Автор Тема: Л.А. Пасечник КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ГЕНЕТИКЕ ДЛЯ СОБАКОВОДОВ  (Прочитано 1542 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
ЛЕКЦИЯ № 4     ГЕНОТИП И ФЕНОТИП

Весь предыдущий материал позволяет нам совершить переход от примитивной и ошибочной
«мозаичной» схемы воплощения генотипа в фенотип, к реальной «волновой» схеме. Если бы
фенотип был простой суммой отдельных признаков, то графически можно представить себе это в
виде огромной мозаичной картины, где каждый отдельный признак соответствует одному паззлу
мозаики, а свойства каждого паззла зашифрованы в одном из генов ДНК.

Рисунок 10

На рис. 10 изображен небольшой фрагмент мозаики, подразумеваем, что это часть масштабного
живописного изображения. Произведем «мутацию», то есть поменяем синий паззл на зеленый, и
увидим, что мутация в одном гене приводит к изменению цвета только одного участка, никак не
влияя на соседние и лишь незначительно изменяя общий вид картины. А если взять схему ген-
белок-клетка-признак, то следует обязательно учесть, что белок в клетке работает в тесном
сотрудничестве с другими белками и изменение в его работе должно сказаться и на других белках
и на самой клетке и далее на других клетках. Вместо дискретных стеклышек мозаики подойдут
капли акварельной краски разных цветов (рис. 11).

Рисунок 11

Первое что мы отметим: краски вступают друг с другом в контакт и в результате
взаимодействия порождают совершенно новые цвета (признаки) за которыми не стоят никакие
гены. Картинка сразу же становится богаче, чем в предыдущем примере, но и сложнее. Далее, мы
видим, что при замене цвета акварельной капли, изменится не только один дискретный фрагмент,
но и вся картинка. Если учесть, что в отличие от «признака», занимающего только одно
конкретное место в фенотипе, многие белки могут находиться в клетках различных тканей, а,
следовательно, и в совершенно разных компаниях других белков. А если еще вспомнить о том, что
один ген может кодировать сразу несколько белков, то получится, что из-за одной единственной
мутации волна изменений проходит по всей фенотипической картинке.

Пример:
 у собак пигмент эумеланин бывает двух типов – черный и коричневый. Разница между
ними даже не в химическом составе, а в способе полимеризации готового вещества. А теперь
возьмем породы, в которых есть собаки в черном и коричневом вариантах одного окраса:
лабрадоры, доберманы, ньюфаундленды, таксы, спаниели и пр. Опытные специалисты-породники
подтвердят, что между черными и коричневыми собаками есть едва уловимые отличия. Вроде бы
даже и не скажешь сразу, чем же они отличаются, но что-то такое есть, что даже заставляет в
некоторых породах выставлять их в разных рингах.
 При этом иногда сотни лет идет общее
разведение, так что прочие гены, находящиеся в той же 11-ой хромосоме уже должны были
перемешаться, благодаря кроссинговеру (о К. будет ниже) и речь никак не может идти о
сцепленном наследовании признаков. Причина исключительно в мутации в гене В. Казалось бы –
такая чепуха, изменили всего лишь форму пигментных гранул с продолговатых на округлые, а вот
какой резонанс во всем организме!

Чтобы окончательно убедить читателей в несостоятельности мозаичной схемы и представлении
о том, что за каждым признаком стоит если не ген, то группа генов, возьмем такой смешной
пример как вера в существование генов, кодирующих углы конечностей и линии верха.
Представим себе, что величины всех этих углов большими золотыми буквами четко прописаны
каждый в своем гене и в зависимости от того, какая компания «угловых генов» соберется в одном
генотипе, такие углы и будет иметь собака (рис. 12, а).



Рисунок 12

Но ведь кроме «генов углов» еще должны быть и гены, определяющие длины костей скелета! А
теперь представим себе, что у собаки с означенными величинами «угловых», вдруг подкачал «ген
бедра», и бедро оказалось коротковатым. Что, задние конечности собаки зависнут в воздухе (рис.
12, б)? Или может быть собака все же «упадет» на задние конечности (рис. 12, в)? Но ведь тут же
возопит «ген линии верха»: «Господа, у меня указан совсем другой угол линии верха к
горизонтали!». Генов углов гораздо больше, тем более, на их стороне гравитация, тянущая заднюю
часть к грешной земле, так что они могут важно надуть щеки и сказать, что они эпистатичные
гены, т.е. главные, доминирующие над генами другого локуса. И гену линии верха останется
только горестно вздыхать: «Вы звери, господа! Что подумает какой-нибудь исследователь,
заглянув в окуляр электронного микроскопа и увидев, что я обещаю одно, а на деле все совсем по-
другому».
Смешно. На самом деле, такой важный для собаководов признак как углы конечностей, это
чисто виртуальный признак, зависящий исключительно от длин костей скелета и, частично, от
сочленяющих их суставов. Но зато уж длины костей, безусловно, генетически зависимый признак.
Так что, при оценке экстерьера собаки, при подборе племенных пар, нужен полный анализ
анатомического строения. Ведь иногда правильные углы получаются благодаря удачно
скомпенсированным недостаткам передних и задних конечностей.
От умозрительных углов перейдем ко вполне конкретному и материальному глазу и
рассмотрим принципы наследования его формы. Мы характеризуем глаз собаки следующими
признаками: разрез (овальный и круглый), размеры (большие и маленькие), постав (косо и прямо
поставленные). Давайте предположим, что за каждый признак отвечают специальные гены и
сколько бы этих генов ни было, мы всех их вычислили. Ген это тоже вполне материальная вещь,
реально существующий кусочек ДНК. И есть замечательный метод под названием – генная
инженерия, когда вырезается определенный ген из ДНК одного животного и пересаживается в
ДНК другого животного. В качестве подопытных кроликов возьмем шелти и пекинеса. У первых
глаза узкие, миндалевидные, среднего размера, косо поставленные. У вторых - большие, круглые,
выпуклые, поставлены прямо и широко. Можно взять оплодотворенные яйцеклетки
чистопородного шелти и пекинеса и поменять им «глазные гены». Согласно «мозаичной» схеме у
нас просто обязаны будут родиться самые обычные шелти, с типичными для породы узкими
длинными головами, но…. на этих изящных головках будут красоваться крупные, круглые,
выпуклые глаза пекинеса. А на широкой мордочке пекинеса, где-то в направлениях норд-норд-ост
и норд-норд-вест расположатся две узенькие глазные щелочки. Представьте себе мысленно таких
монстров, потому как рисовать мне их не хочется. Даже если вы не в состоянии объяснить –
почему невозможно такое сочетание, то внутренний голос вам будет все равно твердить, что это
невозможно, потому что невозможно никогда. И внутренний голос вас не обманывает.
Давайте возьмем еще пример, более простой, на первый взгляд. Теперь мы произведем обмен
только генами, контролирующими размер глаз, но зато сделаем это у йоркширского терьера и
мастифа. Если мастифа с крошечными, как бусинки глазками еще худо-бедно представить себе
можно, то что делать с йорком, ведь два мастифьих глаза больше всей головы крохи?!
На самом деле нет, и не может быть никаких генов «глазных признаков». Расположение глаз,
разрез, размер, постав зависят от глазницы. Где в черепе отверстие, какого размера и формы –
такой глаз и будет. Глазница образуется на стыке 3 черепных костей и, значит, зависит от формы и
размера этих костей. От конфигурации каждой кости черепа зависит и окончательная форма
черепа. Так что наблюдается полная и абсолютная зависимость формы глаза от формы черепа
собаки. Поэтому, если вы видите, что у собаки глаз не соответствует требованиям стандарта, но
при этом вам кажется, что голова у собаки красивая, то это вам только кажется. Либо вам не
хватает квалификации, чтобы увидеть недостатки в строении черепа, либо у вас глаз замылен, либо
вам просто не дано видеть. Выходит, что форма глаза это вовсе не мелочь, на которую можно не
обращать особого внимания при оценке собаки.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Что же у нас получается в итоге? Расследуя механизмы наследования тех или иных признаков,
мы не отказываемся совсем от генов, мы просто ищем - на что же на самом деле влияют гены и как
это косвенно сказывается на фенотипе. В общих чертах схема формирования фенотипа была уже
представлена в лекции по эмбриологии: каркас определяется hox-генами, грубые правки «фасада»
производит некая группа важных генов, и мелкие штрихи добавляют все прочие гены. О роли
hox-генов уже поговорили и выяснили, что они отвечают за внешний облик собаки: горизонтально
расположенный корпус, четыре лапы, голова, шея, хвост. О том, как самый обычный ген, не
связанный с анатомическим строением собаки, а отвечающий лишь за полимеризацию пигмента
эумеланина, влияет на весь экстерьер особи, мы тоже рассмотрели. Осталась неисследованной
лишь эта таинственная группа «очень важных генов». А это как раз и есть главные скульпторы в
организме - факторы роста.

Факторами роста (ФР) называют группу белковых молекул, которые стимулируют или
подавляют размножение определенных типов клеток.

