Отправлено: 10.02.14 08:34. Заголовок: Курс лекций Л.А. Пасечник

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ГЕНЕТИКЕ ДЛЯ СОБАКОВОДОВ

Л.А. Пасечник

информация с PESIQ

ЛЕКЦИЯ №1 ЦИТОЛОГИЯ


Так уж сложилось исторически, что народонаселение как минимум одной шестой части суши, а, возможно, и всей нашей планеты очень не любит изучать строение живой клетки. Трудно сказать, чем это клетка так всем не угодила. Может быть, виновен в этом все тот же школьный курс биологии (просто не могу отказать себе в удовольствии еще раз попинать методику преподавания в школе), который прививает детям устойчивую аллергию к цитологии - науке о строении клетки. Может быть вынесенный оттуда же, из школы, горький опыт, подсказывающий, что столько времени было потрачено на изучение примитивных амеб и Ко, а толку-то? Чем эти знания помогли в жизни вообще и в разведении собак в частности? Да ничем!
А может быть виной тому наше подспудное желание откреститься от простоватого и непрезентабельного родственника? И как чванливый Сирко мы смотрим свысока на одноклеточное и презрительно цедим: «Вы, Секлета Филипповна, что-то одно, а мы – что-то другое». А вот и не другое! И мы сами, и предмет нашего интереса - собака, состоим из точно таких же клеток, разница лишь в том, что многоклеточный организм является содружеством большой группы клеток, объединившихся для лучшего выживания в окружающей среде. Коллектив, толпа, армия - всегда сильнее одиночки и способны осуществлять более масштабные проекты, но по отдельности каждый из толпы не лучше, не сильнее и не умнее одиночки. Поэтому, для того, чтобы понять устройство многоклеточного организма, для начала нужно изучить устройство его структурной единицы. Без этого не стоит даже примеряться к генетике, так что хотите вы того или не хотите, а от цитологии отвертеться не выйдет. Но вначале, для затравки, я расскажу одну интересную историю из жизни одноклеточных.
Приблизительно 3,8 млрд. лет тому назад на нашей планете появилась жизнь. Уж каким образом она возникла, обсуждать не будем, все равно никто этого не знает, но факт возникновения, как говорится, налицо. Только-только на поверхности остывающего огненного шарика образовалась твердая корочка, только-только на поверхности этой корочки стали конденсироваться первые лужицы и наў тебе – шустрые бактерии уже заселились и вовсю хозяйничают в первобытном водоеме! Эти первые одноклеточные были устроены довольно-таки примитивно, у них даже ядра не было, и свернутая колечком цепочка ДНК прикреплялась прямо к внутренней стенке оболочки. Потому и имя эти бактерии получили соответствующее – прокариоты, что означает – доядерные, еще не имеющие ядра. Развлечения у прокариотов тоже были достаточно однообразны, в свободное, а также и в рабочее время занимались они тем, что вдыхали углекислый газ СО2, которого в те времена в атмосфере было более чем достаточно, пили водичку Н2О и, используя энергию солнца, отщепляли от газа углерод, а от воды водород. А далее – соединяли атомы С и Н разнообразными способами, получая в результате россыпь оригинальных органических соединений под названием углеводороды. Отходы, то бишь кислород, просто выбрасывали вон из клетки в окружающую среду. Наверное, многие уже не вспомнят, как называется этот процесс, а это банальный фотосинтез, то чем по сей день занимаются растения на нашей планете. Общее название всех организмов, осуществляющих синтез органики буквально из воздуха – аутотрофы, то есть питающие себя сами.
К чему могли привести подобные игры бактерий понятно – атмосфера должна была постепенно насыщаться кислородом, которого до того в воздухе нашей планеты практически не было. А вот и нет! Никакого существенного увеличения концентрации кислорода не наблюдалось в течение последующих 2 млрд. лет. Возможно, вы подумаете, что этих первых бактерий просто было маловато для того, чтобы в прямом смысле вдохнуть жизнь в атмосферу? Опять, нет! Та самая «лужица» на самом деле была первичным океаном, покрывавшим большую часть поверхности планеты, так что общее количество биомассы было существенным. Куда же девался кислород? Оказывается, весь он использовался для окисления металлов. Совсем не задолго, по геологическим меркам, до рассматриваемых событий, Земля представляла собой расплавленный жидкий шар. Состав расплава можно узнать, заглянув в периодическую