Методы селекции кошек: инбридинг и ауткросс

Существование современных пород животных и тем более их прогрес­с практически невозможны без создания племенных программ на основе инбридинга. Ин­бридинг (от агл.«in breed» - «в породу»), он же «инцест» или родственное спаривание, необходим для закре­пления ценных признаков породы или конкретного животного. Цель работы питомника - получение нужной формы признака, закрепление комплекса нужных признаков и получение питомниковой «чистой линии». Действие инбридинга с генетической точки зрения выражается в так называемом «огомозигочивании», то есть выводе в гомозигот­ную форму боль­шинства генов. Гомозиготные по тому или иному гену особи в потомстве уже не дадут расщепления по соответствующему признаку. Однако закрепление при­знаков – отнюдь не является автоматическим следствием любого ин­бридинга. Это результат политики заводчика, разумно при­меняющего не только инбридинг, но и отбор - селекцию.

Таким образом, в своей работе заводчик идет поперек решения Природы, стремящейся к беспорядку и разнообразию.

Исследования эмбрионологов предоставляет нам совершенно уникальную информацию. Оказывается, яйцеклетка самостоятельно выбирает тот сперматозоид, с которым и произойдет слияние! Ранее считалось, что оплодотворение кошки произведет самый «быстрый» сперматозоид, который первым достигнет яйцеклетку. Однако это не так. Особенность кошачьего организма в том, что «появление» яйцеклетки провоцируется самим половым актом. И происходит это в тот момент, когда спермии уже достигли яичников кошки. Всем известно, что в случаи покрытия кошки несколькими самцами в помете могут быть дети разных котов. Так как же определить какой сперматозоид имеет шанс на оплодотворение? Эти секреты Природы нам неподвластны. Но, организм матери допускает к оплодотворению именно тот сперматозоид, который даст наибольшее генетическое разнообразие!

Вспоминаем о цели Природы – достичь энтропии и максимальной жизнеспособности.

Что это знание дает нам? То, что очень сильно удивляет заводчиков – «законы подлости» идут впереди законов генетики! Даже при жестком инбридинге, где мы ждем классического «менделеевского расщепления» 3:1! То есть реальный шанс получения того-самого «1» значительно меньше из-за стремления Природы к разнообразию. Тот есть, тот самый «инбридный» сперматозоид не допускается яйцеклеткой к оплодотворению! Она выберет иной – который максимально отличается от нее по генотипу. Именно поэтому мы редко видим четкое статистическое подтверждение законов Менделя в селекции кошек. Именно этот механизм и преподносит нам подарки, выщепляя нехарактерные признаки и много поколений подряд сохраняет в «линии» «ненужные» нам гены.

Итак, как же работает инбридинг? Мы вначале вносим нужный нам ген, потом переводим его в гомозиготное состояние. Следующий шаг - достижение нужной степени выраженности признака. Иногда это занимает 3-4 поколения. Зачастую, мы можем добиться гомозиготности по какому-то одному признаку без близкородственных скрещиваний. Но, это прекрасно, когда мы говорим об окрасе или об удалении из генотипа носительства наследственной болезни или порока. Но, если у нас стоит более широкая задача, например, закрепить тип выдающего предка, простым методом «компенсации признаков», работать придется бесконечно. Только родственное скрещивание позволит одновременно много генов перевести в гомозиготную форму.

Цель заводчика – выбрать животное с наиболее современным и гармоничным фенотипом, который будет иметь также стабильный генотип, гарантирующий препотентность (устойчивость) передачи признаков потомству. С точки зрения зоотехнии, цель разведения племенных кошек звучит так: «Получить потомство, превышающее своих родителей по здоровью, темпераменту (социализированности), фенотипу и окрасу».

Чтобы закрепить и улучшить качества предков, инбридинг используется неоднократно. Возврат на выдающегося предка-самца позволит закрепить его качества. Но, тогда мы не закрепим достоинств материнской линии. Иногда разумнее делать возврат на «пару предков» (сибкросс). Здесь нет готовых рецептов. Есть только проверенные веками селекции домашних животных методы разведения.

