Генетика собак: будет ли щенок похож на своих родителей?
От кончика носа до кончика хвоста ваш щенок представляет собой сочетание генов своих матери и отца. Как правило, щенки напоминают одного из своих родителей, но некоторые из них рождаются с достаточно удивительными внешними характеристиками.
Смешение генов
В общем и целом, щенок имеет 78 хромосом в каждой клетке своего тела, по 39 от каждого родителя. Каждая хромосома содержит тысячи генов. Именно эти гены или ДНК, которые содержаться в хромосомах, определяют внешний вид щенка и его характер. Когда родительские гены объединяются, щенку передаются те или иные физические и поведенческие черты его родителей. Вы можете подумать, что ваш четвероногий приятель имеет 50% шанс походить на каждого своего родителя, либо будет выглядеть как их сочетание. Однако, в реальности его шансы походить на одного из родителей могут быть выше или ниже 50%, в зависимости от того, какие гены несет каждый из них.
Доминантные и рецессивные гены
Когда гены родителей щенка смешиваются, только некоторые из них определяют его внешние данные и поведенческие черты. Доминантные гены всегда превосходят рецессивные, поэтому именно от них зависит, какие черты ваш щенок будет иметь, что также известно как фенотип. У всех диплоидных (имеющих парные хромосомы) организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.
Рецессивные гены, как правило, остаются латентными или скрытыми, если не комбинируют друг с другом (скрытыми в том смысле, что они не проявляют себя во внешнем облике организма). Таким образом, эти гены также остаются частью генетики вашего щенка, известной как генотип, который возможно проявит себя в следующих поколениях.
Генотип и фенотип
В чем разница между генотипом и фенотипом? Основная разница состоит в том, что генотип определяется при исследовании ДНК организма, а фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида особи.
Генотип — это общая совокупность всех генов организма или особи.
Фенотип — общая совокупность характеристик, присущих организму. Фенотип формируется на основе генотипа.
Спаривание и гены
Когда две собаки, обе имеющие доминантные гены «BB», спариваются, их потомство будет иметь эти же гены и будет очень похоже на них. То же самое произойдет в случае, когда обе собаки имеют рецессивные гены «bb». Однако, когда щенок имеет комбинацию «Bb», рецессивные и доминантные гены, все становится сложнее. Такие щенки имеют 25% вероятность того, что они не будут похожи ни на одного из родителей, и 75% вероятность, что будут похожи на одного из родителей.
Выводы
Вероятность того, что ваш щенок будет похож на одного из его родителей, зависит от их генетики, а также скрытых генов, которые могут быть вам неизвестны. Если вы знаете физический облик и черты предков щенка, или его родословную, то это может помочь вам предсказать, как будет выглядеть щенок, когда станет взрослым. Щенков, которые несут гены наследственных заболеваний или пороков не следует использовать в разведении из-за вероятности того, что эти заболевания могут быть переданы потомству. Нежелательные гены, входящие в генотип, могут проявляться в последующих поколениях, как скрытые рецессивные гены.
Что значит фенотип породы собаки
Разделяю мнение редакции о целесообразности публикации в рубрике “Генетика и разведение” краткого Словаря основных терминов, необходимых для всех грамотных собаководов. Всем им, разумеется, хотелось бы иметь такой словарь максимально адаптированным – то есть при точности и современности трактовок основных понятий они должны быть популярно оформленными и доступными широким кругам любителей собак. Именно любители, не имеющие в массе своей специального образования, движимые интересом и страстью к собаководству, вносят основной вклад в совершенствование пород наших самых верных четвероногих спутников.
Я благодарен редакции за предложение составить такой краткий словарь, и предлагаю сейчас в качестве опыта его первую часть.
В отличие от классических словарей, он не строится по алфавитному порядку. Основные термины в нем приходится с самого начала располагать в той очередности, которая мне кажется наиболее логичной для “внедрения” читателей этого журнала в кажущуюся многим из них совершенно безграничной Генетику. Да, ее вовсе не изучали многие их предшественники – известные заводчики, эксперты, дрессировщики — в “классическом” прошлом – и тем не менее достигли в свое время безусловных успехов в нашем общем деле. Но думается, они наверняка позавидовали бы нам сегодняшним: ведь знание основных законов развития живого дает селекционеру возможность более осознанно управлять эволюцией домашних животных! При этом селекция (по Н.И. Вавилову — эволюция, управляемая человеком) навсегда останется замечательной комбинацией науки и искусства – творчества, итоги которого зависят от счастливого сочетания в одном «субъекте» (в собаководе, то бишь) знаний, опыта и таланта.