Все вы, наверное, слышали о гормоне роста (соматотропный гормон, СТГ, соматотропин).
Соматотропный гормон - вырабатываемый в передней доли гипофиза оказывает многообразное
влияние на процессы обмена веществ, конечным результатом которых является усиление роста.
Для того чтобы гипофиз приступил к синтезу СТГ, он должен получить команду из гипоталамуса
– отдела головного мозга, координирующего работу многих органов. Происходит это посредством
соматотропин-рилизинг-гормона (СРГ, соматолиберин). Произведенный гипофизом СТГ
стимулирует гепатоциты печени вырабатывать инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1,
соматомедин), а уж ИФР-1 в свою очередь регулирует работу гипоталамуса, таким образом,
замыкая цепь. Опять мы сталкиваемся с очередной веселой троицей, повязанных друг с другом
круговой порукой и заправляющих важнейшим для организма процессом – ростом, увеличением в
размерах. СТГ, СРГ и ИФР-1– это три дирижера, три великих стратега, командующих общим процессом роста и решающим какого размера быть собаке. Гормоны поступают в кровь и вместе с
током крови доходят до каждой клеточки организма, воздействуют на мембранные рецепторы и
заставляют клетки делиться.
Вроде бы все просто и понятно, но давайте все же присмотримся внимательнее к ходу этого
процесса. Для этого мы слегка поиграем с пространственно-временным континуумом и усадим
рядышком с новорожденным щенком его же самого, но уже выросшего и повзрослевшего.
Сравниваем: кожный покров в процессе роста увеличивался преимущественно в плоскости и
совсем немного в толщину; глазное яблоко практически идеальной сферической формы так и
увеличивалось равномерно по всем направлениям; ухо новорожденного щенка любой породы
напоминает по форме человеческий ноготь, далее растет только в 3-х направлениях - от черепа
вверх или вниз, в зависимости от постава и в стороны; трубчатые кости растут преимущественно в
длину и несколько меньше в ширину; кровеносные сосуды в длину и т.д. Разные ткани и органы
растут по-разному, по своему индивидуальному сценарию. Гомоны дают команду «Расти!» и
задают скорость роста, а многочисленные факторы роста на местах объясняют клеткам, как им
расти, в каком направлении.
Секретируются ФР самими же клетками, а вот воздействовать они могут как на свою клетку-
родительницу, так и на другие клетки. Таким образом, факторы роста согласовывают процессы
роста разных тканей.
Опять посмотрим на нашего подопытного щенка – как росли его конечности? Рост трубчатых
костей во весь период четко совпадал со скоростью роста прикрепленных к костям мышц. Не
отстал и рост кожных покровов, покрывающих мышцы. Согласованность действий ФР ни в коем
случае не является генетически зависимым процессом. В противном случае, если бы какой-то
собаке достались гены, заставляющие активно расти трубчатые кости, а вот гены, активирующие
рост мышц и кожи конечностей оказались слишком медленными, то зрелище получилось бы не
для слабонервных – вылезшие наружу кости, разорванные мышцы и кожа. Взаимопонимание и
взаимовлияние складывается в процессе «общения» факторов роста. Благодаря этому, даже если
предприимчивый маленький кобелек исхитрится повязать крупную суку, никаких монстров для
кунсткамеры от этого не родится. Это будут собаки некоего среднего размера, возможно
недостаточно гармоничного строения, но уж точно не получится на огромном теле дога крошечной
головы таксы. Ни естественным скрещиванием, ни с помощью генной инженерии нельзя
присобачить цвергпинчеру овчарочьи уши, бладхаунду хвостик мопса, а к бедру чихуахуа
прикрепить голень мастифа.
Условная схема роста может быть представлена в следующем виде:


Рисунок 13

Закольцованные гормоны и факторы роста стоят насмерть, не позволяя своим товарищам
нарушить идеальную гармонию окружности. Если даже произойдет мутация в одном из ФР, то
остальные факторы либо удержат своего модифицированного коллегу в прежних рамках, либо поддадутся его мощному напору и растянут или сузят свое кольцо. А когда происходит вязка
партнеров значительно отличающихся размерами, то разномастные ФР, долей случая собравшиеся
в одном организме, не станут тянуть одеяло каждый на себя, уродуя идеальную форму, а на самом
деле – уродуя организм животного. Посовещавшись, они придут к консенсусу и выстроят
среднеарифметическое кольцо.
Даже если вы захотите далее поэкспериментировать с этим пометом и повяжете между собой
сибсов, то вы не получите расщепления в потомстве на гигантов и миниатюру, как этого можно
было бы ожидать исходя из законов Менделя. Это будут опять собаки среднего размера, хотя
разброс в росте получится гораздо больший, чем при вязке двух собак такого же размера, но
принадлежащих к устоявшейся породе.

Но это еще не все функции ФР. Кроме регулировки процессов роста, эти белки обеспечивают
согласованность действия иммунной, эндокринной и нервной систем. Нервная система – это
собственно мозг и сеть нейронов, пронизывающих все тело. Нервная система координирует
деятельность всех систем организма и обеспечивает возможность реализации психических
процессов: мышление, память, эмоции. Эндокринная система состоит из ряда желез и является
основной регулирующей системой, контролируя и интегрируя деятельность внутренних органов,
посредством вырабатываемых гормонов. Иммунная система, состоящая из селезенки, костного
мозга, лимфатических узлов, служит защитной системой и обеспечивает устойчивость организма.
Вряд ли кто-то сомневался в том, что три эти системы связаны. Мы отлично знаем, что стресс
может снизить иммунитет, а изменения в работе половых желез влияет на поведение, эмоции и
даже на интеллект. Но информация о том, что связными работают именно факторы роста,
позволяет нам понять - как каждый из более чем 200 тысяч белков в организме (и 20 тысяч их
кодирующих генов), будь то иммунный белок или вообще пищеварительный фермент, могут
косвенным образом повлиять на деление клеток, а, следовательно, и на фенотип.

Также мы можем проследить связь между типом конституции и типом высшей нервной
деятельности. Редкий собаковод не знаком с учением Павлова, и не отбарабанит как таблицу
умножения 4 типа - 4 темперамента. Но задавались ли вы хоть раз вопросом: а почему именно так
они связаны? И почему подобная зависимость наблюдается во всех породах собак, не смотря на
заметные генетические различия? Да что там собаки, учение Павлова оказывается справедливым и
для остальных видов млекопитающих, в том числе и человека. Если мы посмотрим через прицел
факторов роста, то сможем объяснить связь: ФР, стимулирующие рост костей вширь сверх
«сангвинической нормы», также оказывают тормозящее влияние на процессы в нервной системе. И
наоборот – те ФР, что стимулируют рост скелетных костей больше в длину и меньше нормы в
ширину, стимулируют скорость процессов в нейронах.

Нельзя не восхититься в очередной раз великой мудрость природы, так удачно все устроившей.
И это отнюдь не случайность. Более мощное и сильное животное не должно легко впадать в
состояние гнева, чтобы не быть источником опасности для своих сородичей. Сухой и облегченной
особи можно пробиться в жизни только за счет высокой скорости реакций, напора и агрессии. А
слабым и нежным особям ни к чему ни сильное возбуждение, ни чрезмерное торможение, им будет
легче выжить, если соплеменники как можно меньше станут их замечать.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Мутации в ФР чаще всего являются породообразующими мутациями. Собака – прямой потомок
волка и до того, как начался процесс образования разнообразных пород, все первобытные собаки
были окрасом и экстерьером похожи на своего прародителя и на некоторых современных лаек. Как
древнее человечество выводило новые породы собак, мы хоть и не видели своими глазами, тем не
менее, можем описать с высокой степенью точности. Когда у собак происходили те или иные
мутации, то мутантные особи отбирались и вязались друг с другом или схожими животными;
носители нового признака шли в разведение далее, а неудачные особи отсеивались. Так
постепенно новый признак закреплялся в ограниченном поголовье, которое с некоторой натяжкой
можно назвать породой. И только в такой последовательности, а вовсе не как представляют себе некоторые собаководы: какой-то талантливый селекционер задумал получить собак с укороченной
мордой, затем стал хитроумным способом подбирать пары обычных длинномордых собак и вдруг
чудесным образом родилось желаемое. Или надоело человечеству до тошноты унылое
однообразие в окрасах собак – все зонарные да зонарные, захотелось черных, рыжих, белых,
коричнево-подпалых. Поднатужилось человечество и «вывело» новые окрасы. Даже сейчас
некоторых собаководов пробирает дрожь восторга в случаях, когда в каком-то заморском
питомнике местные «мичурины» вдруг «выводят» собак нового для породы окраса. На самом деле
не нужно никаких сверхчеловеческих мыслительных способностей, чтобы повязать таксу со
спаниелем, а потом выдавать потомков этих метисов кремового окраса за чистокровных такс.

Аналогично и в других породах.

Человек не может создавать гены или индуцировать нужные мутации в них. Мы можем только
использовать накопившиеся за тысячелетия мутации и комбинировать их определенным образом.
И хотя пород на сегодняшний день уже около 500, но породообразующих мутаций на самом деле
не так уж много.

К породообразующим мутациям относятся:

1) Мутации, влияющие на размеры – миниатюрность и гигантизм.
На сегодняшний день известна одна из мутаций, благодаря которой мы имеем некоторые
миниатюрные породы. Как и следовало ожидать – это мутация в стане «стратегов», а конкретно в
ИФР–1. Как ни странно, этот же мутантный ген обнаружили и у ротвейлеров, которых даже самая
изощренная логика не поможет приписать к той-породам. Если бы мы не познакомились ранее с
круговой порукой факторов роста, то ничего бы не оставалось, как опять поминать нехорошими
словами генетику. А так, мы можем наглядно убедиться в могуществе договора между всеми ФР,
действительно, даже мутация не позволит уменьшить породу, если все остальные участники
договора будут иметь иное мнение по этому вопросу.
Факторы, влияющие на увеличение размеров собак пока неизвестны. Возможно, гигантизм
собак, а также и некоторые формы миниатюрности связаны не только с мутациями, но и с разным
количеством копий генов.
О вариациях числа копий генов пока не упоминалось, а это, между прочим, еще одно
интереснейшее явление, серьезным образом влияющее на формирование организма. Многие гены
в ДНК встречаются не в единственном числе, а имеют дубли. Чем больше количество копий гена,
тем выше экспрессия белка, тем значительнее влияние на фенотип. У человека целых пять генов
СТГ, плюс альтернативный сплайсинг и благодаря этому в крови присутствуют сразу несколько
изоформ гормона. Это облегчает и специализацию в воздействии на разные ткани и дает
достаточно приличные вариации в росте у людей безо всяких там мутаций.

  2) Мутации, влияющие на рост костей черепа.

Выделяют три основных градации:

Мезокефалия или среднеголовость - умеренно длинный и широкий череп. Для собаки это
формы близкие к волчьему и лайкоидному черепу.

Брахицефалия или короткоголовость, особая форма головы с относительно слабым развитием
продольного диаметра и большим поперечником из-за преждевременного закрытия венечного
(коронарного) шва.

Долихоцефалия, или скафоцефалия - узкий череп, вытянутый спереди назад. Развивается из-за
слишком раннего окостенения стреловидного (саггитального) шва.

Есть так называемый закон Вирхова, который гласит, что при преждевременном заращении
костного шва происходит компенсаторный рост костей параллельно к его оси.
Но кроме этого у собак есть еще довольно-таки специфическая форма головы,
распространенная у охотничьих пород – спаниелей, гончих, легавых. Возможно, такая форма
вызвана преждевременным закрытием других швов, скорее всего боковых.

