01.12.2014
Von Carol Beuchat PhD
Nehmen wir an, wir haben eine Population von Tieren, die zufällig brüten. Im Laufe der Generationen wird das durchschnittliche Inzuchtniveau in der Gruppe steigen, so wie Sie es sich vorstellen können, wenn Sie und eine zufällige Auswahl von nicht miteinander verwandten Menschen auf einer abgelegenen Insel Schiffbruch erleiden würden - schließlich werden alle mit allen anderen verwandt. Dies geschieht in der Tat bei Populationen von Tieren auf Inseln und auch bei reinrassigen Hunden mit einem geschlossenen Zuchtbuch. Und je kleiner die Population, desto schneller steigt der Inzuchtgrad.
Wir wissen, dass Inzucht die Homozygotie erhöht, und dies kann Vorteile haben (z. B. mehr Homozygotie, Präpotenz), aber auch erhebliche Nachteile, einschließlich Inzuchtdepression (die sich hauptsächlich auf die Fortpflanzungsmerkmale wie Wurfgröße und Welpensterblichkeit sowie die Lebenserwartung auswirkt) und die Zunahme Expression von schädlichen rezessiven Allelen (mehr hier und hier). Bei Wildtieren führt eine zunehmende Inzucht schließlich zu einer negativen Rückkopplungsschleife, dem so genannten Extinktionswirbel, über den wir bereits gesprochen haben.
Wie kann das Aussterben von Wildtierarten verhindert werden? Erstens vermeiden die meisten Tiere Inzucht, und es hat sich gezeigt, dass einige Tiere ihre Verwandtschaft (oder genetische Ähnlichkeit) möglicherweise anhand von Pheromonen oder den Genen des Immunsystems nachweisen können. (Neuere Studien haben dies auch beim Menschen festgestellt.) Die Bevorzugung der Zucht mit nicht verwandten Tieren ist eine sehr effektive Methode, um die Inzucht unter Kontrolle zu halten. Sie können auch sozusagen nicht alle Eier in einem Korb aufbewahren.
Eine Spezies hat normalerweise viele Subpopulationen, die durch die Geographie getrennt sind, aber das gelegentliche Tier verlässt seine ansässige Population und zieht zu einer neuen um, wobei es eine etwas andere Mischung von Genen mit sich bringt, die in die neue Gruppe eingeführt werden. Viele Arten vertreiben die Jungtiere oder die Nachkommen eines Geschlechts (insbesondere die Männchen), was zu einer gewissen genetischen Vermischung jeder Generation führt, wodurch die Tendenz zur Inzucht im Laufe der Zeit gemindert wird.
Tierzüchter, die mit relativ kleinen Tierpopulationen arbeiten (Hunderte oder vielleicht Tausende, aber nicht viele Millionen), müssen auch mit der Inzucht fertig werden, sonst wird sie mit der Zeit unerbittlich zunehmen. Sie können dies mithilfe von Zuchtstrategien tun, die nachahmen, was in natürlichen Populationen passiert. Wie würde das funktionieren?
Hier sind einige Stammbäume einzelner Hunde (alle derselben Rasse), in denen jedes Tier nur einmal vertreten ist (diese Diagramme werden von Pedigree Explorer erstellt). Die Gründer sind unten (rechts) und das Thema ist links. (In unserer Diskussion über das Problem mit Pudeln haben wir uns einige Stammbäume wie diesen angesehen.)
Die ersten beiden Stammbäume sind ähnlich und typisch für die meisten Stammbäume, die ich von reinrassigen Hunden angeschaut habe. Die jüngsten Generationen (links) haben eine enge Zucht und wie die meisten Rassen gibt es nur eine Handvoll Hunde an der Basis. Der Inzuchtkoeffizient (COI) des ersten beträgt 45,7%; die Sekunde ist 49.6% (!). Eine Geschwisterpaarung hätte im Vergleich einen COI von 25%. Diese Hunde sind definitiv Inzucht
Hier (unten) sind zwei weitere Stammbäume derselben Rasse, die jedoch eine ganz andere Zuchtstrategie aufweisen. Die Basis der Stammbäume ist die gleiche wie bei den oben genannten Hunden, und beide Stammbäume weisen auch etwa in der Mitte einen Engpass auf. Aber es gibt eine ausgeprägte Pilzform an den Spitzen der Stammbäume, und Sie können sehen, dass dies daran liegt, dass die jüngste Inzucht zwei Linien kombiniert hat, die für 4 Generationen oder mehr völlig unabhängig waren. Im Wesentlichen hat der Züchter zwei Inzuchtlinien gekreuzt, um Tiere zu produzieren, die relativ gesehen überkreuzt sind, mit COIs, die viel niedriger sind (21,4% und 18,8%) als in den obigen Beispielen. Immer noch Inzucht, aber viel niedriger als die ersten beiden Beispiele.
Natürlich sind alle diese Tiere miteinander verwandt, wenn Sie weiter zurück in der Ahnentafel stehen. Wie kann dies einen Unterschied im Inzuchtniveau bewirken? Wie können wir dies nutzen, um die Heterozygotie zu erhöhen?
Es gibt zwei Dinge zu beachten.