систему химических элементов Менделеева – все это богатство, начиная от легких газов и заканчивая тяжелыми трансурановыми элементами, кипело и бурлило в первородном горниле. Но как только шарик стал слегка остывать, то под воздействием сил гравитации тяжелые металлы постепенно погружались к центру планеты, формируя ее железное ядро, а легкие элементы и их соединения, например - силикаты (песок и камни) поднимались вверх, образуя Земную кору. Так бы и ушли практически все металлы на недосягаемые глубины, но благодаря бурной сейсмической активности совсем еще юной планеты, выбросы из недр происходили очень часто, и весь произведенный бактериями кислород соединялся с атомами металлов, образуя руды этих самых металлов. Легкие, как песок, руды уже не пытались утонуть, а задерживались на поверхности. И только когда работа по накоплению запасов полезных ископаемых была выполнена, кора упрочена, а извержения вулканов стали не таким уж частым событием, наконец-то вырабатываемый бактериями кислород стал накапливаться в атмосфере. И сразу же ситуация на Земле стала меняться с невероятной скоростью - живая материя как будто очнулась от сладкой дремы, нашелся кто-то кто выбросил лозунг «Эволюция!» - и понеслось! А что же до того, неужели на протяжении всех этих 2 миллиардов лет эволюция не происходила? Представьте себе, нет! Ну, может быть, совсем немножко и, так сказать, вширь, создавая лишь аналогичные виды бактерий, но, даже не помышляя о том, чтобы начать строительство вертикальной эволюционной лестницы. И ладно бы, не появились за этот период (а это, между прочим, более половины всего времени существования жизни) многоклеточные организмы, но ведь практически не было гетеротрофов! Гетеротрофы – те, кто питаются уже готовой органикой и это наиболее выгодный и удобный способ питания – съел своего соседа и у тебя есть свободное время, чтобы заняться чем-то гораздо более интересным, чем фотосинтез. Можно списать это на исключительное миролюбие и благородство наших далеких предков, а потом удивляться и сокрушаться: как от таких пацифистов могло произойти то, что произошло. Но вот ведь еще в чем дело – редуцентов тоже почти не было! Редуценты разрушают остатки мёртвых организмов до простых неорганических соединений, возвращая в окружающую среду вещества необходимые для жизни этих же организмов. Отсутствие редуцентов выглядит более чем странным, даже с учетом того, что дефицита углерода и водорода не было. Зачем тратить столько сил на создание новой органики, если буквально под ногами валяются уже готовые соединения? Можно было бы обвинить прокариотов в бесхозяйственности и бестолковости, мол, что с этих примитивных взять, если бы мы не знали, что как только наступит час Х, одноклеточные прокариоты-аутотрофы как по мановению волшебной палочки создадут и хищных гетеротрофов, и могильщиков редуцентов, и имеющих клеточное ядро эукариотов, да еще все это как в одноклеточном, так и в многоклеточном вариантах, в общем, все нынешнее разнообразие живой материи.
Но вернемся к первому периоду жизни одноклеточных – на протяжении 2 млрд. лет бактерии, завершившие свой жизненный цикл, откладывались слой за слоем, тонна за тонной и под влиянием времени, давления, температуры эти массы органики постепенно превращались в залежи графита, серы, нефти, газа, горючих сланцев.
Не появись прокариоты на Земле в нужное время, не проделай они такую героическую работу по накоплению природных ресурсов, могла ли далее жизнь на планете развиваться и эволюционировать? Почему бы и нет! Возможно, даже до стадии разумных людей добрались бы. Но вот дальнейшая эволюция – эволюция разума, возникновение цивилизации без металлов и энергетиков были бы категорически невозможны. Человечество так и осталось бы навсегда в каменном веке. Чистая случайность ли это и нам просто так повезло с нашими предками-бактериями? Решайте сами.
Итак, клетка – основа основ, строительный кирпичик для многоклеточных, но и сама по себе может быть самостоятельным отдельным организмом. Ничего живого меньше и проще одноклеточных в природе не существует, поэтому мы с полным правом можем называть клетку единицей жизни. И хотя клетки разных биологических видов отличаются и внешним видом и внутренним содержанием, но соблюден некий общий принцип в их устройстве, который позволяет понять, что перед нами именно клетка.

