Zde se nacházíte: Chovatelství psů > Genetika
Genetické minimum (část 1.)
Ing. Hana Petrusová (petrusovi@seznam.cz)
Jen málo tělesných znaků a vlastností jsme nezdědili od svých předků. Každý den a při každé činnosti se setkáváme s dědictvím, které nám prostřednictvím vloh – genů – předaly předchozí generace. Až nás zaráží, co všechno máme "po dědečkovi", "po babičce" nebo třeba "po strýčkovi ze čvrtého kolene"! Nejinak je to se všemi živými organizmy, které nás obklopují – květiny, stromy, hmyz, ptáci i zvířata jsou souborem vloh, shromažďovaných po mnoho generací. Poznáváním vzájemných souvislostí mezi generacemi a způsobem předávání dědičných informací se zabývá složitá a krásná věda – genetika. Jakmile ovšem toto slovo vypustíme z úst, mezi chovateli, nastane panika – a následně jediná reakce: "nechoďte na mne s něčím tak nesrozumitelným"!
Před nějakým časem jsem studovala genetiku na vysoké škole, skládala z ní zkoušky, ale když jsem opustila svou alma mater, byl můj postoj k nauce o dědičnosti téměř shodný s ostatními pejskaři. Byla pro mne jen nepříjemný a nepoužitelný školní předmět! Jenže na rozdíl od jiných kynologů jsem měla obrovské štěstí. Seznámila jsem se (díky drzosti mládí) s význačným českým kynologem, panem Františkem Horákem, dlouholetým pracovníkem Fyziologického ústavu ČSAV, tvůrcem dvou plemen a velkým znalcem prakticky užité genetiky. Více než dvacet let, až do jeho smrti, jsem byla jeho vděčným žákem a on mne naučil dívat se na genetiku ne jako na nepřítele, ale jako na věrného pomocníka. Díky hovorům s ním jsem se přestala bát vědy, jejíž znalost je nezbytně nutná pro každého – toho jména hodného – chovatele.
V sérii článků bychom vám chtěli přiblížit základní zásady dědičnosti a ukázat vám především její prakticky použitelnou část. Předpokládáme, že mnozí z vás se s genetikou nikdy nesetkali anebo od ní po prvním kontaktu utekli. Chceme poprosit ty, kteří se genetikou profesionálně zabývají, nebo ji studují, aby omluvili, opomineme-li nejnovější poznatky genetických výzkumů. Neklademe si za úkol vychovat z našich členů všestranně erudované znalce této složité vědy, kterou se dnes genetika stala – chceme jen co nejpopulárnější formou seznámit naši chovatelskou základnu s příčinami některých jevů, se kterými se ve své praxi setkávají.
Začneme tedy "od Adama". Schopnost předávat určité vlastnosti a znaky z rodičů na potomky nazýváme dědičností – genetikou. Naopak schopnost živé hmoty vytvářet neustále rozdíly mezi živými tvory definujeme jako proměnlivost – variabilitu. Vědu, zabývající se dědičností, nazýváme genetika. Jako samostatný vědní obor vznikla poměrně pozdě a její název navrhl v roce 1906 William Bateson. Prvenství ve formulaci základních genetických principů si odnesl opat brněského kláštera augustiniánů Jan Gregor Mendel když v roce 1865 přednesl na veřejnosti své závěry z pokusů s křížením různobarevných hrachů. Zjistil totiž důležité zákonitosti, které dodnes označujeme jako Mendelovy zákony a které měly mimořádný význam pro rozvoj genetiky.
Základní stavební jednotkou těla je buňka. Živočišná buňka je tvořena jádrem a mimojadernou hmotou – protoplasmou. Nositelem dědičnosti je jak jádro (jaderná dědičnost), tak i mimojaderná hmota. Jádro buňky obsahuje chromozomy – vláknité útvary, jejichž tvar i počet je charakteristický pro každý živočišny druh. Chromozomy jsou seřazeny v párech. V párech jsou vždy chromozomy tvarově stejné, jen jeden pár může být nestejný – chromozomy pohlavní, které určují pohlaví nového jedince. Chromozomy samičí nazýváme podle jejich tvaru X, samčí Y. Samice savců mají vždy dva X chromozomy, samci jeden X a jeden Y. Pes má 38 párů chromozomů somatických – (tělních) – a jeden pár pohlavních. Růst organizmu je doprovázen dělením buněk, kdy se složitým způsobem zdvojí všechny tělesné buňky a z buněk matčiných vzniknou naprosto stejné buňky dceřiné (také s 39 páry chromozomů u psa).