Грамотный инбри­динг в руках заводчика – инструмент очень мощный, но сложный, и обращаться с ним следует весьма акку­ратно. Дело в том, что при инбридинге в гомозиготную форму выходят многие гены, а не только те, которые нужны заводчику. Предположим, что выдающийся бенгальский кот был скры­тым носителем наследствен­ного заболевания HCM (кардиомиопатия), носителем гена осветления и гена неагути. Эти признаки невозможно вычислить по внешности или по родословной. Половине своих детей он вполне может передать аллели наследственного за­болевания и непризнанного окраса. При вязке этого кота с его дочерями, носительницами рецессивных признаков (а по виду их не отличишь от нор­мальных), согласно закону Менделя, мутантные аллели дол­жны будут выще­питься в гомозиготное состояние у четверти котят. И, когда мы говорим о пороках, «законы подлости» опять идут впереди законов Менделя! Мы рискуем получить помет выдающегося типа, но, лучший из котят погибнет из-за порока сердца, остальные же будут непризнанных окрасов – черного и голубого солид и голубых рисунчатых окрасов.

Таким образом, при инбридинге многие скрытые в генотипе рецес­сивные аллели наследственных болезней или пороков «выходят наружу». За это многие заводчики и не любят родственных спариваний. Никто не мечтает получить порочный и некоммерческий помет. Естест­венно, порочные котята будут из питомника выбраковываться. Столь же естественно, что наряду с выщеплением гомозигот по мутант­ному аллелю будут появляться и гомозигот­ные по «нормальному» аллелю котята, а также вдвое большее коли­чество гетерозиготных носителей мутации. Однако каких из них можно оставить в питомнике для дальнейшей работы? Как отличить их друг от друга? По внешнему виду – никак. Заводчика ждут или затратные генетические тесты всего интересного для работы потомства или проверочные вязки для тех признаков, на которые сделать DNA-test нереально.

В промышленном разведении животных для этого обычно применяют такой метод, как анализирующее скрещивание – спаривание «подозрительных» в отношении носительства генов особей с заведомым носителем болезни. Данный метод может быть хорош для разведения пород пользовательных животных – свиней или кроликов. Но многие ли заво­дчики кошек могут позволить себе проводить такую проверку, сопряженную с риском получить заве­домо больных котят? Единственный реальный способ проверки производителя на носи­тельство аномалий, применимый в условиях питомника кошек - вязка отца с его дочерями из первых пометов. Такую проверку рекомендуется устраивать тем производителем, на которых вы предполагаете в дальнейшем инбридиро­вать животных своего питомника (породообразующее животное). Не всякий самец-производитель может претендавать на роль кота-основателя линии. Поэтому нужно помнить, что подбор производителей-основателей одна из самых сложных задач селекционера.

Закрепление признаков определяется не только возникновением гомозиготности по отдельным генам и даже по генным комплексам, но и степени выраженности данного признака. Для усиления действия определенного гена могут существовать гены-модификаторы, которые усиливают основной признак. Другие признаки имеют накопительную природу.

Иногда инбридинг используется не для закрепления признака, а просто для его получения (выщепления), в тех случаях, когда этот признак определяется рецессивно или полигенно. В подобных целях, для получения у потомков комбинации предковых признаков, могут использоваться комплексные инбридинги, например, на племенную пару или на двух-трех производителей одновременно. Как правило, при таких вариантах инбридных спариваний желательным признаком или комплексом признаком обладают далеко не все потомки, а лишь некоторая часть.

Степени инбридинга

Инбридинг проще всего описывать на основе родословной, учитывая те ее ряды (поколения), где встречается общий предок. За­пись инбридинга обычно делается римскими цифрами, соответст­вующими рядам предков. Счет рядов начинается с родительского (то есть I– родители, II – деды, III – прадеды и т. д.), а запись инбри­динга – с материнской стороны родословной. Переход на другую (отцовскую) сторону родословной обозначается знаком тире. Если производитель встречается на одной стороне родословной дважды или трижды, то ряды, в которых обнаруживается его кличка, пере­числяют через запятую.