Генетика — наука о наследственности и изменчивости – двух важнейших свойствах живых организмов.
Так назвал ее в начале ХХ века англичанин Вильям Бэтсон (у которого стажировался в молодости наш великий Николай Вавилов, жизнь положивший, отстаивая эту науку). Сейчас сфера интересов генетики гораздо шире, но, по традиции, это определение ее сути продолжает оставаться основным.
Кроме Общей генетики (изучающей общие закономерности названных двух свойств живого), существует огромное количество специализированных «генетик» — например, генетика животных (как и генетика растений), а в ней — частные генетики отдельных их видов, в том числе и генетика собаки. Это обусловлено тем, что каждый вид организмов, кроме каких-то общих для всех свойств, обладает и уникальными особенностями, зачастую резко отличающимися от других.
Разумеется, выделяют в генетике и направления, исследующие наследственную обусловленность особо выдающихся свойств живых организмов — например, генетика онтогенеза (процесса индивидуального развития организмов), физиологическая генетика, иммуногенетика, генетика поведения…
Наследственность — свойство живых организмов непрерывно передавать и проявлять свои биологические признаки в ряде поколений — от предков потомкам. Впрочем, передаются от родителей детям, внукам (и т.д.) НЕ САМИ ПРИЗНАКИ, а их материальные НОСИТЕЛИ — ГЕНЫ, которые детерминируют (т.е. определяют) развитие этих признаков у обладателей соответствующих генов. Поэтому, наследственность – это передача наследственной информации о признаках одним поколением другому.
Кстати,
Ген — наследственный фактор, обусловливающий проявление у организма какого-либо признака. Например, «ген цвета глаз», «ген формы уха», «ген гемофилии (несвертываемости крови)»… На современном уровне развития биологии понятие гена более углублено в молекулярный уровень: ген — это участок молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты, вещества наследственности), содержащий в закодированном виде наследственную информацию о структуре молекулы какого-то белка. Эта информация хранится в хромосомах – особых структурах в ядрах клеток, из которых состоят все организмы, и передается следующим поколениям организмов. Информация передается при размножении, то есть при образовании особых клеток – половых (гамет — сперматозоидов и яйцеклеток) и их последующем слиянии. Эту информацию гены реализуют при сложных процессах синтеза молекул белков. Ведь все признаки организма – это по сути белки: структурные (из которых построены клетки, ткани, органы) и функциональные (ферменты, катализаторы всех реакций жизнедеятельности).
Локус
Каждый ген расположен в строго определенном месте (локусе) определенной хромосомы. В хромосомах гены расположены в линейном порядке, и чем ближе друг к другу – тем сильнее сцеплены между собой, то есть способны передаваться в поколениях совместно, в одних и тех же сочетаниях. А далеко друг от друга расположенные или находящиеся в разных хромосомах (таких, понятно, большинство) – напротив, распределяются чаще в самых непредсказуемых комбинациях, создавая всякий раз новые сочетания признаков у потомков.
Один и тот же ген нередко бывает в разных формах / вариантах.
Аллели — это и есть варианты одного и того же гена. Например, аллель светлого глаза — и аллель темного глаза. Аллель черного цвета шерсти — аллель коричневого цвета шерсти.
В клетках тела организма (в соматических клетках, сома — это тело) каждый ген представлен в двух экземплярах — в локусах двух парных (гомологичных, одинаковых по форме и размеру) хромосом. Набор хромосом и набор генов здесь называется диплоидным (двойным). А в каждой половой клетке (гамете — в спермии самца или в яйцеклетке самки), предназначенной для размножения, каждый ген имеется только в одном-единственном экземпляре (одинарный набор — гаплоидный). Когда же сперматозоид (гаплоидный) оплодотворяет яйцеклетку (тоже гаплоидную) — образуется диплоидная зигота (так называется оплодотворенная яйцеклетка и весь организм, развивающийся из нее в процессе онтогенеза).