 Отправлено: 10.02.14 09:04. Заголовок: Если тесный инбридин..

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%
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.

 Отправлено: 10.02.14 09:05. Заголовок: Преобразуем формулу ..

Преобразуем формулу p2 + 2pq + q2 = 1, это у нас квадрат суммы:
(p+q)2=1
р+q = Ц1 = 1
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
q2= 0,04
q= Ц0,04 = 0,2
вычислив q, мы можем легко найти p
p + 0,2 = 1
p = 0,8
подставляем значения p и q в начальную формулу
0,82 + 2pq + 0,22 = 1
0,64 + 2pq + 0,04 = 1
2pq = 1 – 0,64 – 0,04 = 0,32
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.

 Отправлено: 10.02.14 09:05. Заголовок: Давайте вернемся на ..

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.

 Отправлено: 10.02.14 09:06. Заголовок: ЛЕКЦИЯ №6 НЕМЕНДЕЛЕВ..

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.

 Отправлено: 10.02.14 09:06. Заголовок: 2) Мутации. Оценивая..

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.

 Отправлено: 10.02.14 09:06. Заголовок: 2) Мутации. Оценивая..

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.

 Отправлено: 10.02.14 09:07. Заголовок: 6) Метилирование/дем..

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.

 Отправлено: 10.02.14 09:07. Заголовок: 7) Парамутация - вза..

7) Парамутация - взаимодействие двух аллельных генов, находящихся в гетерозиготном состоянии, которое приводит к наследуемому изменению экспрессии одного из аллелей, без изменения последовательности нуклеотидов. Некоторые гены, подвергшиеся метилированию, оказываются «заразными» для второго, нормального аллеля в своей паре. В результате чего второй аллель тоже подвергается метилированию, его активность снижается или даже ген переходит в неактивное состояние.
Какие неприятные сюрпризы может преподнести парамутация заводчикам собак? Предположим, что сука имеет определенный фенотипический недостаток, от которого вы желаете избавиться. Вы выбираете кобеля, у которого нет подобного недостатка, но, увы, никакого исправления фенотипа не происходит, и все дети получаются в маму. Вы хоть и расстраиваетесь, но не опускаете руки, ведь потомки несут в рецессиве полезный ген, полученный от отца. И если далее подобрать этим собакам партнеров с желаемым признаком, то около половины щенков будут уже искомого типа. Но и в следующем поколении никаких положительных подвижек не происходит. Нужный вам отцовский ген уже «заразился» излишком метильных групп и активность его снизилась. Когда, в каком поколении произойдет «освобождение» гена – неизвестно. Но когда оно произойдет, это может оказаться еще одним сюрпризом для заводчиков – вроде бы давненько не было ничего подобного в поголовье и, вдруг, на' тебе – откуда только взялось!
Не стоит так уж сильно бояться парамутаций, это достаточно редкое явление. Далеко не всякий метилированный ген может парамутировать, есть даже случаи, когда ген имеет несколько аллельных вариантов, но только один из них проявляет страсть к парамутации. Тем более, не стоит пытаться предполагать парамутацию в тех случаях, когда разные фенотипические признаки (особенно окрас) зависят от конкретных и известных генных мутаций, а не от метилирования гена.

 Отправлено: 10.02.14 09:07. Заголовок: 8) Посттрансляционна..

8) Посттрансляционная модификация белка - это химическая модификация протеина уже после его сборки из аминокислот. Матричная РНК достаточно свободно обращается с программой, выписанной в геноме, и может с помощью альтернативного сплайсинга накроить множество разнообразных вариантов формулы белка. Белок может полимеризоваться разными способами, образуя различные пространственные и функциональны формы Но и этого природе оказалось мало! После трансляции белок начинают «украшать», как новогоднюю елку, присоединяя к нему разные химические соединения. Это и уже знакомое нам метилирование, а, кроме того - ацетилирование, фосфорилирование, гликозилирование, убиквитинирование, в зависимости от того, какую группу прицепят к белку. Возможно даже изменение химического состава некоторых аминокислот, отщепление небольших фрагментов белка и разрезание аминокислотной цепи.
Особо следует выделить модификацию гистонов. Гистоны - белки, которые укладывают нить ДНК в компактную хромосому. Преобразования гистонов влияют на способ упаковки хромосомы, а, следовательно, и на то - будут ли гены активными или нет. Этот пункт можно считать дополнением к п.4, и отнести к биохимической регуляции генома.
Так что наши попытки заполучить интересный фенотипический признак от какого-либо производителя, могут наткнуться не только на нежелание организма оставить активным ген, необходимый для реализации этого признака, но клетка может подгадить на самом последнем этапе и модифицировать уже готовый белок, изменив его функцию в нежелательную сторону.