Существует также характерная для всех той-пород округлая голова со слабо развитыми
челюстями и это, скорее всего, следствие недостатка СТГ в организме, так как подобные
изменения формы черепа наблюдаются в других породах, когда вдруг рождается щенок намного
мельче, чем обычный представитель породы.
Брахицефалия в кинологии традиционно связывается не сколько с широким черепом, столько с
укороченной мордой. Но при закрытии коронарного шва морда должна укоротиться
автоматически. Представьте себе череп лайки в виде латексной маски из магазина смешных
ужасов. Коронарный шов проходит между лобной и теменной костью близко к линии ушей.
Возьмем за края этого шва – это область скул, и растянем маску в ширину – длина черепной
коробки уменьшится, ширина увеличится и на фронтальном срезе череп приобретет слегка
округлую форму. Но также растянется в ширину и уменьшится в длину морда, хотя мы ее даже
пальцем не коснулись. Заодно посмотрим и на то, как изменится форма глазницы – вместо
овального косо расположенного отверстия получится круглое и прямо посаженное. Вот так одним
легким движением мы трансформировали сложнейшую объемную конструкцию и изменили
десятки характеристик, которые мы называем признаками.
Но это еще не все, теперь сопоставим ширину черепа с шириной корпуса. Нельзя не заметить,
что существует прямая зависимость одного от другого. Все брахицефальные собаки достаточно
ширококостны и обладают объемной грудной клеткой. Мезоцефальные породы имеют
нормостеническое телосложение, а у долихоцефалов вытянутое астеническое строение. Вот так-
так – закрылся преждевременно один черепной шов и не только череп, но и всю собаку вдруг
растянуло вширь или ввысь.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Удивительно это будет до тех пор, пока мы будем оперировать сугубо медицинскими
понятиями. С точки зрения молекулярной биологии заращение костного шва и компенсаторный
рост костей параллельно к его оси означает изменения в факторах роста, задающих направление
деления клеткам плоских костей черепа. Схематично можно изобразить в следующем виде.

Рисунок 14

Есть исходная геометрическая фигура – круг. Для того чтобы в процессе роста круг сохранил
свою форму, он должен расти равномерно по всем направлениям.

Векторы силы, выполняющие в нашем случае роль факторов роста, должны быть равны (рис. 14, а).

Теперь представим, что часть ФР, действующих в вертикальном направлении, вдруг поменяли пространственную ориентацию и стали стимулировать рост в горизонтальном направлении. Вместо круга получится овал, с горизонтальной большой осью и малой вертикальной – аналог брахицефального черепа (рис. 14,б).

Изменим ориентацию горизонтальных ФР и получим аналог долихоцефального черепа (рис. 14,в).

Пока нельзя сказать каким образом ФР плоских костей черепа влияют на рост остальных костей
скелета. Возможно самым непосредственным – это один и тот же ФР, присутствующих во всех
костях и естественно, мутация в нем приведет к одинаковым изменениям в росте костной ткани. А
может через ту самую круговую пороку факторов роста, когда изменение в одном белке должны
обязательно либо быть поддержаны остальными белками, либо запрещены. Независимо от того,
каким путем согласуются процессы роста плоских и трубчатых костей, результат, как говорится,
налицо: не бывает собак с широкой массивной головой и легким астеническим телом, как не
бывает и мощных крепышей с утонченной длинной головой. Также невозможно к широкой и
короткой черепной части приставить длинную морду, а к долихоцефальному черепу укороченные
челюсти. И это прекрасно доказывается примерами межпородных вязок собак принадлежащих к
разным типам. Как и в случае с межразмерными вязками – получается некий усредненный тип.

Но все же можно найти несколько примеров, на первый взгляд, не согласующихся с
выстроенной закономерностью. Пример первый: ротвейлер и боксер имеют приблизительно
одинаковые размеры, головы у ротвейлеров заметно шире, чем у боксеров, но при этом и
телосложение гораздо мощнее, что пока вписывается в предложенную модель. Морда у ротвейлера
коротковата, что также пока не опровергает теорию. Вот только у ротвейлера отсутствует
характерная для боксера вздернутость морды, вызванная специфическим искривлением лицевых
костей. В этом нет ничего удивительного, это означает лишь, что у боксеров, бульдогов, пекинесов
и пр. наблюдается дезориентация ФР и в лицевых костях, что приводит к их деформации в
процессе роста.

Пример второй: японский хин имеет ярко выраженный брахицефальный череп, а тело либо
нормостеническое, либо вообще – астеническое. Но если мы посмотрим на ширину черепной
коробки хина, то отметим, что голова у него вовсе не так уж и широка. У собаки с обычной
головой и с таким же точно телосложением, ширина черепа была бы соразмерной. По-видимому, у
хинов отсутствует компенсаторный рост черепа в ширину при прекращении роста в длину. ФР не
меняют направление, а вообще прекращают работать (рис. 14, г).

Пример третий: бультерьер на массивном, широком теле носит достаточно длинную голову.
Однако назвать такую голову долихоцефальной никак невозможно. Голова бультерьера достаточно
широка, а, кроме того, еще и наблюдается аномальное разрастание лицевых костей в высоту.
Достаточно специфическое сочетание нескольких «потерянных в пространстве» ФР. Но все же не
на столько они оказались потеряны, чтобы совсем не сообразить, что под такую массивную голову
нужно обязательно соответствующее тело, что и было с успехом реализовано остальными ФР.

3) Хондродистрофия (ахондроплазия, коротконогость) – нарушение роста трубчатых костей
конечностей. Вызвана мутацией в рецептора фактора роста фибробластов - FGFR3, который
отвечает на воздействие факторов роста и контролирует производство протеина на поверхности
клеток хрящевой и костной тканей.
Есть много коротконогих пород собак и по ряду косвенных признаков можно предположить,
что это разные мутации. По крайней мере, коротконогость у такс явно не та, что у терьеров или
пекинесов. Данная аномалия встречается не только у собак, но и у многих домашних и диких
животных, а также и у человека. Притом у людей где-то в 85% случаев это все новые мутации, что
указывает на исключительную неустойчивость данного гена. Можно не иметь в роду
хондродистрофиков и родить младенца с такой аномалией. Справедливо это и для собак. Не так уж
уникальны случаи, когда от нормальных длинноногих собак рождался щенок с хондродистрофией.
Конечно, если в облике такого щенка замечены черты одной из коротконогих пород, то виновата
тут не мутация, а владелец разиня. Но если щенок яркий представитель своей породы и лишь
длина лап не соответствует норме, то, вне всякого сомнения – это генетическая мутация.

К счастью, эти мутации чаще всего доминантные, а значит можно уверенно полагать, что
мутация произошла при формировании половой клетки или на ранней стадии эмбриогенеза, и
родители не являются носителями неблагополучного гена в рецессиве. Но, на всякий случай,
учитывая коварство и неустойчивость данного гена, следует обращать внимание – не родится ли
далее по линиям обоих производителей еще раз такой же щенок. Это будет означать, что в породе
возникла неприятная рецессивная мутация.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
4) Бесшерстность – мутация в гене FOXI3 – фактор,
контролирующий на эмбриональной стадии развитие клеток, из которых впоследствии формируются волосы и зубы.
Так что FOXI3 одним выстрелом убивает сразу двух зайцев. Отсутствие зубов у голых собак это не следствие так называемого сцепленного наследования, когда два гена располагаются рядышком в хромосоме, а результат одной-единственной мутации в одном гене.
И надо сказать спасибо, что эта мутация затрагивает лишь тот пул стволовых клеток, который превращается в зубы и шерсть. Да и то лишь у гетерозиготных особей. У гомозигот по мутантному аллелю нарушения эмбриогенеза настолько
серьезные, что зародыши погибают.
Исходя из этого, можно посоветовать тем заводчикам, которые все еще настойчиво пытаются
«вывести» полнозубых голых китайских и мексиканских собак, направить энергию на решение реальных проблем. В крайнем случае, если уж так сильно хочется зубов, можно позаимствовать ген бесшерстности у американских голых терьеров. Это совершенно другая мутация, влияющая на какой-то другой белок, способный убить волосяной фолликул, но только лишь фолликул, а не другие клетки. Аналогичная мутация есть и у кошек – голые коты имеют полную зубную формулу.

5) Переразвитый кожный покров.
Встречаются у бассетов, бладхаундов, шарпеев и др. По бассетам и бладхаундам пока сведений нет. Известна только причина, украшающая складками
шарпеев - мутация в гене HAS2 (гиалуронат-синтаза).
Гиалуронат-синтаза – белок клеточной мембраны, синтезирует гиалуроновую кислоту (ГК) – важнейший и интереснейший биополимер, входящий в состав многих тканей.
В коже ГК принимает активное участие в регенерации ткани и стимулирует деление клеток кожного покрова.
Будучи основой внеклеточного матрикса ГК поддерживает архитектуру тканей. Входит в состав стекловидного тела (глаз).
Создает оболочку хрящевых клеток – хондроцитов.
Главный компонент синовиальной жидкости суставов.

Стоит перечитать список и сразу становится понятно, что муциноз кожи – это не
сопутствующее заболевание шарпеев, а собственно то, что делает их шарпеями. Муциноз - отложение в коже муцина – желеподобного вещества, состоящего преимущественно из гиалуроновой кислоты. Избыток ГК как раз и создает складчатую кожу – породную особенность шарпеев. Также становится понятным, почему шарпеи склонны к отекам суставов и морды. И даже склонность к различным глазным заболеваниям: глаукома, смещение хрусталика, дисплазия сетчатки.
HAS2 не двух зайцев подстрелил, а целое стадо.
В свете этих данных борьба за чистоту породы от перечисленных заболеваний превращается в фарс.

6) Форма хвоста.

Хвосты у собак демонстрируют богатое разнообразие форм: прямые
(поленом или прутом); изогнутые (саблевидные, серповидные); с крючком на конце; кольцом, двойным кольцом, куцехвостость.

Куцехвостость – уменьшение, искривление хвостовых позвонков, скорее всего связана с архитектурными генами hox12 и hox13, работающими в той части эмбриона, которая в дальнейшем станет хвостом. Это могут быть мутации и в самих этих генах, и в регулирующих их последовательностях.

