Основи на генетиката

(публикациите са подредени отдолу-нагоре)

Започвам тази статия с искрено извинение към всички учени и преподаватели – нямам за цел да омаловажавам работата им, която уважавам, но не винаги е разбираема и необходима за обикновения фермер.

Това е съвсем повърхностен и опростен (до степен на изпростяване) поглед към генетиката, достатъчен за обяснение защо някои неща са такива, каквито са (или поне каквито би трябвало да бъдат). В предишната статия за селекцията препоръчах да се избягва инбрийдинга и не може просто да го оставя с отговор „Защото така трябва!“. Обясненията са повече нагледни, отколкото с претенция да отговарят точно на научната теория. Ако тук четат студенти, моля да не ме цитират, ако искат да си изкарат изпитите😉. И не, не бях пиян или надрусан, когато писах статията… Понеже материята е доста „суха“, в опита си да я олекотя май изгубих мярката.

ЗАЩО СА НУЖНИ ПОЗНАНИЯ ПО ГЕНЕТИКА?

На първо място – генетиката е в основата на селекцията. Съгласен съм, селекция се е правела от хилядолетия „по усет“ и на метода „проба-грешка“, но сега не разполагаме с векове да увеличим например млечността на стадото си с 10%. Алтернативата да се прави селекция „на око с 80% успеваемост“ (цитат) според мен лично е неприемлива – това значи цели 20% вероятност за провал.

Второ, прословутия инбрийдинг и противоположното му – хетерозиса, са едни от най-мощните оръжия в ръцете на фермера. И за да не се получава ефекта на „маймуна с картечница“, за всички е по-добре поне да се знаят принципите на действие на тези оръжия.

Трето, когато купуваме разплодни животни, ние купуваме перспективите какво поколение можем да очакваме от тези животни. Сам по себе си един бик със страхотни качества не струва повече от теглото му по цена за месо, ако не може да предаде тези качества на поколението си.  На пазара за елитни разплодни животни в развитите страни никой не избира само по снимка (и слава Богу). Ако сте забелязали таблиците с неразбираеми числа под снимките – те са точно очакваните наследствени характеристики на поколението, придружени с процентите на вероятност тези данни да са нещо повече от пожелание. Без поне малки познания по генетика ще продължаваме да се „набутваме“ за безполезни, но страхотно изглеждащи бици, които са просто един тон петгодишно месо.

ЩО ЗА ЖИВОТНО СА ГЕНИТЕ?

Да погледнем към нашата си област – телетата. Нека изберем „монохромно“ теле без петна, изцяло черно. При максимално увеличен поглед към телето ще видим кожата му, покрита с косми. Нека си изберем един черен косъм, изграден от стотици хиляди клетки. Избираме си една клетка от върха на косъма, от най-външното му оцветено покритие (ако някой иска, да си я кръсти „Пешо“). Тази клетка се е „родила“ само преди часове, израстнала е до пълния си размер, оцветила се е в черно и след няколко часа ще се раздели на две, „раждайки“ нови две клетки.  От къде клетката Пешо знае какво трябва да направи?

Всяко полово размножавано живо същество (това включва и растения), започва живота си от една единствена клетка – женска яйцеклетка, оплодена от мъжка полова клетка (сперматозоид). От тази една мъничка клетка след милиони умножавания, изменения и „специализирания“ се изгражда един цялостен организъм, с всичките му особености и индивидуални характеристики. Всичко това се случва благодарение на огромен по обем информация, записана в ДНК молекулата на онази първа клетка и после препредадена в същия вид във всички клетки на новия организъм. Нека си представим тази информация като наръчник за употреба. Онази клетка отпреди малко (Пешо, нали) при „раждането“ си е отворила на главата от този наръчник, озаглавена „Косъм, намиращ на 15 милиметра точно наляво от онова гадното ухапано от конска муха място“ и е прочела, че от нея се очаква да е черна и да се раздели след 3 часа на две. И понеже на учените им станало неудобно от понятието „Наръчник по оцветяване на косми“, измислили простото и неразбираемо название „ген„. Това е – пълна информация за това какво трябва да се случи с организма на телето от раждането до естествената му смърт, предадена под формата на подробен наръчник от родителите му. Това как ще изглежда, какви качества ще притежава, дори дали ще боледува от някои болести и колко дълго ще живее, е предопределено от предците на телето. И всеки от тях (родители, дядовци, чак до онази първа крава, която разбрала, че с хората на глава не се излиза и станала добитък) е оставил отпечатък в наръчника. Тук искам да вметна, че ние хората сме уникални, създадени от някой Бог и носим душа и разни предопределености не важат за нас.😉

За да е още по-сложна картинката и да не се изкушаваме да отглеждаме съвършени и еднакви крави, Майката Природа (това е нещо като Бог на всички живи същества, с изключение на хората) решила да въведе едно гадничко правило: за да получиш, трябва да дадеш! (или както и малките деца знаят, ако искаш кравата да дава шоколад вместо мляко, космите й стават лилави). В по-сериозен вид правилото значи, че не всички гени са еднакво „силни“ като изразяване, а някои от тях дори си противоречат (както вече съм споменавал – крава с голямо виме и големи бутове – е те такова животно нема). Тук е мястото да отбележа, че „характеристика“ и „ген“ не са равнозначни – например за характеристиката „ръст“ отговаря комбинация от пет-шест(найсет?) гена. Колкото „по-силен“ е даден ген, толкова по-сигурно е, че характеристиката, която носи, ще се прояви в поколението. Верни на правилото за получаване и даване, срещу силните гени стоят опасно „лоши“ такива. В реалността, големият процент от гени са в златната среда, само единици са „силни и добри“, а „лошите“ гени са по-скоро рядкост (но поради наследствеността и „невидимостта“ си много опасни).