Эта система записи инбридинга является универсальной. Пред­ставьте: нужно объяснить другому заводчику, как построена ро­дословная того или иного кота. Если описывать ее при­мерно так: «бабушка этого кота была повязана внучатым племянни­ком по материнской линии, а потом…» – слушатель быстро за­путается, где чья бабушка и кто кому племянник. Если же вы оба знаете универсальную систему записи, объяснить построение родо­словной можно в нескольких словах: «Васька у помета II, III-IV, а Зорро III-III».

В зависимости от того, насколько родственны предки живот­ного, определяют степень инбридинга. Обычно выделяют четыре та­ких степени:

Тесный, или инцест: I-II, II-I, II-II (мать-сын; дочь-отец, сестра-брат)

Близкий: I-III, III-I, II-III, III-II; (бабушка-внук, внучка-дед и т.п.)

Умеренный: III-III, III-IV, IV-III, IV-IV;

Отдаленный: IV-V, V-IV, V-V

Однако такая классификация удобна только для случаев так на­зываемых простых инбридингов (на одного производителя). Но часто встречается инбридинг комплексный, на не­скольких производителей одновременно. Бывает и так, что об­щий предок (тот производитель, на которого осуществляется инбридинг) сам явля­ется инбридным. Можно ли это учесть? Как определить, является ли животное с такой родословной близко- или умеренно-инбридным? Для вычисления степени такого инбридинга используют различные варианты формул.

Большинство современных компьютерных программ по составлению базы данных родословных (Pedigree Database) содержат функцию вычисления коэффициента инбридинга для каждого из животных. Заводчику этот показатель может пригодиться в тех случаях, когда нужно определить, продолжать ли работу с конкретным животным методом инбридинга на общих предков или пора переходить к неродственному разведе­нию.

Однако, очень важно знать, что коэффициент инбридинга будет очень отличаться в зависимости от того, сколько поколений предков мы учитываем. Принято использовать 4 генерации. Потому что из 5 генерации предок передаст нашему котенку всего около 3% генов. То есть их влияние будет несущественным. Так ли это? Рассмотрим породу мейнкун, которая восходит на 75% к ПЯТИ животным-основателям. 4-5 коленная родословная может показать нулевой инбридный коэффициент. Однако, при рассмотрении истоков линии мы можем удивиться, узнав, что наш вроде как не инбридный котик восходит к единственной паре основателей! То есть наше животное стало так называемым «клоном», генетической копией основателей. Но, такая высшая степень гомозиготности имеет и оборотную сторону. Вспомним Матушку-Природу, любящую энтропию. В высокогомозиготных линиях очень часты случаи спонтанных мутаций, стремящихся разнообразить генный пул потомства. И, вместо ожидаемого однотипного потомства мы имеем бесплодие или рождение уродцев.

Инбридная депрессия

Противники применения инбридинга, особенно кинологи, очень любят использовать в своей аргументации термин «вырождение». Это самое «вырожде­ние», а правильнее сказать, инбридная депрессия, действительно является одним из реальных последствий длительных инбридингов на производителя или множественные сибкроссы. Именно длительных, потому что даже при самых тесных инбридингах ни в первом, ни во втором поколении ее быть не может. Также она маловероятна и при сложных, ком­плексных инбридингах на нескольких производителей.

Инбридная депрессия (давайте договоримся не использовать термин «имбредная» - это неграмотное слово и однокоренное со словом «бред») – это общее, неспецифическое сниже­ние жизнеспособности животного, полученного в результате многих поколений инбридного разведения. Снижение жизнеспособности может выражаться, например, как ухудше­ние иммуни­тета или плодовитости, снижение половой потенции у самцов, появление нару­шений в период беременности у самок, отставание в росте котят.

Инбридная депрессия связана не с какими-то специфическими ге­нами заболева­ний или наследственных аномалий, а с накоплением мелких мутаций в аллелях тех генов, которые обеспечивают основ­ные обменные биологические процессы и иммунную защиту орга­низма. При длительно проводимых инбридингах, с течением поколений такие мутантные аллели также будут переходить в гомозигот­ное состояние. В итоге, в геноме накопится слишком много дефектных копий жизненно важных генов, а оставшиеся «нормальные» не будут справляться со своей работой. В подобном случае, если заводчик заметил признаки ин­бридной де­прессии, следует прекращать линейное разведение и пе­реходить к неродственным скрещиваниям (ауткроссу, лайнкроссу).