Остальные формы хвостов не связаны с изменением строения позвонков. Даже у собак,
имеющих хвост кольцом, позвонки абсолютно нормальны. Изогнутость хвост приобретает из-за генетически обусловленных изменений в строении связочного аппарата хвостового отдела позвоночника. Связки плотно спаяны с телами позвонков и их функция состоит в контроле диапазона, в котором разрешено сгибаться позвоночному столбу.
Следует отличать индивидуальную особенность некоторых собак – слишком высоко нести хвост, причиной тому излишний тонус хвостовых мышц.

7) Форма ушей.
Как бы ни странно это прозвучало, но уши у собак отличаются только по длине
и плотности хрящевого полотна. Вне всякого сомнения – это признаки, напрямую зависящие от каких-то факторов роста.
Постав ушей, так же как и глаз, зависит исключительно от формы черепа.
Где слуховое отверстие в черепе – там и окажется ухо. Будет ли ухо стоячим или висячим зависит в первую очередь от постава.
Слишком низко, намного ниже линии лба, посаженное ухо всегда
будет висячим. Ему физически просто некуда подняться вверх, мешает череп. Уши,
расположенные на линии лба или немного ниже будут стоячими или висячими в зависимости от размера уха и качества ушного хряща.
Небольшое, высоко посаженное, но тонкое и мягкое ухо фокстерьера повиснет на основании хрящей.
Имеющие достаточную плотность хряща, уши дога и добермана упадут исключительно по причине излишней длины. Если купировать уши щенкам этих
пород, убрав излишек массы, то они запросто превратятся в стоячие.

Остался еще один показатель – форма уха.
Уши у собак бывают треугольные и закругленные,
но форма зависит лишь от длины уха, а не от дополнительных факторов. Относительно короткое ухо всегда будет треугольным, по мере увеличения относительного размера уха, треугольник начинает терять симметричность и плавно переходит в закругленную, лопухообразную форму.
Не бывает коротких лопухообразных ушек и не бывает слишком длинных заостренных треугольных ушей.

Треугольники ушей отличаются между собой – равносторонние, равнобедренные. Форма треугольника зависит от ширины основания и высоты.
Высоту определяют факторы роста, заставляющие клетки хрящевой ткани делиться с заданной интенсивностью,
а вот ширина уха зависит от морфологических изменений височной кости (опять таки под воздействием ФР), на которой располагается ухо.
Так называемое, полукруглое ухо чау-чау на самом деле имеет треугольную форму, просто при таком соотношении высоты треугольника и ширины его основания, ребра располагаются под острыми углами, и получается фигура похожая на полукруг. Стоит какому-то чау отрастить себе ушки подлиннее, как сразу же они превращаются в обычные треугольники.
Требование стандарта к форме ушей, по сути своей является требованием к длине уха. Просто термин «излишне длинные» можно истолковать как угодно, а вот указание формы уха получается более надежным ограничителем злоупотреблений.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
8.) Тип шерстного покрова.

У собак наблюдается великое разнообразие и по длине шерсти, и по жесткости, прямые и кудрявые, наличие или отсутствие подшерстка, характер оброслости по
телу.
На сегодняшний день известны три гена — RSPO2, FGF5 и KRT71, мутации в которых влияют на рост шерсти.
От гена RSPO2 зависит, будет ли собака брудастой, вырастут ли у нее «усы» и «брови»;
FGF5 отвечает за длину шерсти;
KRT71 — за курчавость.
Разнообразные комбинации их определяют около 95% типов собачьей шерсти.

Белок R-spondin 2 (RSPO2) регулирует формирование органов энтодермального происхождения: кишечник, легкие, трахеи, а также и волосяные фолликулы.  К счастью, мутация произошла не в кодирующем экзоне, а в интроне и собаки получили лишь бородку и усы, благополучно избежав серьезнейших пороков развития внутренних органов, что неизбежно происходит при более серьезных мутациях в RSPO2.

Белок FGF5 еще один фактор роста фибробластов. Мутация в этом гене продляет фазу роста волос (анаген).
Но не только на рост шерсти влияет данный протеин, он обнаруживается в
различных тканях во время эмбрионального развития. Потому в тех породах, где существуют длинношерстные и короткошерстные разновидности неизбежны некоторые отличия в экстерьере между ними. Экспертам и заводчикам следует это знать, не делить разновидности на «главную» и «второстепенную», «более породную» и «метисов», не требовать и не пытаться достигнуть полной
идентичности собак с разными типами шерсти.
Любопытно, что афганские борзые, обладающие особенно длинной шерстью, не имеют мутации в FGF5. Так что нас ждет обнаружение еще одного гена, влияющего на рост шерсти.
Кудрявая шерсть у собак связана с изменением структуры кератиновых волокон, из которых состоят волосы.

9) Ридж.
Специфический узор на спине у родезийских и тайских риджбеков получается
благодаря дублированию длинного участка ДНК, на котором расположились 4 гена: FGF3, FGF4, FGF19, ORAOV1.
Эти белки из семейства ФР регулируют в эмбриогенезе миграцию клеток нервного гребня. Также все эти белки связаны с канцерогенезом и относятся к группе онкогенов.
Мы уже знаем, что увеличение копий генов усиливает экспрессию белка, в данном случае это приводит к нарушению развития эпидермиса вдоль хорды.

При незначительных нарушениях меняется лишь пространственная ориентация волосяных фолликулов и шерсть начинает расти в нестандартном направлении. Между прочим, подобное встречается и у собак других пород, но в гораздо менее выраженной форме – маленькие в 1-3 см. риджи, и это не связано с вышеуказанной мутацией, скорее всего это мелкое нарушение в передвижении эктодермальных клеток в эмбриональном периоде.
При более серьезных отклонениях происходит хаотичное и непредсказуемое перемещение клеток различных тканей, что вызывает крайне неприятную аномалию - дермоидный синус.
Дермосинус представляет собой канал в коже, иногда доходящий до позвоночного столба. В полости дермосинуса встречаются волосы, жировая ткань, чешуйки эпидермиса. Доказано, что дермосинус не просто сопутствует риджу, но и частота его появления связана с экспрессией генов.
У гомозиготных по вышеуказанной мутации особей вероятность образования синуса гораздо выше, чем у гетерозиготных.
Дермоидный синус встречается и у собак без риджа, но в других породах это исключительно редкое явление. Удивляться этому не нужно – мало ли какие причины заставили группу стволовых клеток нарушить заданный маршрут и потеряться в дебрях организма.
Бывают кисты и из других зародышевых листков, и даже сложные, состоящие из элементов всех трех видов экто-, эндо- и мезодермы, которые также никак не связаны с этой мутацией.

10) Окрас.

Также является породообразующим признаком. Есть породы, особенно в группе
гончих, которые отличаются одна от другой практически только одним окрасом. Мутаций, влияющих на окрас очень много, рассматривать их следует только в комплексе, потому нет возможности в рамках лекции подробно разобрать все эти гены и белки.
Перечислю в общих чертах.
Среди окрасообразующих, есть мутации влияющие на процесс миграции стволовых клеток предшественников меланоцитов; есть мутации в мембранных белках, в том числе и в рецепторах; есть мутации в белках воздействующих на рецепторы (лигандах); в транспортных белках, осуществляющих перенос как готовых пигментных гранул, так и компонентов для их изготовления; в белке полимеризаторе; в сигнальных белках.



Вот, собственно, и все.
На первый взгляд совсем не много, но если комбинировать все эти мутации в разных сочетаниях, то этого вполне хватит на создание нескольких сотен достаточно оригинальных пород.
Лишь несколько породообразующих признаков являются следствием
мутаций связанных с нарушениями эмбрионального развития.
Остальные прямо или косвенно связаны с факторами роста. Даже мутация в HAS2. Гиалуронат-синтаза сама хоть и не относится к ФР, но управляющий сигнал получает непосредственно от факторов роста TGF-b и PDGF.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Ну и, поскольку уж речь зашла о факторах роста, то давайте попробуем порассуждать о том, как
ФР могут повлиять на появление такой неприятной аномалии как дисплазия тазобедренного
сустава (ДТС).
 О дисплазии на сегодняшний день написано несметное количество статей,
проведено множество исследований. Известные кинологи и ветеринарные медики сходятся во мнении,
что причин для развития ДТС может быть несколько: генетические мутации;
гормональные нарушения; недоразвитые сухожилия и слабая мускулатура таза; прямой постав
бедра; растянутый формат; высокая скорость роста и избыточный вес; несбалансированное
питание; чрезмерные физические нагрузки; травмы; воспалительные заболевания суставов и пр.

Трудно с этим не согласиться. Мутации в белках, связанных с кальциевым обменом в организме
запросто могут привести к дисплазии. Гормоны, регулирующие кальциевый обмен тоже важные и
нужные участники процесса. Любые механические воздействия на молодой не окостеневший
сустав могут привести к разрушению хрящевой и костной тканей. Сустав методом фотосинтеза из
воздуха не создашь, потому в миске щенка должен присутствовать полный набор
«стройматериалов» для размножения клеток костной ткани.

Все щенки рождаются со здоровыми суставами, и лишь к 12-18 месяцам развиваются
отклонения от нормы, то есть изменение происходит в процессе роста, а кто заправляет всеми
процессами роста в организме, мы уже знаем.

Теперь обратимся к статистике по частоте ДТС в разных породах собак. К сожалению, нет
возможности привести полный список, но он доступен всем пользователям интернета на сайте
Ветеринарной Ортопедической Организации (OFA). Если вы просмотрите список от начала до
конца, то согласитесь, что тяжелые ширококостные породы располагаются преимущественно в
верхней части списка, к средине их становится все меньше, а в конце списка в основном
обосновались, стройные и высоконогие породы. Позиции пород, на первый взгляд не
вписывающихся в выявленную закономерность, можно объяснить исходя из многообразия причин
вызывающих ДТС, например, три мелкие породы - английский бульдог, мопс и французский
бульдог, не смотря на свой небольшой вес, относятся к «широким» брахицефальным породам, да
еще и имеют практически вертикальное бедро, при котором головка бедра просто не может
правильно расположиться в вертлужной впадине. Но есть в этом перечне и труднообъяснимые
пункты - достаточно высокий процент дисплазии у всех сеттеров. Возможно, в этих породах
решающими являются другие факторы из представленного.
Даже в обнаруженной закономерности есть определенные нестыковки, почему-то у намного
более крупных и тяжелых немецких догов процент нарушений гораздо ниже, чем у золотистых
ретриверов или ротвейлеров.