Nový jedinec vzniká spojením dvou pohlavních buněk – vajíčka a spermie. Protože by ale při tomto aktu došlo ke zdvojení původní dědičné hmoty a tedy ke vzniku zrůdy, probíhá vznik pohlavních buněk úplně odlišně. Tzv. zráním se redukuje počet chromozomů v buňce na polovinu, tak, že spermie a vajíčko nesou jen poloviční (haploidní) sadu chromozomů. Potomek má tak jen normální počet chromozomů, přičemž polovinu své dědičné informace dostal od otce a polovinu od matky.
Základní jednotkou dědičnosti je pro nás gen (vloha). Geny jsou uloženy v chomozomech za sebou jako korálky na šňůrce a za normální situace má každý své přesné místo. Vlivem různých faktorů na původní gen (např. záření) může dojít ke změnám – mutacím genu. Takto změněné geny (alely) zaujímají stejné místo ve chromozomu jako gen původní.
Některé z tělesných znaků – znaky kvalitativní – jsou založeny velmi jednoduše, říkáme, že je podmiňují geny velkého účinku. Jsou to v podstatě znaky a vlastnosti typu buď – anebo: barva, tvar ucha, rohatost či bezrohost. Velmi složitá je ale dědičnost například povahových a užitkových vlastnosti – znaky kvantitativní: vzrůst, tělesná váha, výkonnost, plodnost. Je způsobena tzv. geny malého účinku, polygeny, které se při své činnosti jaksi sčitají.
Souhrnu genů říkáme genotyp. Fenotyp je pak vnější projev zděděných vlastností, výsledek působení životních podmínek na dědičný základ zvířete. Nejlépe to ukáže příklad: barvu psa nezmění životní podmínky (nemáme-li na mysli to, je-li čistý nebo špinavý), ale vzrůst zvířete a samozřejmě jeho výkon lze životními podmínkami ovlivnit. Špatná výživa sice nezmění dědičný základ, který dostalo štěně od rodičů, ale zabrání jeho vnějším projevům – štěně může zůstat malé a slabé, špatně plodné, bez zájmu o jakoukoliv pracovní činnost.
Přistupme k vysvětlení dalších pojmů. Pokusy se zjistilo, že některé geny potlačují svými projevy geny jiné, nebo své vlastní alely – jsou převládající, dominantní a označujeme je velkými písmeny. Geny potlačované, ustupující, nazýváme recesivní a označujeme je písmeny malými. Protože potomek dostává polovinu svého genotypu od matky a polovinu od otce, je vždy každý znak nebo vlastnost založen dvěma geny. Pokud jsou tyto geny stejně kvalitní, říkáme, že je zvíře pro daný znak čistokrevné – homozygotní a to buď dominantně (oba geny jsou dominantní AA) nebo recesivně (oba geny jsou recesivní aa). Při nestejné kvalitě genů je zvíře "kříženec" – heterozygot Aa. Každé zvíře je pro mnoho znaků heterozygotní, absolutní homozygot nemůže existovat. Protože sledovat při výkladu více znaků by bylo velmi složité, budeme zatím mluvit pouze o jednom a budeme považovat za jisté, že výchozí pár rodičů byl homozygotní.
Mendelovy zákony
1. Prvním zákonem genetiky je uniformita (stejnost) v F1 a shodnost reciprokých křížení.
Vysvětleme si vše na příkladě: rodiče AA a aa spojíme v rodičovské – parentální generaci – P. Získáme první dceřinnou – filiální – generaci F1. Na základě všeho, co jsme si doposud řekli víme, že pohlavní buňky (gamety) nesou jen poloviční sadu chromozomů, tedy pro každý znak jen jeden gen z páru. Rodiče produkují gamety AAaa. Jejich všichni potomci F1 jsou pouze kombinací gamety A s gametou a – tedy heterozygoti Aa.