Не следует думать, будто инбридная депрессия – обяза­тельная спутница инбридного разведения. В качестве примера можно привести так называемые чистые линии лабора­торных животных (крыс, мышей). Эти линейные животные разво­дятся только путем братско-сестринских спариваний. Старей­шие линии существуют уже более пятидесяти лет. Им позволяет не вымереть от инбридной депрессии постоянно производимый отбор – для продолжения рода выбирают наиболее крепких, здоровых и плодовитых особей. Если чистую линию «пустить на самотек», то уже к 11-12му поколению картина инбридной депрессии будет заметна – в этой популяции начнутся случаи наследственных и раковых заболеваний, низкая плодовитость и слабый иммунитет. Согласитесь, даже самый неграмотный «черный бридер» не будет многократно повторять родственные скрещивания без отбора.

Методы разведения животных

Ауткросс как метод разведения представляет собой спаривание не родственных между собой животных одного вида. Сюда можно отнести и межпородные вязки, и спаривание неродст­венных особей внутри породы. На грамотно подобранных ауткроссах можно какое-то время успешно поддерживать разведение в питомнике. Но, такой питомник рискует потерять узнаваемый питомниковый тип производителей и получать очень большой разброс по типу в потомстве. Также, можно предсказать нестабильную передачу признаков потомкам. В серьезных питомниках ауткроссы применяются однократно, то есть без повторения в последующих по­колениях, в отличие от инбридинга. Разумеется, в тех случаях, если это ауткросс целенаправленный, осмысленный, а не просто вы­нужденный (если у заводчика просто нет другого варианта вязки).

Генетический смысл ауткроссинга противоположен ин­бридингу – он повышает степень гетерозиготности потомства по многим генам. Из этого положения и вытекают две основных цели использования ауткроссов в племенном разведении: для преодоления инбридной депрессии в питомнике, или для внесения новых признаков, компенсирующих недостатки питомниковой линии. В пер­вом случае вязка с неродственным представителем породы (сам по себе он мо­жет быть и инбридным, по своей, иной линии) приводит к тому, что у потомства резко повысится гетерозиготность по всем генам. Такие животные, как правило, устойчивы к инфекцион­ным заболе­ваниям, активно растут и быстро развиваются, для них характерны крупные размеры и высокая плодовитость. Это неспе­цифическое повышение жизненных показателей называ­ется «гетеро­зис». Гетерозис – явление противоположное инбридной депрессии.

Но, в основном, ауткроссы применяют и с целью внести в племен­ную группу животных (питомник, например) новые признаки. Иногда это один-единственный ген, например, какого-либо нового ок­раса. Именно так «вводили» окрас колорпойнт в группу персидских кошек, – скрещивая их с сиамскими. Естественно, от животного, го­мозиготного по интересующему вас гену, вожделенный «цвето­вой» аллель перейдет к потомкам. Но не забудьте, что одновременно к этим потомкам перейдут и все другие, абсолютно ненужные вам ал­лели. Дальнейшие задачи заво­дчика - закрепить нужные признаки, а от всей ненуж­ной «коллекции» чужеродных аллелей избавиться. Как пра­вило, на этой стадии от аутбридинга следует переходить к инбри­дингу. А вот к какой именно системе инбридинга – зависит от свойств желатель­ного аллеля: доминантный он, рецессивный, с пол­ной проявленно­стью или нет.

Значительно сложнее с полигенными признаками. Зачастую неродственное спаривание применяют для улучшения породного типа животных. В этом случае заводчик имеет дело с новым производителем прогрессивного типа, от которого хочет «взять» максимум современных признаков – новых аллельных комби­наций. Результаты такой вязки – особей «среднего» уровня с пред­ставителем нового породного типа – бывают различными. Если кот-улучшатель стабильно передает свои признаки потомству (препотентен по типу), то котята оказываются «улучшенными» уже в первом поколении. Чаще всего происхождение такого улучшателя покажет высокий инбридный коэффициент на основателя его линии.