 Однако этому можно найти объяснение.

Давайте рассмотрим строение бедренной кости.
Эта кость, как и все трубчатые, кости скелета, состоит из двух частей -
трубчатая цилиндрическая средняя часть (диафиз) (рис. 16), и утолщения на концах (эпифизы) (рис. 15).
В щенячьем возрасте диафиз отделен от эпифиза метаэпифизарным
хрящом и рост трубчатой кости в длину обеспечивается этой самой метаэпифизарной хрящевой пластинкой.
Фактически, диафиз и эпифиз растут и развиваются отдельно друг от друга, лишь когда
хрящевая пластинка истончается и исчезает, кость сливается в единое целое и рост ее в длину заканчивается.
Диафиз и эпифиз имеют различное строение.
В зависимости от положения костных пластинок различают - губчатую и компактную костную ткань.
Трубчатая часть кости состоит преимущественно из компактного плотного вещества.
Снаружи компактная костная ткань покрыта надкостницей, а внутренний слой переходит в губчатое вещество.
Внутри кости находится полость, заполненная костным мозгом.
Эпифиз состоит из большого количества рыхлого губчатого
вещества, покрытого тонким слоем компактной костной ткани.
Вместо надкостницы, наружный слой эпифиза формирует гиалиновый хрящ.

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.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever

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
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.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
                            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.

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).

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.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
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
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 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.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
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.

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 Сьюэл Райт 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:


где
Fx - коэффициент инбридинга пробанда, %;
n, ni — ряды родословной;
fa — коэффициент инбридинга для общего предка.

Есть варианты формулы со степенью (n+ ni +1) и (n+ ni –1), это в зависимости от того, как считать количество рядов в родословной – до самого пробанда (-1), или до его родителей (+1), математически это равноценные варианты.

Не скажу, что формула плоха. Но! (и это очень большое но) она совершенно не годится в той
области, где ее сейчас применяют. Дело в том, что в те времена, никто не знал точно, что же
именно является физическим носителем наследственной информации и каким образом происходит
передача этой информации от родителей потомству. До открытия ДНК оставалось еще 3
десятилетия. Возможно, и, скорее всего, что Райт считал гены дискретными, не связанными друг с
другом частицами, присутствующими в клетке и потому они равномерно перемешиваются при
слиянии двух половых клеток. Потому как его формула замечательно описывает процессы
смешивания мелких сыпучих веществ и жидкостей.
Давайте рассмотрим на примере. Пусть генами у нас будут кристаллики сахара. Соматическая
клетка с полным набором генов будет соответствовать 100 граммам сахара, а половая клетка с
половинным набором – 50г. Далее отдельные порции сахара окрашиваем в разные цвета.

Смешивание = спаривание.

1 этап.  Берем 50г синего сахара (отцовская половая клетка) и тщательно перемешиваем с 50г
красного сахара (материнская половая клетка). В результате получаем «щенка» с полным
«генотипом» – 100г смеси синего и красного. Издалека выглядит как фиолетовый, вблизи видны
синие и красные компоненты, т.е. щенок имеет и признаки своих родителей и в то же время
отличается от них. Это щенок имеет 50% генов от папы и 50% от мамы.

2 этап.   Наш щенок вырос и тоже стал продуцировать половые клетки, содержащие половинный
набор генов, т.е. делим полную порцию пополам, отсыпав 50г сине-красной смеси. Теперь
соединяем эту половую клетку с половой клеткой другой собаки, допустим зеленого цвета. В
результате мы получаем 100г смеси, где 50% зеленого, 25% синего и 25% красного песку. Синий и
красный для этого щенка дед и бабка.

3 этап.    Опять отсыпаем 50г сине-красно-зеленой смеси и теперь смешиваем с 50г желтого сахара.
Получаем смесь, где 50% желтого, 25% зеленого, 12,5% синего и 12, 5% красного. Синий и
красный – прадед, прабабка.

На протяжении 3 этапов мы проводили не родственное скрещивание, но теперь нам захотелось
сделать инбридинг и повязать 3-ью с ее синим прадедом.

4 этап.   50г этой пестрой смеси смешиваем с синим сахаром. Получаем: 56,25% синего,
25%желтого, 12,5 зеленого, 6,25% красного. Синий – одновременно и отец, и прапрадед; красный
- прапрабабка.

Мы знаем, что особь получает по 50% генов от отца и матери, но в этом случае отец является
еще и прапрадедом и потому считается, что у него к отцовским 50% еще прибавляется остаток в
6,25%, который остался в материнской смеси. Вот эти 6,25% и являются коэффициентом
инбридинга – это то количество кристалликов сахара, которые совпадают в этой смеси не только
по цвету, но и по форме кристалликов. Применительно к собакам мы говорим, что это количество
генов, находящихся в гомозиготном состоянии.

А теперь пересчитаем КИ для этого случая по формуле Райта.
Считаем ряды от синего до родителей пробанда:

3 + 0 + 1 = 4;
(1/2)4 = 1/16 = 0,0625;

синий не инбредный, потому fa=0
0,0625 х (1+0)100 = 6,25%.

Все совпадает. Еще бы не совпасть, ведь мы допустили грубейшую ошибку в самом начале –
предположили, что гены не связаны друг с другом и комбинируются независимо.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Но, как известно, гены последовательно соединены в линейные цепочки - хромосомы. А,
кроме того, все высшие организмы, размножающиеся половым путем, имеют двойной набор
хромосом. Давайте возьмем упрощенный пример, когда животное имеет лишь 3 пары хромосом.
Предположим что в первой хромосоме сосредоточено 70% генов, во второй – 20%, и в третьей – 10%.

Рисунок 19                 

Теперь перейдем к этапу №2. С сахаром было все просто – отсыпали 50г и всего делов то. А вот
в этом случае, оказывается, есть несколько вариантов получения половых клеток. Имеющийся
набор хромосом можно разделить напополам 4-мя способами, получив при этом 8 оригинальных
вариантов (рис. 20).
     
Рисунок 20                                                                                               Рисунок 21


При вязке этих 8-ми особей с зеленым мы можем получить потомков со следующим генотипом (рис. 21).
Согласно опытам с песком и формуле Райта, на этом этапе каждому потомку достается по 25%
генов от его деда и бабки. Давайте посмотрим, сколько же их досталось на самом деле:
1й - 50% от деда, 0% от бабки.
2й - 0% от деда, 50% от бабки.
3й - 45% от деда, 5% от бабки.
4й - 5% от деда, 45% от бабки.
5й - 40% от деда, 10% от бабки.
6й – 10% от деда, 40% от бабки.
7й - 15% от деда, 35% от бабки.
8й - 35% от деда, 15% от бабки.

Не существует даже теоретической возможности разделить поровну гены деда и бабки между
половыми клетками, чтобы получить искомые 25% у внуков. Возможно, вы скажете, что я
специально так хитро задала длину хромосом, чтобы не получалось. Да, специально! Но только
лишь по той причине, что такая разница между хромосомами существует на самом деле. Конечно,
у собаки не 3, а 39 пар хромосом и генов около 20000 и возможно эти гены распределены по
хромосомам так, что существует возможность абсолютно или хотя бы приблизительно точного
разделения. Но ведь и количество разных вариантов распределения хромосом при 39 парах
несравнимо больше - 239, чем при 3 парах, и равное деление это всего лишь один или несколько
вероятных вариантов из этого множества. Так что на этом этапе мы можем лишь сказать, что
процент генов деда и бабки в геноме внуков колеблется в пределах от 0 до 50%, но точную цифру
мы никак не можем узнать или вычислить. И потому переходить к следующим этапам нет
никакого смысла.
Но это еще далеко не все. Давайте посмотрим на особь 1 и 2 с рис. 3, ведь фактически это
получились не внуки, а дети одного из предков: синего или красного, при этом каждый из них
совсем не родственен другому предку. А ведь рекомбинация и дальше будет происходить
подобным образом, и у сине-зеленого потомка, когда начнут вырабатываться половые клетки, то
1/8 их часть будет содержать 3 синие хромосомы, а у красно-зеленого будет такое же количество
чисто красных гамет. Получается, что и правнуки синего и красного могут также получить 50%
генов своих уже достаточно далеких предков, а это уже получается форменная чушь. Чтобы таких
чудес не случалось в реальности, природа предусмотрела дополнительную меру для более
активного перемешивания генов предков – кроссинговер. Я коварно ввела всех в заблуждение,
когда на рис. 2 изобразила полностью синие и красные хромосомы. На самом деле происходит
разрыв цепочек ДНК и обмен отдельными участками (см. рис. 18).
 Разрыв может произойти в любом месте ДНК, также возможны множественные перекресты и
обмены, а это означает, что количество вариантов перераспределения генов между двумя
гомологичными хромосомами, с учетом большой длины хромосом, стремится к бесконечности.
После кроссинговера вообще теряется смысл выражений «отцовская хромосома», «материнская
хромосома» - теперь каждая хромосома имеет и синие и красные отрезки.
Тот, кто знает математику, сейчас скажет, что элемент хаотичности, который вносит
кроссинговер, только на руку нам. Вышесказанная фраза «на этом этапе мы можем лишь сказать,
что процент генов деда и бабки в геноме внуков колеблется в пределах от 0 до 50%, но точную
цифру мы никак не можем узнать или вычислить», хоть и остается справедливой, но теперь
каждый вариант распределения из этого промежутка не равновероятны. Процесс наследования
генов от деда или бабки будет описываться кривой нормального распределения или кривой Гаусса
(рис. 22).