9) Трансвекция - восстановление нормального фенотипа в результате взаимодействия по-разному поврежденных генов, находящихся в разных хромосомах. Например, в хромосоме, доставшейся щенку от отца, оказался поврежден непосредственно сам ген, кодирующий белок, а в хромосоме, полученной от матери, погиб энхансер, контролирующий этот же ген, что так же делает невозможным транскрипцию гена. По теории, в этом случае белок не может производиться вообще, а щенок будет иметь те или иные проблемы, в зависимости от того, что это за ген и белок, вплоть до летального исхода. Но, в подобных случаях иногда происходит сближение двух гомологичных хромосом, нормальный энхансер первой хромосомы воздействует на нормальный ген второй хромосомы и белок благополучно синтезируется. На первый взгляд, трансвекция - весьма полезная штука, позволяет организму нормально существовать. Только вот такое, вроде бы благополучное животное, на самом деле носитель сразу двух вредных мутаций, которые будут передаваться по наследству всем его потомкам, затем, переходя в гомозиготное состояние вызывать какие-то проблемы с экстерьером или аномалии развития.

 Отправлено: 10.02.14 09:08. Заголовок: 10) Геномный импринт..

10) Геномный импринтинг - процесс, при котором главенство (термин – доминантный в данном случае не уместен) определенных генов устанавливается в зависимости от того, от какого родителя унаследован ген. Используется еще название – эффект материнского предка или эффект отцовского предка, в зависимости от того, чей ген экспрессируется, а чей отключается. Отключение генов происходит с помощью метилирования. В геноме млекопитающих около 100-200 генов подвергаются специфическому метилированию во время формирования мужских и женских половых клеток. Это метилирование относится к строго наследуемому, часть генов в яйцеклетке, и совсем другая группа генов в сперматозоидах оказываются надежно выключены, что дает возможность проявиться аллелю, полученному от второго родителя.
Например, у человека и мыши отцовские копии одного из важных факторов роста – ИФР-II экспрессируются, а материнские – нет. Скорее всего, у собак точно так же. Даже не зная окончательный список всех импринтированных генов, но, подметив такую очевидную особенность, что экстерьер потомков зависит от кобеля несколько больше, чем от суки мы можем предположить, что у собак в эту группу генов входят некоторые факторы роста.

11) Инактивация Х-хромосомы - процесс, в ходе которого методом метилирования выключается одна из двух Х-хромосом, в клетках самок млекопитающих. Это позволяет самкам при генотипе ХХ иметь ту же экспрессию генов Х-хромосомы, что и у самцов при XY. Выбор Х-хромосомы, которая будет инактивирована, совершенно случаен и равновероятен. Учитывая, что организм собаки состоит из триллионов клеток, получается, что в 50% клеток работает Х-хромосома, полученная от матери, а в остальных 50% клеток экспрессируется отцовская Х-хромосома. Если в одной из хромосом есть мутация, то самка будет иметь мозаичный фенотип. Пример мозаичного фенотипа - черепаховый окрас кошек. На участках рыжего цвета работает Х-хромосома одного родителя, а на черных пятнах - второго родителя. У собак не известны подобные, видимые невооруженным взглядом признаки, связанные с мутациями в половых хромосомах, но это вовсе не означает, что отсутствуют мутации менее очевидные, но все же влияющие и на экстерьер, и на здоровье.
Кроме того, бывает еще отклонение от равновероятной инактивации, когда Х-хромосомы одного из родителей начинают превалировать от 75-80% до экстремального смещения, достигающего 90% и даже 100% клеток. Это крайне неприятная аномалия, которая может даже привести к бесплодию суки.

 Отправлено: 10.02.14 09:08. Заголовок: 12) Мозаицизм - нали..

12) Мозаицизм - наличие в организме генетически различающихся клеток. Одна из форм мозаицизма у самок, связанная с мутациями в Х-хромосомах, рассмотрена в предыдущем пункте. Есть и другая форма, вызванная мутациями в прочих хромосомах и в самых разных генах. Обязательное условие того, чтобы мутация привела к мозаичному фенотипу – она должна случиться на ранних стадиях эмбрионального развития. Каждая эмбриональная клетка является родоначальницей большого пула клеток, и мутация в одной лишь эмбриональной клетке может привести к возникновению в каком-либо органе очага клеток с иным генотипом. Если мутация возникает в более поздние периоды, то незначительное количество аномальных клеток фенотипически не проявляется.