Однако часто никакого видимого прогресса на этой стадии не наблюдается. С генетической точки зрения ситуация в этом случае выглядит так. Кот передал потомству свои «ценные» аллели, но внешне они не проявились, например, в виду собственной рецессив­ности. Их проявление подавили доминантные материнские аллели. Любой заводчик знает, что наиболее сильно передаются признаки «простого» типа. Кроме того, вряд ли производитель был гомозиготен абсолютно по всем генам, определяющим нужные вам признаки. Это нереально при любой инбридной системе выведения данного кота. Значит, «нужные» аллели перешли только к части потомков. И, самое важное, нельзя забывать о дисгенезе – несбалансированности родительских генотипов, проводящей к упрощению породного типа потомства.

После внесения новых признаков в линию встает задача - выщепление в гомозиготную форму нужных нам признаков и их закрепление. В этом случае опять-таки приходится переходить на инбрид­ное разведение. Можно сделать возвратное скрещивание на кота-улучшателя. Это даст котят с типом отца-деда, но мы потеряем достоинства исходной линии. Тогда нам придется терять еще одно поколение на возврат к материнской линии. Чтобы не терять 2-3 поколения, нам может помочь сибкросс – вязка однопометников. Также результативной может стать кросс полусибсов – потомков кота-улучшателя и другой матери, имеющей наше линейное происхождение с нужными качествами.

Никогда нельзя упустить этот этап – стадию закрепления признака. Повторный ауткросс с целью внести новые признаки может привести к весьма и весьма неприятным последствиям. По­стоянная "доливка" неконтролируемых генов при регулярных не­родственных спариваниях ведет к нарушению равновесия в геноме: животные перестают быть сбалансированными, появляются диспро­порции в строении тела и головы, нарушаются углы костных сочле­нений, баланс мышечного аппарата и связок и тому по­добное. Наиболее яркий пример – асссиметрия черепа у персидских и бурманских кошек или проблемы прикуса у скоттиш-фолдов. К счастью, не всегда картина столь ужасна. Чаще всего происходит обычное упрощение типа, что очень печально, учитывая высокие затраты на приобретение производителей и потраченные годы на внесение новых генов.

Чем ближе порода к аборигенному, природному типу, тем меньше риска в повторных ауткроссах. И, соответственно, наобо­рот. Для пород экстремального облика ауткросс всегда непредсказуем. Связано такое упрощение типа с тем, что внешне похожие признаки у родителей были сформированы за счет работы различных генных комплексов, разные линии по-разному развиваются и высок риск вернуться «назад в прошлое» породного типа.

Последствия ауткроссинга бывают и куда более тяжелыми. Мы уже вспоминали ассиметрии и пороки прикуса или хвостовых позвонков. Например, укорочение нижней челюсти при нор­мально развитой верхней может привести к серьезному нарушению прикуса (недокусу), а он, в свою очередь – к плохому пережевыва­нию пищи, раннему истиранию и потере зубов. Больше всего анома­лии, подобные черепным и лицевым перестройкам скелета, знакомы заводчикам персидских и экзотических кошек и другой экстремальной группе пород - восточной. При экстремальном облике этих пород ауткроссные вязки часто приводят к подобному резуль­тату.

Эти аномалии, являясь безусловно генетическими, не могут рассматри­ваться как наследственные. Каждая из них определяется не каким-то одним уникальным геном, а возникает как нарушение координации в работе генных комплексов. Подобные проявления «нестыковки» родительских геномов получили название дисге­нетических пороков. В принципе, понятие дисге­неза заимствовано из теории и практики межвидовой гибридизации. Всем известно, что межвидо­вые гибриды или страдают различными нарушениями роста и раз­вития, или, по крайней мере, оказываются стерильными. Этот эф­фект объясняется несовпадением родитель­ских генотипов – у гиб­рида какие-то гены оказываются «лишними», каких-то не хватает для нормальной работы организма, а какие-то просто устроены по-разному, и их аллели «договориться» между со­бой не могут. Заводчики бенгалов, например, знают, что получить гибридов первой генерации достаточно просто. А вот второй или третьей – придется надеяться на чудо! Заводчики саванн всегда жалуются на стерильность большинства котов 3-4-5 и даже 6й генерации. Это также следствие дисгенеза, только в нашем случае межвидового. Все помнят громкий проект «Ашера», когда заводчик пробовал соединить в одном три вида – сервала, азиатского леопардоваго кота и бенгальскую домашнюю кошку. Что вышло? Много шума и мало результата, увы.