Рисунок 22

Согласно графику, вероятность того, что потомок получит 0 или 50% генов деда/бабки
стремится к нулю, а наибольшую вероятность имеет среднее значение для этого отрезка - 25%.
И что же это получается, что вычисленный по формуле Райта, коэффициент инбридинга хоть и
не точно, но с очень высокой степенью вероятности верен? А и опять нет!
Потому, что опять не учтены все физические параметры, описываемой системы. Мы
изначально предположили, что хромосома – это не просто цепочка последовательно соединенных
генов, но что она состоит только из генов. Однако это не так. В ДНК, состоящих из миллионов
нуклеотидов, гены встречаются с той же частотой, что и жизнь в пустыне Сахара. Геном собаки
пока не расшифрован, но если учесть, что в геноме человека лишь 1,5% нуклеотидов являются
кодирующими последовательностями (генами), а все остальное – мусорная ДНК, и что
человеческий геном самый замусоренный в сравнении с другими биологическими видами, то
можно приблизительно прикинуть, что у собак гены занимают 2, максимум 3% от общей длины
ДНК. Кроме того, гены распределены между хромосомами очень неравномерно. Есть богатые
генами хромосомы, а есть практически полностью мусорные.
Но и это еще не все – в геноме собаки есть множество генов абсолютно одинаковых для всех
представителей данного биологического вида. Плюс есть некоторое количество генов, которые
одинаковы в рамках одной породы (ген бесшерстности у голых собак, ген коротконогости у такс и
т.д.).
Так что еще в самом начале, играя с сахаром, мы допустили принципиальную ошибку,
окрашивая всю порцию сахара в один цвет. А нужно было в половинной порции 50г брать
приблизительно грамм 45 белого + 5г синего и смешивать с красно-белой смесью (45г белого + 5г
красного), белые кристаллы сахара – это одинаковые гены в геноме обеих собак, а вот синие и
красные – то, что их отличает. А хромосомы следовало бы изобразить в виде длинных белых
полосок, на которых изредка кое-где вкраплены синие или красные точки.
При таком малом количестве и такой разбросанности генов на необъятных просторах хромосом,
рекомбинация их при производстве половых клеток принимает совершенно непредсказуемый
характер. Вычислить, как разойдутся гены нельзя ни точно, ни с какой-то долей вероятности.
Ну и, наконец, последний фактор, вносящий свою долю погрешности. В формуле Райта не
учтено, что все гены представлены в геноме в виде аллельной пары и если предок, на которого
делают инбридинг, был гетерозиготен по определенному гену, то инбридинг может и не привести
к увеличению гомозиготности.

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Пример.
Пусть наш синенький на самом деле будет черненьким, в смысле окраса и будет нести
ген коричневого пигмента – Bb. При вязке с гомозиготным ВВ красным выстрелил сперматозоид с геном b, сине-красный потомок получился Bb и коричневый ген у него точно от отца. Потом мы этого сине-красного вязали с зеленым, который тоже оказался черным гомозиготным и, о чудо (хотя на самом деле никакое не чудо) опять сработала половая клетка с коричневым геном. То же самое повторилось и при вязке с гомозиготным ВВ желтым. Итак, мы получили правнучку синего с генотипом Bb и ген b без вариантов ей достался от прадеда. Потом мы сделали инбридинг, повязав пестренькую с синим, и в этом случае от пестрой участвовала яйцеклетка с геном b, а вот от синего в этот раз выступил сперматозоид с геном B.
В опытах с сахаром и в рисунках хромосом мы бы посчитали эту пару генов одинаково синими,
т.е. гомозиготными, а на самом деле это самая что ни на есть гетерозиготная пара.

Вывод: заниматься вычислениями КИ это бесполезное и бессмысленное занятие. Та информация,
которую нам дает этот коэффициент, можно высказать простыми человеческими словами:
инбридинг 1:2, 2:1, 2:2 это очень близкий инбридинг и не стоит его применять без архиважной
надобности, а также и не следует в пределах одной родословной накапливать слишком много
инбридингов на одних и тех же собак.
   Если тесный инбридинг такая неприятная вещь, то не стоит ли вообще от него отказаться и
даже запретить использовать в разведении? В этом есть рациональное зерно, однако не стоит
выплескивать вместе с водой и младенца. Даже от кровосмешения может быть польза. Кобеля,
которого известные специалисты оценивают как восходящую звезду, прочат большое будущее, а
владельцы невест заранее резервируют очередь на вязку, желательно бы проверить в близком
инбридинге. Далеко не все наследственные заболевания сейчас тестируются в лабораториях и если
удастся селекционным методом как можно раньше выявить наличие вредной мутации в геноме
кобеля, то это позволит избежать того колоссального вреда, который можно было нанести породе,
используя такого неблагополучного производителя. Второй плюс – щенки, полученные в тесном
инбридинге на выдающегося представителя породы, являются своеобразным хранилищем
генетических последовательностей своего предка. Да, сами они могут быть хуже своего
знаменитого родителя, но зато могут оказаться весьма ценными производителями.

Аутбридинг (неродственное разведение) – еще один незаслуженно обиженный метод
племенного разведения. Дурную славу получил из-за того, что в биологии понятие аутбридинг
имеет исключительно широкое толкование и подразумевает не только скрещивание животных, у
которых общие предки отсутствуют как минимум на протяжении шести поколений, но также
организмов принадлежащих к разным породам и даже видам. Сейчас некоторые породы собак
настолько генетически однородны, что у них аутбридинг может быть только формальный, а на
самом деле, в сравнении с дикими животными, это самый настоящий инбридинг и хорошо если
умеренный. Но есть также породы с не устоявшимся фенотипом, с заметно несхожими
внутрипородными типами. В таких породах аутбридинг следует применять с осторожностью, но
все равно применять. Иначе как сближать различные типы и добиваться стабильности в породе?
Кроме того, аутбридинг включает в себя ауткроссинг – метод подбора пары, при котором сука и
кобель принадлежат к разным заводским племенным линиям. Это очень важный этап в развитии
племенных линий, позволяющий обогащать линию новым генетическим материалом и привносить
в поголовье нужные и полезные признаки.
По методам разведения вроде бы все, но меня мучает совесть. Мыслимо ли это - взять и лишить
собаководов удовольствия высчитывать коэффициент инбридинга! Поэтому всем любителям
математики предлагаю адекватную замену - Закон Харди-Вайнберга.
Замечательный закон популяционной генетики, сформулированный в 1908 независимо
английским математиком Г. Харди и немецким врачом В. Вайнбергом. Закон утверждает, что в
теоретической идеальной популяции распределение аллелей будет оставаться постоянным из
поколения в поколение. Если численность популяции диплоидных организмов велика, если в ней
отсутствуют мутации, миграция и отбор по изучаемому гену, то частоты генотипов AA, Aa и aa в популяции остаются одинаковыми из поколения в поколение и связаны с частотами генов простыми соотношениям:

частота гомозигот       АА = р2
частота гетерозигот   Аа = 2рq
частота гомозигот       аа = q2
где А и а — аллели несцепленного с полом гена, p — частота аллеля А, q — частота аллеля а.

p2 + 2pq + q2 = 1 (100%)

Наверное, лишь редкие читатели смогли понять, но все не так страшно, если не ошибаюсь, это
уровень 5-го класса средней школы - квадрат суммы. Давайте рассмотрим практический пример, и
вы убедитесь, что ничего особо сложного в этих формулах нет. Представьте себе огромный
необитаемый остров, на котором живут черные и коричневые собаки в количестве 1млн. особей. И
вот мы такие умные и любопытные приперлись на этот остров, чтобы заняться научными
изысканиями. Взяли мы образцы тканей у каждой собаки и провели анализ ДНК по локусу В. И
обнаружили мы то, что и должны были обнаружить: у части собак оказался генотип ВВ, у других
Bb, у третьих – bb. Не поленились мы произвести и разнообразные подсчеты: 1млн собак, у каждой
по два гена в этом локусе, всего – 2млн. генов. Из них 1,4 млн. (70%) оказались В-генами, и 0,6млн.
(30%)– b-гены. Так вот закон Х-В как раз и утверждает, что это процентное соотношение будет
оставаться постоянным. Будет ли поголовье расти или, наоборот, уменьшаться, не имеет значения.
Единственное условие – поголовье должно оставаться многочисленным, так как при резком
уменьшении его, статистическая погрешность станет настолько велика, что ни о какой статистике
уже не может быть и речи.
Заодно мы посчитали и процентное соотношение особей с разными генотипами и оказалось что:

BB – 490тыс. – 49%
Bb - 420тыс. – 42%
bb - 90тыс. - 9%

Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
Все это занимательно и интересно скажете вы, но какой нам от этого прок? А польза есть.
Представьте себе, что нет у нас оборудования для проведения генетической экспертизы, да и
времени и средств такая экспертиза занимает очень много. Пользуясь формулой Х-В нам
достаточно было бы просто пересчитать - сколько на острове черных, а сколько коричневых собак.
Затем потратить всего лишь 5 минут на вычисления всех вышеприведенных цифр, вместо того,
чтобы корпеть месяцами за электронным микроскопом. Но самое главное, представьте, что речь
идет не об окрасе, а о какой-то наследственной болезни, которая передается простым аутосомно-
рецессивным способом (т.е. не связанным с полом), а остров – это порода, потому как каждая
порода живет и развивается в себе, отрезанная от остальных собак. Редкими случаями вливания
чужих кровей мы можем пренебречь. Пользуясь формулой, мы можем прикинуть приблизительное
количество носителей мутантного гена в поголовье.

Преобразуем формулу   

это у нас квадрат суммы:


Например, мы знаем, что в породе 4% собак болеют какой-то нехорошей болячкой с простым
аутосомно-рецессивным способом наследования. Это принципиально! Если вы услышите, что
способ наследования полигенный или многофакторный аутосомно-рецессивный, то на этом все
вычисления прекращайте. Данный термин в генетике – это приличный аналог выражения «черт его
знает, как оно наследуется». Чтобы пользоваться законом Х-В, нужен конкретный носитель –
рецессивный ген. Итак, 4% (или 0,04, если за 100% мы берем единицу) это количество гомозигот
по рецессивному гену - q2

вычислив q, мы можем легко найти p



подставляем значения p и q в начальную формулу

Или 32% собак являются гетерозиготами и носителями неблагополучного гена.
Закон Х-В позволяет нам увидеть подводную часть айсберга. Незначительное количество
больных собак в породе серьезно расслабляет заводчиков, подумаешь, какие-то жалкие проценты.
Как видим, всего лишь 4% больных особей в поголовье, означает, что носителей мутантного гена
почти треть от всех собак. Если распределение больных особей внутри породы неоднородно и
наблюдается отличие внутри отдельных племенных линий на, казалось бы, незначительные 1-2%,
то, произведя расчеты, вы узнаете, на сколько больше количество носителей порочного гена в этих
линиях в сравнении с более благополучными линиями. К сожалению, эти расчеты не дают
стопроцентной гарантии, однако те, кто следует по жизни путем наиболее выигрышных вероятных
исходов, в конечном итоге выигрывает.

