярного производителя состоит в том, что негативные генетические последствия его популярности не проявляются в течение нескольких поколений, а к тому времени в породе уже существует серьезная проблема. Причиной достаточно большого количества заболеваний, присущих конкретной породе, является один рецессивный ген (175 на момент написания этой статьи; OMIA), что свидетельствует о распространенности данной проблемы (в действительности, некоторые породы сейчас страдают от многочисленных рецессивных генетических расстройств).
Конечно, это не только рецессивные мутации, которые широко распространяются в результате чрезмерно активного использования популярных производителей. Любое генетическое заболевание может быстро распространиться, особенно в отсутствие каких-либо средств документирования появления нового заболевания, и если заводчики не хотят открыто говорить об известных им проблемах. Недопустимая агрессия у английских спрингер-спаниелей, которые раньше были одной из самых популярных семейных собак в США, по-видимому, имеет генетическую природу, и была отслежена до одного популярного производителя из известного питомника (Reisner & Houpt 2005; Duffy 2008). Двадцать пять процентов бернских зенненхундов умирают, в среднем, в возрасте всего 8 лет от злокачественной саркомы (Dobson), неизлечимого рака, который, по-видимому, идет от одной собаки в Швейцарии, а пламя разгорелось из-за активного использования его правнука в США, что привело к распространению злокачественных генов по всему генофонду, вдоль и поперек (Dobson 2013; Moore 1984; Moore & Rosin 1986). Многие доберманы умирают в раннем возрасте от внезапного сердечного приступа, вызванного дилатационной кардиомиопатией, которая может быть прослежена до семи популярных производителей в 1950-е годы, три из которых умерли от сердечной недостаточности (http://bit.ly/1anuinN). Серьезная, как правило смертельная, восприимчивость миниатюрных шнауцеров к инфекции Mycobacteria avium (или “MAC” – комплекс Mycobacteria avium), предположительно, восходит к производителю, очень популярному в середине 1980-х годов, и сейчас этот ген есть у собак во всем мире (http://bit.ly/1gZbGy7; http://bit.ly/1ciVxNP). Нет сомнения, что есть и многие другие подобные примеры, которые мне не известны, или которые никогда не были документированы.
Leroy (2011 г.) определил популярных производителей в качестве самого важного фактора распространения генетических заболеваний у породистых собак. Признавая это, FCI опубликовала рекомендацию для заводчиков о том, что ни одна собака не должна иметь потомства (по-видимому, в течение всей своей жизни), по количеству превышающего 5% от числа щенков, зарегистрированных в породе в течение пятилетнего периода, и ряд национальных Кеннел-клубов последовали ее рекомендации (например, Финляндия). Но без сотрудничества между породными клубами, или в отсутствии органа, ответственного за регистрацию и правомочного налагать ограничения в области селекции, сложно понять, как эта рекомендация сможет повлиять на текущую селекционную работу (какой 5-летний период? Какая популяция собак — во всем мире или только в вашей стране? Кто будет считать количество щенков — владелец кобеля, владелец суки, национальный клуб породы, питомник?)
Единственные люди, кто извлечет выгоду из этой эпидемии породных генетических нарушений, — это молекулярные генетики, открывшие для себя собак в качестве идеальной базы для исследований, поскольку многие аналогичные нарушения происходят и в организме человека (Ostrander 2012). Но, как бы не были полезны и интересны собаки в качестве базы для исследований, я подозреваю, что все предпочли бы видеть собак, свободных от генетических заболеваний, так как они могут дать нам гораздо больше дома, в семье, чем в исследовательской лаборатории.
Carol Beuchat PhD

• Dobson, JM. 2013. Breed-predispositions to cancer in pedigree dogs. ISRN Veterinary Science 2013: (doi: 10.1155/2013/941275)
• Duffy, DL, Y Hsu, JA Serpell. 2008. Breed differences in canine aggression. Applied Animal Behaviour Science 114: 441-460.
• Haynes, W. 1915. Effect of the popular sire. Journal of Heredity 6: 494-496.
• Leroy, G. 2011. Genetic diversity, inbreeding and breeding practices in dogs: results from pedigree analyses. Veterinary Journal 189: 177-182.
• Leroy, G & X. Rognon. 2012. Assessing the impact of breeding strategies on inherited disorders and genetic diversity in dogs. Veterinary Journal 194:343-348.
• Moore, PF. 1984. Systemic histiocytosis of Bernese Mountain Dogs. Veterinary Pathology 21: 554-563.
• Moore, PF & A Rosin. 1986. Malignant histiocytosis of Bernese Mountain Dogs. Veterinary Pathology 23: 1-10.
• Ostrander, EA. 2012. Both ends of the leash- the human links to good dogs with bad genes. New England Journal of Medicine 367: 636-346.
• Reisner, IR. & KA Houpt. 2005. National survey of owner-directed aggression in English Springer Spaniels. Journal of the American Veterinary Medical Association 10: 1594-1603.
• Wellman, R. & J. Bennewitz. 2011. Identification and characterization of hierarchical structures in dog breeding schemes, a novel method applied to the Norfolk terrier. Journal of Animal Science 89: 3846-3858.

Источник: The Pox of Popular Sires