В случае внутрипородного разведения животные, конечно, относятся к одному виду и к одной породе. Но, если облик этой породы (к примеру, той же персидской), значительно отличается от естественного, то развитие породных черт определяется сложными комплексами аллелей, отвечающих за проявление и развитие породных черт. Внешне сходные типы представителей од­ной породы, но полученные при изолированном (неродственном) разведении, развиваются по-разному. Соединение разных великолепных линий может выдать потомков жуткого облика, что мы часто видим в питомниках новичков. Это называется аутбридным дисгенезом, то есть от­клоне­нием от гармоничного формирования особи из-за неполной соче­таемости генотипов родителей. Пусть, в большинстве слу­чаев этот тип дисгенеза не приводит к фатальным последствиям, и не очень сильно сказывается на состоянии здоровья животных. Но, он мо­жет быть указанием на другие, более значительные нарушения в ор­ганизме, не выражающиеся внешне. Результаты такой работы мы можем видеть у некоторых заводчиков модных пород – не имея знаний и опыта они приобретают производителей в «топовых» питомниках, надеясь на мгновенный успех, а по факту получают абсолютно посредственных потомков.

При подобном варианте аутбридинга, сопровождающегося дис­генезом, развитие тех же черепно-лицевых структур отличается и от их естественного развития у кошек «дикого типа», и от нормы, предписанной стандартом породы. О дисгенезе очень доступно писала Инна Шустрова: «Рассмотрим, к примеру, возмож­ные причины возникновения «теменной шишки» и флэта (плоской площадки или углубления за надбровьями). По сути дела, можно оп­ределить это явление как рассинхронизацию в сроках закрытия лобно-теменного шва – верхняя часть его зарастает раньше, а ниж­няя – значительно позже. Чаще всего такие нарушения хода нор­мального развития черепных структур возникают именно в резуль­тате аутбридного спаривания. Одни аллели (допус­тим, отцовские) генов, ответственных за зарастание верхней части «ку­пола», доминируют, и «включаются» рано. В другом случае доми­нирующими оказываются материнские гены и нижняя часть теменного шва долго не зарастает, растяги­ваясь в широкую «дырку». У родителей-то сроки закрытия швов были сбалансированы, а вот у их высоко гетерозиготных потомков этого не произошло.»

Явление дисгенеза наиболее заметно у экстримальных пород, далеко ушедших от исходного типа домашней кошки – у восточных и персидских породных групп. Но, если внимательно рассматривать животных разных пород, мы найдем проявления дисгенеза и у них – ассиметрии носового зеркальца, запавшие лбы. Многие породы со временем экстримализируются и идут или в персидский, или в восточный тип развития. Вот на этом этапе дисгенез проявляется очень заметно.

Порой данные варианты аномалий (различные асимметрии, глубокие флэты-«впадины», флэты с «шишкой», борозды и «про­долженный» стоп) характерны не только для не родственного разве­дения, но и для первых возвратных инбридингов на производителя. То есть котята первого поколения ауткросса могут быть по типу «простенькими», но сбалансированными (доминирует дикий тип старотипного предка). А вот при воз­вратном инбридинге, от которого ждем «клонирования» нужного предка, обнаруживаются разнообразные «шишки» и асимметрии. В этом случае тоже вполне правомерно говорить об аутбридном дисгенезе, назовем его «вторичным». Механизм его может быть таким: в первом поколении явно доминировали материнские (или, реже, отцовские) аллели (по всем генам), при воз­вратном же скрещивании в потомстве появились неполные гомози­готы (то есть гомозиготы по отдельным генам в составе полигенного комплекса). И вот аллели, работающие у этих частичных гомозигот, не совпали с реализацией доминантных материнских аллелей, часть которых осталась в составе полигенных комплексов. Очень сильно это выражено при работе с гибридными породами. Заводчики, работающие с гибридами 4-5 генерации знают, что зачастую дисгенезные аномалии приводят к инвалидности и порокам развития – несовершенный остеогенез или плоскогрудость (FCK), серьезные пороки черепов и прикуса, гормональный крипторхизм.

С вами

Светлана Пономарева