1) Die Wahrscheinlichkeit, ein bestimmtes Allel vom Paar an einem Ort eines Elternteils zu erben, beträgt 1/2 oder 50%. Mit jeder weiteren Generation verringert sich diese Wahrscheinlichkeit um die Hälfte; Die Wahrscheinlichkeit, ein bestimmtes Allel von einem Großelternteil zu erben, beträgt 25%, von einem Urgroßelternteil 12,5% und so weiter. Je tiefer in einem Stammbaum ein bestimmter Vorfahre vorkommt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, ein bestimmtes Allel von diesem Tier zu erben. In den beiden unteren Stammbäumen oben haben die Eltern des Hundes in den letzten Generationen keine gemeinsamen Vorfahren. In Generationen, in denen es keine gemeinsamen Vorfahren gibt, gibt es keine zusätzliche Inzucht. Jede Inzucht muss also tiefer in der Abstammung liegen, und ihre Wirkung wird für jede weitere Generation des gemeinsamen Vorfahren um die Hälfte reduziert.
2) Das andere, was wir ausnutzen können, sind zwei Kräfte, die dazu neigen, zwei Populationen im Laufe der Zeit genetisch immer unterschiedlicher zu machen - natürliche oder künstliche Selektion und so genannte genetische Drift. Sie kennen sich mit Selektion aus. Wenn Sie mit zwei genetisch identischen Populationen begonnen und diese dann unabhängig voneinander gezüchtet, aber für dieselben Merkmale ausgewählt hätten, hätten Sie mehrere Generationen später keine identischen Populationen mehr. Beim Mischen der Gene mit jeder Generation und bei der Auswahl der Nachkommen, die in der nächsten Generation gezüchtet werden sollen, werden einige Gene mit der Zeit häufiger und einige weniger, und einige werden möglicherweise fixiert und andere gehen verloren. Die Nachkommen der vierten Generation der ersten Population sind genetisch nicht mit denen der zweiten Population identisch. Wenn Sie jeweils ein Tier zusammenzüchten, spiegelt sich die geringere genetische Ähnlichkeit in einem geringeren Inzuchtkoeffizienten der Nachkommen wider.
Also denke darüber nach. Sie haben eine Rasse mit Tausenden von Tieren in einem geschlossenen Genpool. Wenn Sie diese Tierpopulation in Teilpopulationen aufteilen und diese für mehrere Generationen unabhängig züchten können, können Sie für sich Tiergruppen erstellen, die Sie alle mehrere Generationen verwenden können, um Tiere mit einem niedrigeren Inzuchtniveau zu produzieren und auch wieder einzuführen Gene, die in einer Subpopulation vorhanden sein könnten, aber von einer anderen verloren gehen. Im Wesentlichen können Sie Inzucht in Untergruppen in einem ausgeklügelten Schema verwenden, um Inzucht in der Gesamtpopulation zu verwalten.
In der guten alten Zeit gab es große Zwinger, in denen Dutzende von Hunden gehalten werden konnten, was den Luxus ermöglichte, mehrere Gruppen von Hunden zu verwalten, mit denen Hunde mit gutem Typ ohne enge Inzucht erzeugt werden konnten. Die meisten heutigen Hobbyzüchter müssen mit weitaus weniger Hunden auskommen, aber Sie können diese Strategie mit ein wenig Planung nutzen. Sicher, es gibt wahrscheinlich bereits Subpopulationen in Ihrer Rasse, aber Sie wissen möglicherweise nicht, wo sie sich befinden. Eine genetische Analyse der Ahnentafel-Datenbank kann sie jedoch aufdecken. In jeder dieser drei Figuren hat die Analyse des Stammbaums einer Rasse Gruppen von Hunden ergeben, die mit größerer Wahrscheinlichkeit eng miteinander verwandt sind als mit Tieren in anderen Gruppen. Der erste, ein isländischer Schäferhund, wurde von Züchtern verwendet, um Taschen mit nützlicher genetischer Vielfalt zu identifizieren, bei denen das Risiko besteht, dass sie verloren gehen, und um das Inzuchtniveau in der gesamten Rasse zu senken. Das zweite und dritte Diagramm wurden verwendet, um die Tiere in einer Rasse zu identifizieren, die wahrscheinlich von einer bestimmten genetischen Störung betroffen waren, für die die Gene unbekannt waren (zentronukleäre Myopathie und Ellbogendysplasie, beide in Labradors). (Klicken Sie auf die Abbildung, um mehr über diese Studien zu erfahren.)
Selbst in Populationen mit hohem Inzuchtwert gibt es wahrscheinlich eine solche "genetische Struktur", die Züchter nutzen können, um die genetische Gesundheit ihrer Rasse zu verwalten. Die Analyse einer Stammbaumdatenbank kann Diagramme wie diese erzeugen, mit denen die genetischen Untergruppen in einer Rasse wie in den obigen Beispielen identifiziert werden können, und gleichzeitig diejenigen Gruppen von Tieren identifizieren, die einem Risiko für potenzielle genetische Störungen unterliegen, so dass sie kontrolliert werden können.
Sponenberg DP und DE Bixby 2007 Rassenmanagement für eine sichere Zukunft: Strategien für Züchter und Zuchtverbände. (Verfügbar als eBook über iTunes)
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