Возможно, вы обратили внимание, что некоторые пункты входят в явное противоречие с одной из центральных догм в биологии, которая гласит, что приобретенные признаки не наследуются. С критики взглядов творца первой эволюционной теории – Жана-Батиста Ламарка как раз и начинается знакомство школьников с учением об эволюции. Ламарк считал, что эволюция идет не случайным, а закономерным и направленным путем и назвал это "стремление природы к прогрессу", "стремление к совершенствованию". При этом организмы чутко реагируют на любые изменения внешней среды, и приспосабливается к ним.
Законы Ламарка:
1) активно используемый орган усиленно развивается, а ненужный исчезает;
2) изменения, приобретенные организмами при активном использовании одних органов и неиспользовании других, сохраняются у потомства.
Теории Ламарка были блестяще опровергнуты немецким ученым Августом Вейсманом. Он доказал опытным путем, что если крысам из поколения в поколение отрубать хвосты, это не приводит к рождению бесхвостых крысят. По результатам экспериментов и был сформулирован главный принцип так называемого вейсмановского барьера: соматические клетки организма не могут передавать информацию половым клеткам. Хотя коллеги Вейсмана и пошутили по этому поводу, мол, зачем нужно было мучить бедных мышей, достаточно было посмотреть на новорожденных мальчиков тех народностей, где уже тысячи лет практикуют обрезание, тем не менее, догма утвердилась и укрепилась, да так прочно, что любой посмевший ее оспорить награждался званием креациониста и лжеученого. Особенно после того, какими методами верный адепт теории Ламарка, незабвенный Трофим Денисович Лысенко громил «морганистов-вейсманистов», одна лишь мысль, что тебя сравнят с этим варваром от науки, заставляла многих современных ученых «не замечать» некоторых неудобных фактов. Однако факты не просто накапливались, но и, с развитием молекулярной биологии, находили объяснение. Так был открыт механизм метилирования ДНК, существование мобильных генетических элементов и другие изменения экспрессии генов не связанные с мутациями в ДНК.
Выделилось отдельное направление в биологии - эпигенетика. Предмет изучения эпигенетики – обратный поток информации. Если традиционная генетика изучает информационный поток в направлении ДНК – РНК – белок, то эпигенетика интересуется - как белки и РНК, откликаясь на сигналы извне, модифицируют геном.
Конечно, современное представление о наследовании приобретенных признаков сильно отличается от простого ламарковского механизма. И уж точно не прав был «народный академик», полностью отвергавший классическую генетику. Но природа оставила с носом и вейсманистов, еще раз доказав, насколько она умнее нас и сложнее наших представлений о ней. Против всякого лома у нее есть прием, на всякое действие у нее найдется противодействие, она гибкая и пластичная, мудрая и остроумная в своих решениях. Победить ее невозможно, постигнуть ее глубину очень сложно, но уяснить и принять главный принцип вполне по силам любому – нужно бережно относиться к тому, что создано природой, она не прощает свинского отношения к организму. И помнить, что организм принадлежит тебе только в том случае, если не собираешься размножаться.
Широчайший арсенал природных механизмов влияния на наследственность и изменчивость организмов не позволяют нам найти точные рецепты для изготовления собак с нужным нам экстерьером. Но изучение этих механизмов позволит нам бороться со многими болезнями и аномалиями, позволит видеть генетическую и биохимическую основу каждого фенотипического признака. Покажет, что не всегда то, что кажется нам красивым – полезно для животного. И может быть, когда-нибудь, даже заставит сделать реальные шаги для улучшения качества жизни наших любимцев и исправить то, что наворочали в кинологии за последние десятилетия. Без этого все слова о великой любви к собакам и об ответственности и профессионализме в кинологической деятельности останутся всего лишь пустым звуком.

 Отправлено: 10.02.14 15:45. Заголовок: Пасечник Л.А. "..

Пасечник Л.А.
"ОКРАСЫ СОБАК. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ, БИОХИМИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ"
ЧАСТЬ 4
ОКРАС И ЗДОРОВЬЕ