Reciprokým křížením myslíme dvě možné kombinace mezi rodiči:
- otec A A, matka a a
- otec a a, matka A A
V případě znaků, jejichž genetický podklad je uložen v jádru buňky (jaderná dědičnost) platí, že při reciprokém křížení jsou výsledky Fl stejné. Například je úplně jedno, užijeme-li otce černého a matku modrou nebo otce modrého a matku černou. U některých znaků je ale nositelem dědičnosti mimojaderná hmota a tak samozřejmě tato poučka neplatí. Příkladem, kdy výsledky reciprokého křížení jsou rozdílné, je například odlišný výsledek spojení velké feny s malým psem (štěňata jsou při narození větší po matce) a malé feny s velkým psem (štěňata jsou při porodu malá po matce). Také je-li dědičnost uložena v pohlavních chromozomech (je vázána na pohlaví), jsou výsledky recipročního křížení odlišné.
2. Druhým zákonem je štěpení vloh v F2 a čistota vloh.
Rodiče Aa a Aa z první filiální generace tvoři gamety AaAa a tedy při jejich spojení mohou vzniknout nejen potomci heterozygotní Aa, ale i homozygotní AA, aa. Došlo k rozštěpení genotypu Aa.
Jednotlivé geny přechází do gamet a tím i do potomků v čisté formě – tedy buď A nebo a, nemísí se spolu i když zevní projev by tomu někdy nasvědčoval. U některých tělesných znaků (typické jsou barva nebo počet zubů) vykazují geny tzv. úplnou dominanci = pokud jsou přítomny, vždy se projeví. Naopak u jiných znaků (délka nosu, kvalita srsti), dochází k tzv. neúplné dominanci, kdy se zevní projev genů jaksi smísí. Nejde však nikdy o smísení genů samotných!
3. Třetí zákon je zákon volné kombinovatelnosti vloh.
J. G. Mendel zjistil, že pokud jsou jednotlivé geny na různých chromozomech, mohou se navzájem volně kombinovat. Spojíme černého psa s klopeným uchem s hnědou fenou s postaveným uchem. Označme si jejich genotypy: pes AAUU, fena aauu. Jejich potomci F1 budou AaUu – štěňata černá se sklopeným uchem. Jedincí F1 tvoří gamety AUAuaUau, které sestaveny do tabulky ukáží, kolik možných kombinací těchto dvou genů lze najít.
Tabulka možných kombinací v F2:
Zpětné křížení, testovací křížení
Testovací křížení používáme tehdy, chceme-li rozlišit ve svém chovu homozygotní a heterozygotní jedince. Použijeme-li k tomuto křížení některého z rodičů, nazýváme celý proces zpětné křížení a vzniklou generaci označujeme písmenem B (z anglického "backcross"). Nejlépe si celou situaci ukážeme opět na příkladu: Černá barva je dominantní vůči hnědé (s játrovým nosem). Spojíme-li tedy černého psa BB s hnědou fenou bb získáme F1 celou černou, genotypu Bb. V F2 dojde ke vzniku genotypů BB, 2x Bb, bb, z čehož jedinci BB a Bb budou opět černí, ale Bb budou nositeli žádoucího hnědého genu. Pokud chceme odlišit která zvířata jsou nositeli (heterozygoti) a která ne (homozygoti), musíme použít testovací křížení s hnědým jedincem, tedy recesivním homozygotem bb. Homozygotně černý partner s ním totiž může dát pouze černé potomky (heterozygoty Bb), kdežto heterozygotní černý i potomky hnědé.
Nesmíme ale nikdy zapomínat, že zde uvedené počty potomků jsou ideální, teoretické. Ve skutečnosti dostaneme stejné výsledky až ve velkém počtu pokusů dohromady – takže v jednom vrhu může být poměr genotypů zcela odlišný od toho, co jsme Vám zde předvedli. Například onoho žádoucího hnědého potomka získáme třeba jen jednoho, nebo naopak budeme mít celý vrh hnědý.