За да си представим нагледно различните по „сила“ гени, да изберем само няколко от тях и да ги нарисуваме в графика:

Генетичен портрет

…И ЕДНО НАУМ

Ако написаното дотук ви се струва сложно, просто спрете с четенето. Нататък става пълна боза.

За да стане картинката съвсем трудна за описание, да се върнем на клетката Пешо (онази от черния косъм). Както вече разбрахме, Пешо прочел, че ще е черен благодарение на предците на телето. Какво става обаче, ако двата родителя са имали различни цветове на окосмението? Кой решава какво да пише в наръчника (и какво аджеба става тук)?  За да помни миналото си Пешо, в наръчника освен ясната инструкция „бъди черен!“ е записано „но помни, че майката ти беше най-готината червена крава в селото“. Сиреч в случая на Пешо той е „черен с едно червено наум“.  И за да не звуча през цялото време лигаво, ще го обясня малко по-научно:

ДНК молекулата в онази първа клетка, от която почва развитието си организма, е точна комбинация от ДНК информацията на двата родителя. Съответно теленцето получва както черния ген на баща си, така и червения на майката. И понеже на Майката Природа не са й били нужни скандали между родителите какъв цвят да е детето, решила да въведе правила, например „телетата по правило са червени, ако се появи черен цвят, той доминира над червения“. И така, за всеки ген имаме по две страници от наръчника (по научному „алели“) и това коя страница ще прочете клетката Пешо зависи от доминантността на „страницата“. Обратното на „доминантен“ е „рецесивен“ (демек подтиснат) ген и както при всяко подтиснато нещо, те са най-опасни. Първо, клетките не „четат“ страничките на рецесивните гени и съответно тези гени не са видими по никакъв начин. Второ, когато се съберат два рецесивни алела за един ген, може да се получи мутация в характеристиката, за която отговаря той (това не е правило, а вероятност).

ХОМО, ХЕТЕРО, каквоо?

Спокойно, става въпрос за често срещаните в обявите в Западна Европа и САЩ „homo black Angus“ (хомо черен ангус) и „hetero polled Hereford“ (хетеро безрог Херефорд). Мдаа, мога да си представя за какво си мислите🙂. Ако това ще ви успокои, в американските форуми често начинаещи фермери също питат дали ако си купят „homo black“ бик той ще започне да харесва и женски🙂. А ако сложим на везните и факта, че ако няма разгонена женска наоколо, повечето млади бици по принцип не подбират, явно шокът ви би бил пълен…

Всъщност хомо и хетеро не касаят сексуалната ориентация на животните (която, повярвайте ми, е доста объркана по принцип). Въпросните представки са съкращения от „хомозиготен“ и „хетерозиготен“ гени. Означават просто „същото“ и „различно“ по отношение на алелите. На практика всеки „хомо доминантен“ ген е със 100% сигурност да се прояви в потомството. Когато този ген срещне свой рецесивен събрат при създаването на това поколение, той става „хетеро“ в гените на поколението, сиреч неговата по-нататъшна онаследяемост става с по-малък процент шанс.

Ето как можем да четем горните обяви – ако си купите въпросния хомо Ангус, неговото поколение със 100% сигурност ще е черно (или черно с бели петна, там вече е дълга и широка), а поне 50% от внуците му също ще са черни. Хетеро безрогия Херефорд ще има поне 50% безрого поколение. Тези проценти зависят и от кравите-майки, затова употребявам думата „поне“.

Нарочно избрах примери за доминантни характеристики. Един хомо червен бик например дава 100% червени теленца само с хомо червена крава. Не разполагам със списък на доминантните значими характеристики, всеки с интерес към тях ще трябва да си ги проучи сам.

ИНБРИЙДИНГ И ХЕТЕРОЗИС

По-горе използвах една абсолютно опростена графика за „силни“ и „лоши“ гени. Поради наследствеността, когато двата родителя са генетично близки, те не само носят сходни качества, но имат и сходни „профили“ на генетичната си картинка, в нашия пример с графиката техните начупени линии ще са почти еднакви.

Сега нека съберем математически „графиките“ на два родителя със силно генетично родство (правим инбрийдинг):

Комбинация инбрийдинг

Това, което прави впечатление, е че „силните“ гени са станали още по-силни, а „лошите“ – чак „зли“😉. В реалността комбинирането не е точно математически сбор, но ефектът е горе-долу същия. 