Генотип — это совокупность всех генов в организме. Естественно, каждый ген в генотипе находится в двух экземплярах, и если оба эти экземпляра представлены одинаковыми аллелями — генотип по данному гену называется гомозиготным. А сама особь называется гомозиготой (по такому-то гену). Генотип организма, имеющего два разных аллеля одного гена, называется гетерозиготным (а особь — гетерозигота по соответствующему гену). Особь (собака или человек, или кто-то еще) может быть гетерозиготой по одним генам и гомозиготой — по другим. В современной генетике и в разведении животных нередко проводят исследования и оценки степени гетерозиготности организмов, чтобы выяснить, по какой доле генов генотип организма гетерозиготен, а по какой — гомозиготен. Это бывает знать не просто интересно, а крайне важно и даже необходимо (и прогнозировать при получении потомства).
Фенотип — совокупность всех признаков (и «внешних», и «внутренних») организма.
Генотип и фенотип — вовсе не одно и то же. Это, так сказать, две большие разницы. Фенотип может быть определен при изучении конкретного существа — при осмотре статей собаки, например, можно установить ее фенотип по экстерьеру, телосложению. А генотип по генам, обусловливающим эти стати, из-за двойного набора каждого из этих генов, может быть совершенно разным даже у абсолютных двойников (если они не однояйцевые близнецы, то есть развившиеся из одной зиготы).
Все это потому, что разные аллели одного и того же гена, находясь в одном организме, могут взаимодействовать между собой. Например, пудель — гетерозигота по аллелям гена цвета шерсти, обладает и аллелем, обусловливающим черный окрас, и аллелем коричневого цвета. Но сам пудель при этом всегда будет ЧЕРНЫМ!
Причина этого —
Доминирование — подавление одним аллелем (доминантным) другого аллеля (рецессивного) одного и того же гена.
Поэтому в генетике доминантные аллели обозначаются символически (как в алгебре) большими прописными буквами, а рецессивные аллели буквами малыми (строчными). В частности, доминантный аллель черного цвета можно обозначить большой буквой — например, В. Тогда рецессивный аллель, обусловливающий коричневый цвет, мы должны обозначить маленькой буквой (b).
Генотип же организма, гетерозиготного по соответствующему гену, обозначается так: Вb (или В//b, что подчеркивает расположение аллелей в двух гомологичных хромосомах). Гомозиготные генотипы (обладающие одинаковыми аллелями) могут быть двух видов — гомозиготы по доминантному аллелю ВВ = В//В) и по рецессивному (соответственно bb или b//b).
Легко понять, что гомозигота по доминантному аллелю (BB) окажется полностью идентичной по фенотипу гетерозиготе (Bb) в случае доминирования аллеля B над аллелем b. Фенотип у них одинаковый (черный окрас шерсти), а генотипы разные! Вот почему среди одних и тех же фенотипов могут быть организмы с совершенно разными генотипами. По данному признаку они одинаковые. Но разные по способности передавать свои гены потомкам. А это может иметь очень большие последствия при разведении. Ведь гомозигота (ВВ или bb) будет передавать КАЖДОМУ своему потомку (через свои гаплоидные гаметы — половые клетки) по одному и тому же аллелю (из двух одинаковых у нее самой). А гетерозигота Вb — передаст половине потомков
доминантный аллель, а другой половине потомков – аллель рецессивный. И это может вызвать совершенно иную эволюционную судьбу такого потомства.
Кроме описанного здесь полного доминирования (когда доминантный аллель полностью подавляет проявление рецессивного аллеля у гетерозигот), бывает и
Неполное доминирование — когда доминантный аллель не полностью подавляет проявление рецессивного аллеля у гетерозиготы. Например, аллель H обусловливает (у собак-гомозигот HH) так называемые висячие уши; аллель h в гомозиготном состоянии hh вызывает стоячую форму ушей. Однако в гетерозиготном генотипе аллель H не полностью подавляет действие аллеля h — в результате такого неполного доминирования гетерозиготы Hh имеют полустоячие уши. Видно, что при таком взаимодействии аллелей все три генотипа отличаются и по фенотипам (их тоже здесь три разных вида).
А бывают еще взаимодействия неаллельных генов — то есть взаимодействия между генами, расположенными в разных локусах. При этом развитие какого-либо одного признака обусловливается совместным влиянием нескольких (двух или более) генов из разных локусов.
Например, эпистаз — подавление действия аллелей (и рецессивного, и доминантного) одного гена другим геном (супрессором), неаллельным ему, то есть расположенным в другом локусе. При этом гены, действие которых подавляется, называются гипостатичными.
Бывают и другие типы взаимодействия неаллельных генов (новообразование, комплементарное, полимерия). У изученных генетически видов, в том числе у собак, они контролируют чаще всего такие сложно наследуемые параметры, как окрасы шерсти и количественные признаки, которые не могут быть охарактеризованы словами (как признаки качественные — тот же окрас), а измерены и выражены численно (промеры, масса, резвость и т.п.).