Вдобавок, закон Х-В поможет нам доказать еще и с помощью математики, что целый ряд
наследственных аномалий в основном не является следствием конкретных мутаций. Выберем
лишь те аномалии, которые легко определяются внешним осмотром и при которых у собак
слишком мала вероятность получить допуск в разведение – крипторхизм, нарушение прикуса,
отсутствие резцов и клыков, в тех породах, где подобное недопустимо. Манипуляциями
владельцев, направленными на исправление недостатков, пренебрежем, как нечастым явлением.
Доказывать будем от противного и потому предположим, что за проявление аномалии
ответственна рецессивная мутация в одном из генов. Возьмем достаточно высокий для
перечисленных аномалий процент распространения в поголовье – 1%. Согласно формуле Х-В, при
таком проценте рецессивных гомозигот, носителей этого гена должно быть 18%.
На что мы обратим внимание в первую очередь – в любой породе, у любого активно
используемого кобеля производителя, имеющего сотни щенков, всегда найдутся щенки с такими
пороками. Получается, что каким-то удивительным образом все лучшие кобели являются
выходцами из ограниченной группы гетерозигот и никогда не бывают из гораздо большей группы
генетически «чистых» собак. Это более чем странно и уже этого достаточно, чтобы усомниться в
мутационной теории происхождения аномалий. Но мы пойдем дальше и вспомним одно из
главных требований для того, чтобы закон Х-В действовал – в популяции должен отсутствовать
отбор по изучаемому гену. А кинологи только тем и занимаются на протяжении многих
десятилетий, что отсеивают эти воображаемые гены из популяции.
Давайте вернемся на тот самый остров, где живут черные и коричневые собаки и похитим все
90 тыс. коричневых собак. Коричневый окрас в островном поголовье не исчезнет, через некоторое
время выщепятся от гетерозиготных особей щенки такого окраса. Но теперь b-генов на острове
будет всего лишь 23%, ведь мы умыкнули из 0,6млн. аллелей целых 180 тыс. штук. На этом мы не
остановимся, наведаемся на остров еще через несколько лет и опять вывезем на Большую Землю
всех коричневых собак. И еще раз, и еще раз. Согласно закону Х-В в период нашего отсутствия
никаких изменений в соотношении генов не должно происходить, во всякий свой приезд мы
просто переводим систему в новое исходное состояние, но далее оно стабильно сохраняется. Со
временем количество коричневых генов на острове уменьшится до мизерных чисел и все меньше и
меньше коричневых собак нам придется вывозить.
То же самое мы делаем, когда исключаем из разведения собак с определенными пороками, мы
делаем это непрерывно, годами, десятилетиями, но процент аномалий остается в поголовье
практически неизменным. Строгую науку математику не обманешь – если закон не выполняется,
если количество порочных особей не уменьшается, значит, изначальное предположение было
неверным – не конкретная рецессивная мутация является основной причиной аномалии.

Что же делать, если селекционная генетика не предлагает простых понятных рецептов? А то же,
что делали раньше. Во-первых: вязать лучшее с лучшим. Это на самом деле не так просто, порой
вязка с нужным кобелем сопряжена с большими трудностями и хлопотами. Нужно уметь видеть
реальные достоинства и недостатки собак, не ослепляясь блестящей мишурой многочисленных
титулов и не пугаясь их отсутствия. Нужно уметь анализировать уже полученные пометы
производителя и отмечать - какие признаки тот передает устойчиво, а какие – не очень. Нужно
уметь разделять лучших представителей породы и лучших производителей, далеко не всегда это
одно и то же. Близкий инбридинг следует применять не потому, что у кого-то из заводчиков в
таком инбридинге родился Чемпион Мира, не в надежде – авось что-то выйдет, а имея конкретные
цели и задачи. Слишком отдаленный аутбридинг с кобелем абсолютно иного типа, да еще и
привезенного из тех дальних стран, где местные кинологические организации на метизацию пород
смотрят сквозь пальцы, следует применять не для того, чтобы у щенков была крутая родословная,
а если в этом кобеле есть нечто интересное, что очень пригодится в местном поголовье. Нужно
разделять пороки и аномалии на те, с которыми можно и нужно бороться селекционными
методами и на те, которые следует принять как данность или же бороться путем корректировки
стандартов пород. Не приписывать себе лишних заслуг и не корить себя там, где бессилен на что-
то повлиять. Хотя… это уже не имеет никакого отношения к генетике.


Оффлайн Kate and Erma

  • The One
  • ****
  • Сообщений: 2 293
  • Карма: +13/-0
  • Cane corso forever
                              ЛЕКЦИЯ №6        НЕМЕНДЕЛЕВСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ.

Надеюсь, что предыдущие лекции окончательно и бесповоротно убедили читателей, что
традиционное представление о механизмах передачи наследственной информации,
культивируемое школьной программой и общеобразовательными статьями, отличается от
реального порядка вещей, как детский рисунок отличается от настоящего ландшафта.
Классическая генетика начала и средины XX века основывалась на менделизме и хромосомной
наследственности; изменчивость и эволюция связывались со случайными мутациями и
кроссинговером. Некоторые отклонения от законов Менделя объяснялись неполным
доминированием части аллелей, множественным аллелизмом (увеличение число копий генов),
наследованием сцепленным с полом, а неклассическое (неменделевское) наследование связывали с
цитоплазматической наследственностью.
Это была простая, понятная парадигма. В то самое время, когда физика преодолела
механистическое мировоззрение, царившее в науке со времен Галилея и Ньютона, в биологии,
наоборот, создалась маленькая «механистическая заводь». Хотя ученые того времени решительно
отбросили концепцию "человека-машины" времен механицизма XVIII в., но лишь для того, чтобы
заменить схожей упрощенной схемой: все живое лишь на первый взгляд устроено сложно, стоит
открыть простейшие законы, типа законов Менделя, да идентифицировать все гены и сразу же
устройство живых организмов и механизмы наследственности станут ясны и понятны.
Понадобились годы и десятилетия и масса фактов, не вписывающихся в традиционную генетику,
чтобы ученые пришли к пониманию того, что недостаточно иметь полную информацию о ДНК
какого-либо организма, чтобы понять, как функционирует этот организм. Необходимо знать
характер функциональных связей между всеми элементами в организме. Как квантовая физика не
опровергла законы классической физики, а лишь указала границы, в которых эти законы работают,
так и современная генетика, не отменяет классическую генетику, а дополняет ее.

По ходу предыдущих лекций не раз и не два отмечался творческий подход организма к
собственной наследственной информации. В этой лекции я попробую перечислить большинство
известных на сегодняшний день координирующих и интегрирующих процессов в клетке,
вносящих коррективы и помехи в классическую модель наследования. Возможно, кое-что из
представленного поможет понять некоторые «чудеса», с которыми заводчики сталкиваются в
своей работе.

1) Цитоплазматическая наследственность, которая как раз и породила термин -
«неменделевская наследственность». В лекции по цитологии я обращала внимание на то, что у
митохондрий есть собственный геном, в котором хранится информация о белках этой органеллы.
Особенностью митохондриальной ДНК является ее наследование по материнской линии, от матери
к детям. В сперматозоиде практически нет митохондрий, а даже если отдельные отцовские
митохондрии попадают в яйцеклетку, то они блокируются на молекулярном уровне. Синтез АТФ
главная, но не единственная функция митохондрий, кроме этого митохондрии принимают
активное участие во многих биохимических реакциях и синтезируют некоторые аминокислоты и
гормоны. Мутации в митохондриальных ДНК могут быть причиной различных наследственных
заболеваний центральной нервной системы, эндокринной системы, почек, печени, скелетных и
мышечных аномалий и др.
К сожалению, на предмет наследственных заболеваний митохондриальная ДНК собак не
изучается. Возможно, в ближайшем будущем это изменится, кинологи узнают о причинах
некоторых болезней собак и получат надежный способ их предотвращения.
Кроме ДНК митохондрий в цитоплазме есть разные фрагменты чужеродных ДНК и РНК, в
основном вирусной природы. Эти последовательности иногда способны воспроизводиться
синхронно с геномом хозяина и наследуются не только по материнской, но и по отцовской линии.
Фактически, это симбионты организма, характер их наследования носит непредсказуемый
характер, а количество сильно варьирует в разных клетках и у разных особей. А уж какие
нарушения в работе организма могут вызывать эти непрошеные гости – даже представить себе
сложно. Все что угодно может быть, на то он и вирус.
Полезные выводы из этой информации мы можем сделать такие: от матери и отца щенок
получает равное количество хромосомных генов, но цитоплазматические гены передаются в
основном от матери, то есть в сумме от матери передается больше генов, чем от отца.
Следующее – крайне нежелательно вязать собак вскоре после перенесенных ими вирусных
заболеваний. Нужно дать организму придти в себя и «почиститься» от вредного мусора. Также
следует отметить, что у взрослых животных число включений меньше, чем у молодых собак. Так
что не следует спешить с вязкой юниоров в том случае, если собаки болели в детстве какими-либо
инфекциями.

2) Мутации. Оценивая производителей по их потомству и планируя вязки, не стоит забывать о
том, что в организме постоянно происходят мутации и ваши тщательно выверенные планы могут
быть легко разрушены перестановкой всего лишь нескольких нуклеотидов в очень важном гене и,
как назло, у самого лучшего щенка в помете.

3) Кроссинговер. Приводит не только к перемешиванию генов в гомологичных хромосомах.
Если произойдет обмен неравными участками ДНК, то это может привести к мутациям, притом не
только генным, затрагивающие структуру одного гена, но и хромосомным, перестраивающим
структуру целой хромосомы.