Тук е момента да обясня какво значат двете цветни зони горе и долу в графиката. Когато един ген става по-подчертан, „силен“ както го нарекох, той всъщност става хомозиготен и ярко изявен – например замускуляването на бута на месодайните говеда е пример за ярко изявен ген, а хомозиготността му осигурява предаването на тази характеристика в наследството. Това е зелената зона и всичко, с което в момента разполагаме като разнообразни породи и полезни за фермата качества е резултат от „вкарването“ на различни гени в нея. Това всъщност е една от дефинициите за порода – комплекс от ясно различими характеристики (генна комбинация) със силно изразена наследственост. Сега би ни изглеждало абсурдно просто твърдението, че една крава Ангус и бик Ангус създават теле, което също е Ангус, но във времето на създаване на породата повечето гени (безрог, черен, ранозрелост и т.н.), които дефинират породата, са били с често срещана хетерозиготност и телето можело да излезе какво ли не.

Това, на което трябва да обърнем повече внимание, е долната, червена зона (добре де, розовее малко). Поради изявената хомозиготност и силно проявяване на гените на бял свят излизат и много „нежелани“ качества и дори вродени, но досега стояли на скрито дефекти. Например, някога в гена за брой на жлезите на една крава „по грешка“ било записано числото 2 вместо 4. Тази грешка останала в рецесивно (подтиснато) състояние и се пренасяла в поколенията под формата на „4, но 2 наум“. Когато осъществим инбрийдинг обаче, срещаме две животни с подобен „скрит“ ген и в резултат той става хомозиготен за две млечни жлези („2, но 2 наум“). Ако въпросното животно е женско, то съответно развива непълноценно виме и отпада като вариант за разплод. Тук е мястото да вметна, че и мъжките животни носят гени „колко аджеба млечни жлези й трябват на кравата“, за да ги предадат на поколението си, дори без да са чели съответните страници. Затова не се чудете, като видите обява за бик с висока млечност – това не е намек за плодовитостта му, наистина става въпрос за млеконадой :-D, но при дъщерите му.

Да се върнем на червената зона – при инбрийдинг твърде много подтиснати и дефектни гени излизат на свобода и водят до израждания (думата идва от изрод, не от асистирано раждане).  Добре, че на Майката Природа й писнало от неприятни гледки на изродчета и решила въпроса по следния начин: за хората, като по-глупави, въвела понятието морал; а за животните подтиснала на първо място плодовитостта на тези, получени при инбрийдинг, за да им е по-трудно (но не и невъзможно) да предават нататък „лошите“ гени. За съжаление сега разполагаме с хормонални лекарства, изкуствено осеменяване и много други трикове, за да я измамим…

Нека сега видим какво се получава, когато съберем два генетично далечни родителя (например различни породи или родословия с точка на пресичане поне 20 поколения назад).  Такова съчетаване се нарича „кръстоска“. Кръстосването може да бъде както междупородно в масовия вариант, така и при далечнородствено съчетаване в една и съща порода (ауткросинг на английски).

geni heterozis

Виждате как профила на резултата се „изглажда“ от пиковете на силни и лоши гени. Теленцето (да го наречем Боби) на тези два родителя ще носи положителни и отрицателни белези и от двата родителя, но без силни изявявания по отношение на наследствеността. С думите на науката, това животно ще бъде с преобладаваща хетерозиготност за почти всичките си гени. Тази хетерозиготност е нож с две остриета – поколението на кръстоската става изключително непредсказуемо поради сравнително еднаквите шансове на различни противоположни гени да получат превес при онаследяването. Поради липсата на риск за израждания Майката Природа решила да поощри кръстосването с увеличаване на плодовитостта и родителските качества – възнаградила ни с така наречения хетерозис (или „хибриден цъфтеж“). При хетерозиса телето получава качества, които превишават качествата на двата си родителя (например от крава с млечност 20 и бик „с млечност“ 22 получаваме теле с млечност 26). Качествата, получени от хетерозис (например увеличената с 4 литра млечност), не се предават по наследство – те са един вид еднократен бонус. Ако искаме и следващото поколение на Боби да изпита благинките на хетерозисния ефект, трябва да й намерим партньор (на Боби), който да е генетично далечен от самата Боби (сиреч и от двата й родителя) – например трета порода влиза в комбинацията. Планирането на кръстоските в годините така, че да се получава всеки път хетерозисен ефект, е една от основните задачи на развъдните програми във фермите за разплодни животни.

следва „Генетика – резюме“

Публикувано на Породи и селекция и тагнато, . Запазване в отметки на връзката.

2 отговора към Основи на генетиката

  1. Pingback: BG Cattle на една година! | Месодайно Говедовъдство

  2. ivan каза:

    Изразявам силни адмирации към статията и нейният автор, напълно съм съгласен. Както казват по National Geografic „понякога науката прави разбирането за нещата по-сложно от колкото е в действителност“

Вашият коментар

Попълнете полетата по-долу или кликнете върху икона, за да влезете:

WordPress.com лого

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Промяна )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Промяна )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Промяна )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Промяна )

Connecting to %s