Часто в обыденной жизни мы употребляем слово - одноклеточное, как символ чего-то примитивного и простого. На самом же деле, клетка - это величайшее чудо природы, основа жизни на нашей планете, а может и не только на нашей. По сложности устройства и функционирования обычная живая клетка даст фору современному заводу с высокими технологиями. Мы такие многоклеточные и такие умные до сих пор не имеем точной информации обо всех процессах протекающих в клетке, и о назначении всех молекулярных клеточных структур. И если мы когда-нибудь откроем ее тайны, то, возможно, даже сможем понять - каким образом возникла жизнь во Вселенной.
Самые крупные и сложные молекулы в клетке - это белки, и хотя органеллы клетки содержат также другие вещества (липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, неорганические компоненты), практически все процессы в живых организмах, в том числе и окрасообразующие, связаны с их функционированием. На долю белков приходится не менее половины сухой массы живой клетки. В живых организмах они выполняют самые разнообразные функции: строительную, каталитическую, запасающую, транспортную, двигательную, энергетическую, регуляторную, защитную и служат теми молекулярными инструментами, с помощью которых реализуется генетическая информация.
Именно оттуда, с молекулярного уровня, и следует начинать изучение генетики, в том числе и генетики окрасов. В популярных статьях по генетике принято говорить, что гены кодируют определенные признаки. Такое весьма упрощенное представление, на мой взгляд, является еще одним дезориентирующим фактором для тех, кто интересуется генетикой хотя бы и на любительском уровне. В действительности ген кодирует не признак (само это понятие весьма расплывчато), а определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойства организма.
В «правильном» гене будет записана правильная формула, и эта запись является шаблоном, по которому клетка будет производить нужный белок. Но если однажды в структуре гена произойдет какое-то изменение (мутация), то и белок, созданный по такому ошибочному шаблону будет иметь совсем другую химическую формулу. В зависимости от того насколько важную функцию в клетке выполняет этот белок и насколько серьезное изменение произошло в его структуре, будет зависеть и то - какие изменения произойдут в работе клетки и какой это окажет в конечном итоге эффект на весь организм в целом. Например, мутация, приведшая в нерабочее состояние важнейшую аминокислоту - тирозин, неизбежно приведет к гибели особи, поскольку тирозин является основой не только для производства меланина, но еще и инсулина, адреналина, норадреналина, тироксина и многих других важнейших белков.

 Отправлено: 10.02.14 15:47. Заголовок: Редкий случай, когда..

Редкий случай, когда мутация в одном белке сказывается лишь на одной-единственной функции в организме или одном признаке. Скорее всего, такие случаи стоит отнести на нашу недостаточную осведомленность обо всем спектре функций этого белка. Существующий в генетике термин «плейотропия» - способность одного гена оказывать влияние на несколько разных признаков организма, может быть применим практически к каждому гену. Специалисты породники уже давно заметили, что представители одной и той же породы, имеющие разные окрасы, также имеют и некоторые отличительные особенности в экстерьере, не зависимо от того - ведется ли в породе разведение по окрасам или нет. Подробнее о каждом из окрасообразующих генов мы поговорим позже, а пока что обратимся к конечному продукту деятельности меланоцитов - меланину.
Зачем нужен организму меланин? Только ли для окраски шерсти или есть еще другие важные функции? В начале второй главы я коротко затронула вопрос полифункциональности этих соединений и теперь пришло время разобраться с этим вопросом подробнее. Первая важнейшая задача меланина - участие в репарации ДНК. Репарация - это особая функция, заключающаяся в способности исправлять повреждения и разрывы в молекулах (ДНК), возникающие вследствие воздействия ионизирующего излучения и различных физических и химических агентов, а также при нормальном биосинтезе ДНК в процессе жизнедеятельности клеток.
Задача вторая - участие в процессах функционирования дыхательной цепи как акцептор электронов. В процессе дыхания углеводы, жиры и белки подвергаются многоступенчатому окислению, протекающему во всех живых клетках. Основная функция окисления - обеспечение организма энергией в доступной для использования форме. Окисление в клетках связано с передачей т. н. восстанавливающих эквивалентов (ВЭ) - атомов водорода или электронов - от одного соединения - донора, к другому - акцептору. Система синтеза меланина сопряжена с системой транспорта электронов по дыхательной цепи, поскольку известно, что одним из метаболитов обмена меланина является убихинон, который в процессе окисления-восстановления служит промежуточным звеном передачи электронов от ци-тохрома-b к цитохрому-с.
В процессе окисления меланин выполняет еще одну задачу - нейтрализует продукты окисления липидов. Очень важная функция, учитывая, что особой чувствительностью к переокислению липидов при стрессе обладают ткани миокарда, скелетных мышц и нервных волокон.
Еще - меланин участвует в нейромедиаторных процессах при многочисленных патологических нарушениях функциональных структур нейронов. Медиаторы осуществляют перенос возбуждения с нервного окончания на рабочий орган и с одной нервной клетки на другую.
Следующая функция меланина - фото- и радиопротекция. У меланина обнаружено наличие неспаренных электронов, что придает этому веществу свойства стабильных свободных радикалов. Неспаренные электроны способствуют более эффективному поглощению солнечной радиации. Кроме того, они легко захватывают и обезвреживают опасные для клеток высокоактивные свободные радикалы, которые могут образоваться, например, при действии радиоактивного излучения. Таким образом, меланин выполняет сразу две защитные функции - ультрафиолетового фильтра и антиоксиданта.

 Отправлено: 10.02.14 15:50. Заголовок: Сравнительно недавно..