Важно то, что при таких взаимодействиях один и тот же фенотип может быть обусловлен не одним генотипом, не двумя, а несколькими — иногда большим числом различных генотипов. Это еще более увеличивает генетическое разнообразие, и усложняет задачу селекционера — отбор кандидатов в производители, чья наследственность могла бы обеспечить получение наилучшего потомства. Конечно, суть обычного, «массового» отбора («отбора по фенотипу»), наиболее доступного широким кругам любителей — проведение первого лишь, самого «грубого», ориентировочного этапа при решении такой задачи. Но даже на этом этапе селекционеру необходимо отдавать отчет в существовании «сверхзадачи» — выявлении лучших генотипов. А они скрыты под «оболочкой» фенотипов.
Понимая это, автор нескольких пород животных академик Михаил Иванов признавался, что он при отборе производителей старается «искать хорошие генотипы в хороших фенотипах». Без этого настоящих успехов в племенном деле не добиться. Известный российский заводчик М. Щепкин вообще утверждал: «Без знания кровей — нет племенного дела». Подразумевал он, говоря современным генетическим языком, как раз знание генотипов (то есть наследственности, «кровей») животных, используемых для разведения.
Следует различать близкие по написанию термины: наследственность, наследование, наследуемость.
Наследование — процесс передачи наследственной информации от предков — потомкам. Это процесс закономерный (именно первые законы наследования, сформулированные Менделем и переоткрытые в начале ХХ века, послужили началами генетики). Выделяют различные типы наследования (моногенное, полигенное, сцепленное с полом и т.п.) в зависимости от генетической природы наследственных факторов, детерминирующих ( определяющих) те или иные признаки.
Наследуемость — степень генетической обусловленности какого-либо конкретного признака. Она может варьировать — теоретически от нуля до единицы, так как является частью общей изменчивости признака у разных особей, которая детерминирована наследственностью. А эта общая изменчивость складывается из изменчивости, обусловленной генами, и изменчивости, обусловленной факторами окружающей среды. Разные признаки характеризуются разной наследуемостью, которая различается также и в разных группах особей одного и того же вида (в разных популяциях) и в разных их поколениях.
Например, цвет глаз или группы крови у человека обусловлены практически полностью только наследственностью индивидуума — соответственно, наследуемость таких признаков практически равна единице. Подобную же высокую наследуемость имеют и ряд признаков у собак (тип окраса, например — он находится практически полностью под контролем генетических факторов и не может быть изменен какими-нибудь факторами окружающей среды. Например, черно-подпалый от рождения ротвейлер не сможет под влиянием кормления или содержания стать черно-пегим, и т.п. Однако даже и в этих случаях, например, интенсивность окраса (подпала) может все же варьировать из-за различных средовых факторов. Другие же признаки обладают гораздо меньшей наследуемостью — это значит, что признаки проявляются у особей в результате разных взаимодействий наследственности и среды в процессе роста и развития. Например, печально знаменитая дисплазия тазобедренного сустава проявляется с разной степенью — из-за разных комбинаций наследственных факторов (генов) и параметров среды — внутренней (гормональный статус и др.) и внешней (кормление, физические нагрузки).
Важно, что признаки с высокой наследуемостью сильнее «отвечают на отбор», то есть легче поддаются действию селекции. Это понятно — при высокой наследуемости отбираются особи, отличающиеся по какому-нибудь конкретному признаку, сформированному главным образом действием наследственных факторов, и эти факторы могут передаваться (или устраняться) в поколениях потомков. При этом может быть достигнут высокий показатель «эффекта селекции» — главного критерия успешности племенной работы. Этот эффект, кстати, определяется как разность между (средними) значениями селекционируемого признака в двух смежных поколениях.
Однако, как оборотная сторона медали, в ходе такой работы степень наследуемости данного признака в данной группе животных от поколения к поколению уменьшается — ведь потомки становятся все более выровненными после отбора по наследственной изменчивости, и различаются между собой по селекционируемым признакам в основном не из-за различий в их наследственности, а из-за различий, вызванных факторами среды — условий выращивания и содержания.
Изменчивость — свойство живых организмов различаться между собой и существовать в различных формах / вариантах, которые не обусловлены возрастом, полом, и т.п. Изменчивость — это также сам процесс возникновения таких изменений, и характеристика степени изменений.