Průkopníci genetiky
Kromě G. Mendela jsou to genetik W. Bateson a americký profesor T. H. Morgan, kteří se zapsali do historie genetiky. Bateson navázal na Mendelovy objevy a sledoval dále chování genů v druhé a třetí filiální generaci. Velmi brzo byl překvapen zjištěním, že se geny pro určité vlastnosti chovaly jinak, než se dalo očekávat, že štěpné poměry neodpovídaly Mendelovým zákonům a dokonce, že se u potomstva některé kombinace vůbec nevyskytly. Ale až T. H. Morgan objasnil, že tento jev, který nazval vazba vloh, souvisí se strukturou chromozomů a uložením genů v nich. Objevil a prokázal, že geny jsou v chromozomu sestaveny lineárně za sebou na relativně stálých místech, která nazval locus, a že na sebe vzájemně působí. Vzájemné působení genů (vazba vloh) je tím větší, čím blíže u sebe geny na chromozomu leží. Aby byla situace ještě komplikovanější, objevil i skutečnost, že se chromozomy rády a často navzájem překříží, přetrhnou a zase srostou tak, že si své části vymění. Těchto výměn se na jednom chromozomu může stát i více. Tím se změní obsah i pořadí genů na chromozomu. Čím blíže jsou locusy u sebe, tím menší je pravděpodobnost, že dojde k překřížení mezi nimi. Naopak, čím jsou dále, tím je překřížení pravděpodobnější. Praktickým dopadem vazby vloh je to, že se některé vlastnosti dědí společně – výskyt jedné závisí na výskytu druhé. Výskyt hluchoty u bíle zbarvených štěňat některých plemen a těžká chudozubost plemen bez srsti je také pravděpodobně příkladem vazby vloh.
Dědičnost pohlaví
U samců je nositelem rozdílných pohlavních chromozomů samec – jeho genotyp vyjadřujeme obecně AAXY. Gamety, které tvoří, jsou tedy v ideálním případě z 50% Ax a z 50% AY. Samice tvoří 100% gamet AX, protože její genotyp je AAXX. Je tedy nepochybně otec – plemeník zodpovědný za to, kolik samčích a kolik samičích potomků se ve vrhu narodí. Z chovatelské praxe i laboratorních pokusů je známo, že spermie nesoucí Y chromozom jsou slabší a choulostivější, než spermie s X chromozomem. Proto veškeré metody, které mají za cíl ovlivnit poměr pohlaví narozených potomků, spočívají v útocích na tyto slabší spermie – buď jim pomáhají v cestě za vajíčkem nebo se je naopak snaží při ní zlikvidovat.
Dědičnost vázaná na pohlaví - dědičnost pohlavím podmíněná
Pohlavní chromozomy jsou také nositeli genů, ovlivňujících některé znaky a vlastnosti. Rodiče nemají stejné genetické založení (otec XY, matka XX) a proto se u nich také geny uložené v pohlavních chromozomech nevyskytují stejně často. Na pohlaví jsou vázány některé dědičné defekty – barvoslepost (u člověka je častá u mužů, ale vzácná u žen), – krvácivost (častější také u psů, samců). Pro chovatelství psů má ale větší význam dědičnost pohlavím podmíněná. Zde jsou obě pohlaví geneticky stejně založena, ale v jejich fenotypu se to shodně neprojeví – o to je to v praxi horší a chovatelsky obtížnější!! Klasickým případem je výskyt kryptorchismu (ztráta jednoho či obou varlat). Pes kryptorchid je každému ihned patrný (máme samozřejmě na mysli homozygotně založeného jedince), ale fena stejného genotypu není nijak nápadná. Pes kryptorchid je z chovu ihned vyřazen, ale stejně homozygotně kryptorchidní fena krytá bezvadným psem produkuje po celý život štěňata heterozygotně založená, na pohled bezvadná, která jsou nositeli této vady dál a zamořuje jimi chov.
Mimojaderná dědičnost
Dosud jsme mluvili o jaderné dědičnosti, o genech uložených ve chromozomech jádra buňky. Velký význam pro chovatelskou praxi má ale i tzv. mimojaderná dědičnost, kde má rozhodující úlohu cytoplazma. Vajíčko má daleko větší množství cytoplazmy než malá spermie (kde je prakticky jen v bičíku). Znamená to, že dědičné faktory přítomné v cytoplazmě budou vyvolávat větší podobnost potomků s matkou. Tento jev se nazývá matroklinní dědičnost. Typickým příkladem makroklinní dědičnosti je velikost narozených štěňat. Spojíme-li fenu velkého plemene se psem malého, budou štěňata odpovídat velikostí své velké matce. Fena malého plemene porodí se psem velkého plemene štěňata malá, přiměřená své vlastní velikosti, která teprve časem dorostou větší velikosti.
Genetické minimum (část 1.)
Genetické minimum (část 2.)
Publikováno 20.12.2004. 2004, uveřejněno se souhlasem autorky.