Сравнительно недавно ученые, обратившие внимание на усиление пигментации кожи на месте заживающих ран и ожогов, доказали, что роль меланинов не сводится только к фотозащите покровов. По всей видимости, они принима¬ют деятельное участие в ликвидации последствий любого стрессового воздействия, нарушающего клеточный гомеостаз, и являются важной составной частью иммунной системы организма в целом.
Необходим меланин и для нормальной работы таких важных органов чувств, как зрение и слух. Слой темного пигмента защищает светочувствительные клетки сетчатки и повышает четкость получаемого изображения, поглощая излишний свет и гася блики, отраженные от внутренней поверхности глаза. Во внутреннем ухе меланоциты содержатся в так называемой сосудистой полоске, вырабатывающей эндолимфу, заполняющую полость ушной улитки. При отсутствии или недостатке меланина эндолимфа изменяет свой ионный состав, что сказывается на остроте слуха. В той или иной степени плохо слышат и животные-альбиносы, и люди-альбиносы
Достаточно внушительное досье, но не исключено, что и это далеко не полный список. В частности, еще в самом начале пути находится изучение меланинов находящихся в клетках соединительной ткани мягких мозговых оболочек, особенно в окружности продолговатого мозга.
Из всего этого следует, что меланин - это не просто декоративная краска. Меланины можно обнаружить в организме практически всюду - в мозге и центральной нервной системе, в слизистых оболочках, по ходу увеального тракта глаза, в пигментном эпителии сетчатки, в радужной оболочке, в коже и шерсти, а также во внутренних органах и тканях, где в норме этот пигмент не встречается кишечник, пищевод и пр.

Важно не только наличие меланина в организме, но так же его тип и количество. Еще Чарльз Дарвин обратил вни¬мание на то, что белые особи домашних животных менее устойчивы к заболеваниям (к отравлению ядовитыми растениями), чем темноокрашенные. Позднее было установлено пониженное содержание антитоксинов в крови светлоокрашенных домашних животных.

В результате многочисленных исследований свойств меланинов было установлено, что в организме человека и животных эумеланин значительно более устойчив к разного рода воздействиям, чем феомеланин. Особенно это касается защитных свойств при воздействии различных видов излучения: ультрафиолетового, радиоактивного, видимого света. Вот лишь несколько фактов. В зоне радиоактивного заражения после аварии на Чернобыльской АЭС, выживают только черные куры. А результаты исследования проведенного учеными в Национальном институте рака США, показали, что кошки черного окраса имеют лучшую иммунную защиту против многих болезней. Связь пигментации кожи и шерсти с физиологическими отправлениями организма установлена профессором Дюрстом, нашедшим, что щелочность крови (играющая роль в выносливости организма) у лошадей, ниже при светлой масти (серой, рыжей) и, по сравнению с ними, выше у гнедых на 10-15%, у вороных - на 18-25% (рыжий окрас лошадей аналогичен рецессивному рыжему е-окрасу собак, гнедой -доминантному агути-рыжему, вороной окрас - черный).

 Отправлено: 10.02.14 15:52. Заголовок: Таким образом, эумел..

Таким образом, эумеланин является более ценным пигментом для организма и с точки зрения здоровья, всем живым организмам на нашей планете лучше всего было бы иметь сплошной черный окрас. Но окраска животных, кроме всего прочего, очень важна для адаптации организма к условиям окружающей среды. В первую очередь это маскировка - окраска, благодаря которым животное становится неза¬метным на фоне окружающей обстановки. Маскировочная окраска может быть криптической, скрадывающей и расчленяющей. Криптическая окраска цветом и рисунком подражает фону. Скрадывающая окраска основана на эффекте противотени: наиболее ярко освещаемые участки тела окрашены темнее менее освещенных, имеющих светлую окраску; при этом окраска кажется монотонной, а очерта¬ния животного сливаются с фоном. Мы уже рассматривали этот тип окраски, знакомясь с локусом Агути. Расчленяющая окраска характеризуется наличием контрастных полос или пятен, разбивающих контур тела на отдельные участки, благодаря чему животное становится незаметным на окружающем фоне. Расчленяющая окраска часто сочетается с криптической и встречается у многих животных; тигров, жираф, зебр, бурундуков, у некоторых рыб, земноводных, пресмыкающихся, насекомых.
Ряду млекопитающих свойственна предостерегающая, или предупреждающая (апосематическая), окраска, представляющая полную противоположность криптизму. Для нее характерны бросающиеся в глаза контрастные цветовые пятна, как бы предупреждающие врага о несъедобности их носителя или о способности его, дать жестокий отпор. Классический пример окраски апосематического типа представляют вонючки, обладающие яркой (сочетание белых и черных полей) окраской и крайне едкими выделениями вонючих желез, дикобразы, способные пучками острых и длинных игл нанести тяжелые раны даже волку, тигру и др.
Так что, не смотря на свою полезность, черный окрас имеет ряд противопоказаний к распространению. Зачем, к примеру, белому медведю черная шерсть и более могучее здоровье, если он умрет с голоду, не имея возможности незаметно подкрасться к добыче?
Все то богатство окраски животных, удивительным образом гармонирующее с окружающей средой и отвечающее функциональной роли каждого-отдельного биологического вида, возникло вовсе не в результате каких-то случайных процессов. Хотя в учебниках по биологии до сих пор пишут, о случайных мутациях, чудесным образом «угадавшие» рисунок листа растения, на котором обитает насекомое или цвет шерсти, точно копирующий песчаные дюны или белоснежные льды, и даже необходимость сезонного изменения окраски для некоторых животных. Теория вероятности категорически возражает против случайного характера приспособительных мутаций, ни один вид не выжил бы в природе, дожидаясь такого счастливого случая. Приспособительное изменение окраски и её рисунка происходит при участии нервной системы под влиянием зрительных раздражении и гормонов гипофиза, щитовидной железы и эпифиза, индуцирующих направленные мутации в генах.