4) Регуляция экспрессии гена. В традиционной генетике считалось, что хромосомы состоят
сплошь из генов и каждый кусочек ДНК несет полезную информацию. Со временем выяснилось,
что кодирующие сегменты составляют ничтожную часть ДНК. Сам ген имеет дискретную
структуру и состоит из кодирующих сегментов экзонов и некодирующих интронов. И вся цепочка
ДНК, аналогично, состоит из информационных последовательностей – генов и бессмысленных
сегментов, так называемая мусорная ДНК. Геном собак еще не секвенирован, но по аналогии с
другими видами, можно предположить, что информативная часть генома собаки составляет около
3%. Ранее эти мусорные участки полагали ненужным балластом, ведь никакой информации о
белках они не содержат. Но и тут ученых ждал сюрприз – оказалось, что часть этих
некодирующих последовательностей выполняют регуляторные функции, влияя на работу генов.
Более того, именно эти регуляторные последовательности играют ключевую роль в эволюции
млекопитающих, потому как по белкам и кодирующим их генам все млекопитающие отличаются
друг от друга крайне незначительно. Даже у таких несхожих человека и мыши 95% одинаковых
белок-кодирующих генов.

Регулировать экспрессию генов могут несколько элементов:

а) Промоторы - расположенные в непосредственной близости от гена (в пределах 100-200 пар
нуклеотидов) последовательности, которые служат для РНК опознавательным знаком и местом
связывания с хромосомой. И только после этого РНК может снять копию с ДНК. Мутации в
промоторах затрудняют работу РНК, что приводит к снижению количества синтезируемого белка.
б) Энхансеры – короткие последовательности нуклеотидов, с помощью регуляторных белков
помогают РНК переписывать информацию с ДНК и, как следствие, трансляция белка идет
ускоренными темпами. В отличие от промоторов, энхансеры могут располагаться в областях
значительно отдаленных от регулируемого гена.
в) Сайленсеры – антиподы энхансеров, работают точно так же, но вместо активирования процесса
транскрипции, наоборот, подавляют его.
г) Эффект положения – влияние месторасположения генов в хромосоме на их активность.
Рассматривая строение ДНК, мы остановились на стадии двойной цепи нуклеотидов и
закручивании ее в спираль. Но это еще не все, далее эта длиннейшая молекула запутывается,
переплетается, обрастает разнообразными белками и простыми химическими соединениями.
Структура хромосомы получается весьма неоднородна. Выделяют области с более плотной
упаковкой – гетерохроматиновые, и области с менее плотной упаковкой – эухроматиновые. В
гетерохроматиновых областях происходит уменьшение экспрессии генов, в эухроматиновых
областях гены работают нормально.
д) Инсуляторы - участки ДНК, которые изолируют ген, находящийся между ними, от влияния
энхансеров, сайленсеров, гетерохроматинового окружения и возвращают ему обычную активность.
Они как бы говорят всем регуляторам – не нужно трогать этот ген, пусть работает, как положено.

Все перечисленные пункты относятся к генетической регуляции, геном регулирует сам себя. Но
генетическая программа задается в момент оплодотворения, а организм существует в постоянно
изменяющейся окружающей среде и должен мгновенно реагировать на любые перемены. Если бы
производством белков управляли только гены, то клетка работала бы по принципу волшебного
горшочка из детской сказки, приказали: «Горшочек, вари!», - и уже остановиться невозможно, от
рождения и до конца жизни белки будут штамповаться в клетке непрерывно и в строго заданном
количестве штук за единицу времени. Выжить в таких условиях невозможно, организму не нужны
все белки сразу и в большом количестве. Ряд белков работают только в определенные моменты
жизни: в период эмбрионального развития; в период роста и формирования; с наступлением
половой зрелости. Есть белки, включающиеся в работу циклически – одни во время сна, другие во
время бодрствования, третьи после приема пищи. Еще часть белков нужны организму в
повышенном количестве лишь в определенных ситуациях: белки теплового шока при перегреве;
адреналин в момент испуга; нейромедиаторы, отвечающие за возникновение чувства голода,
только когда организм нуждается в питательных веществах, а после насыщения им следует
отключаться.

Поэтому, кроме генетической регуляции существует еще и биохимическая регуляция с
помощью целого семейства регуляторных белков, включая РНК. Белки действуют ситуативно,
ведь организм – это открытая система и он просто обязан буквально ежесекундно менять свой
протеом. Реализуются эти изменения не только регулированием активности генома, но даже его изменением, о чем в следующих пунктах.

5) Мобильные генетические элементы (МГЭ). В традиционной генетике принято считать, что
ген занимает строго определенное место в хромосоме – локус. Да и как иначе? Представьте себе,
что какой-то ген сбежал со своей позиции; происходит кроссинговер, хромосомы начинают
обмениваться гомологичными участками, а они-то уже не гомологичны! В результате в одной
рекомбинированной хромосоме может оказаться два одинаковых гена, а во второй вовсе ни
одного.
Однако же, как выяснилось недавно, в геноме присутствуют мобильные (подвижные)
генетические элементы, которые осуществляют перемещения целых кусков ДНК либо путем
вырезания из одного места и встраивания его в другое (транспозоны), либо путем образования
копии родительского элемента, внедряющейся в новое место генома (ретротранспозоны). МГЭ
способны активно размножаться и прыгать с место на место не только в пределах одной
хромосомы, но и переносят информацию с одной хромосомы на другую. Подобные перетасовки
могут вызывать генные и хромосомные мутации.
Вначале МГЭ посчитали чужеродными вредителями и геномными паразитами, тем более что
некоторые из них и есть самые настоящие вирусы. Отчасти это правда, геномные перестройки,
индуцируемые МГЭ, могут нанести вред организму. Но, в то же время, перестройки генома чаще
всего не являются хаотичными и бестолковыми, это еще один из механизмов генной регуляции,
который обеспечивает своевременное включение и выключение различных участков генома
в зависимости от потребностей организма и является одним из инструментов направленной
эволюции организмов.
Например, в ходе эмбрионального развития в нейронах происходит активизация
ретротранспозонов, благодаря чему нейроны мозга оказываются генетически разнородными. Этот
факт мы можем прибавить к уже известной информации о развитии мозга и формировании
психики щенка, так же обеспечивающий уникальность и разнообразие каждой отдельной
личности.
МГЭ является исходным материалом для формирования регуляторных элементов ДНК,
рассмотренных в п. 4.
Еще МГЭ, так же как и неравномерный кроссинговер, могут создавать дополнительные копии
генов.
Геном собаки на 35,5% состоит из МГЭ. Хорошо это или плохо, с учетом того, что
деятельность МГЭ несет не только пользу организму, но и вред? Наверное, как и во всех
биологических процессах - в норме эти перестройки идут на благо организма и вида, при
нарушении естественного хода реакций начинается вредительство. Известно, что активность МГЭ
значительно повышается при стрессе. Так что негативные факторы, воздействующие на организм,
могут привести не только к соматическим нарушениям и заболеваниям, но даже изменить геном
особи.

6) Метилирование/деметилирование ДНК. Еще один интереснейший способ регуляции
активности генов у многих организмов, и у млекопитающих в особенности. Специальные
ферменты - ДНК-метилазы как хищники нападают на отдельные участки ДНК, буквально
выворачивают их наизнанку и насильственным образом присоединяют к цитозину (мы помним,
что это один из 4-х нуклеотидов, составляющих цепь ДНК) метильную группу - CH3.
Соответственно, деметилирование – отсоединение метильной группы. Чем сильнее метилирован
ген, тем слабее он работает. Образно выражаясь, метилирование – это навешивание кандалов на
ген. Только этой напасти нам не хватало, скажете вы… и ошибетесь.
Снижение общего количества метильных групп в ДНК указывает либо на развитие опухоли,
либо на старение организма. Установлено, что метилирование ДНК у животных уменьшается
с возрастом. По скорости потери метильных групп можно судить о возрасте организма и даже
прогнозировать продолжительность жизни. В группе подопытных крыс исключили из рациона
аминокислоту метионин (источник метильных групп) и у всех животных через две недели развился
рак печени.
Как же так получается, что подавление генов оказывается полезным для организма? Дело в том,
что метилирование ДНК происходит не случайным образом. Прежде всего, метилирование
(умеренное) является элементарной системой опознавания "свой-чужой". Благодаря системе
метилирования клетки способны отличать свой генетический материал от чужого и уничтожать
коварные вирусы, проникшие в клетку.
В процессе обучения особи в ДНК нейронов изменяется характер метилирования, таким
способом геном участвует в формировании памяти.
Усиленному же (отключающему) метилированию подвергаются функционально бесполезные и
даже опасные последовательности ДНК. В частности, большинство МГЭ подвергаются
усиленному метилированию, и это правильно – прыгать по геному можно лишь под контролем
клетки. Получается, что метилирование – это хорошо и полезно. Но, и это справедливо для любого
процесса в организме, хорошо и полезно только нормальное течение процесса. Стоит вмешаться
одному из множества тератогенных факторов и метилирование пойдет с нарушениями – полезные
гены будут подавлены или вовсе отключены; вредные, наоборот, деметилированы. Особенно
опасно, когда освобождаются от «кандалов» онкогены, а гены-супрессоры (подавляющие развитие
опухоли) инактивируются.
Считалось, что родительский геном подвергается полному деметилированию сразу же после
оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, вся приобретенная информация пропадает и не
передается по наследству. Новый организм должен выстраивать свою собственную систему
управления и регулирования генома и родительские указки ему ни к чему. Но оказалось, что
профиль метилирования некоторых генов восстанавливается точь-в-точь, как это было в отцовских
или материнских генах. В частности - случайное метилирование ДНК иногда наследуется. Вот вам
и «за грехи родителей дети не отвечают». Еще как отвечают. Негативное воздействие среды не
только изменяет геном самой особи, но может передаваться по наследству в течение нескольких
поколений. Это лишний раз подтверждает важность правильного содержания и активного образа
жизни для будущих производителей.
К счастью, природа предусмотрела и обратную возможность вернуться к исходному состоянию
гена – здоровый образ жизни помогает преодолеть «родовое проклятие» и деметилировать
полезные гены. Также не следует в рационе собак допускать дефицита фолиевой кислоты
и витамина В12, которые участвуют в образовании аминокислоты метионина — донора метильных
групп в клетке. Собакам категорически противопоказано вегетарианство, ведь растительная пища
не содержит витамин В12.