 Отправлено: 10.02.14 15:54. Заголовок: На первый взгляд это..

На первый взгляд это кажется еще более фантастическим чем случайные мутации, но это лишь говорит о том - как мало нам известно о законах микромира и о влиянии их на макромир.
Возникновение таких запрограммированных изменении в структуре ДНК ни в коем случае не отменяет существование изменений случайных. Случайные мутации не только имеют место, но даже составляют львиную долю всех мутации. Если первые, чаще всего, являются полезными, то вторые, наоборот, преимущественно вредные. В дикой природе особи с неблагополучными мутациями имеют небольшие шансы выжить и оставить после себя потомство и потому большинство этих мутаций не закрепляются в поголовье. Но как только речь заходит о домашних животных, то все законы природы действуют с большой натяжкой. Если человеку нравится новый признак, который возникает благодаря мутации, то он закрепляет этот признак селекционными методами. Экстерьер большинства пород собак красноречиво говорит о том, что далеко не всегда человек руководствовался полезностью нового признака. Это касается и окрасов собак.

Известную группу генов, определяющих окрас собак, можно разделить на те, которые возникли в результате полезных мутаций и те, которые появились благодаря случайным вредным мутациям. Но прежде нужно выделить ряд аллелей, которые определяют «норму» для биологического вида Canis familiaris, то есть кодируют правильную формулу белка и являются исходным геном, от которого и «произошли» остальные аллели в каждом из локусов. Вот этот ряд: awBCDEgkPmrSt

 Отправлено: 10.02.14 15:56. Заголовок: К безусловно вредным..

К безусловно вредным мутациям следует отнести гены: d М р sw Начнем с чемпиона по вредности гена Мерля - М О том, какого рода мутация произошла в меланоцит гликопротеине PMEL17, было сказано в главе, посвященной локусу М. Мутация эта была случайная, и сам факт внедрения в структуру гена генетического мусора не дает повода сомневаться в ее вредности. Напомню, что PMEL17 явля¬ется мембранным белком, а нормальная проницаемость цитомембраны - главное условие в гомеостазе клетки. Цитомембрана построена одновременно и как защитный барьер, и как проход для всех субстанций, которые проникают в клетку или ее покидают. Излишне говорить о том, что брешь в защите - это всегда опасность и может в конечном итоге иметь непредсказуемые последствия. Кроме того, отрегулированная и быстрая самосборка PMEL17 в амилоидные листы защищает клетку от токсичности связанной с синтезом амилоида. Нарушение этой функции тоже заставляет настороженно отнестись к гену Мерля.
Многократные обследования особей обычного гетерозиготного мраморного окраса - Mm, показали, что у многих собак есть некоторые проблемы со слухом и зрением. Ничего удивительного в этом нет, если вспомнить о необходимости меланина для нормальной работы этих органов чувств, о чем говорилось несколькими абзацами выше. Подобные проблемы будут при любом нарушении поступления пигмента в сетчатку глаза и внутреннее ухо, каковы бы ни были причины этих нарушений. Потому для мраморных собак предпочтительнее иметь хотя бы один пигментированный глаз, а в идеале - оба. К сожалению, обычными селекционными методами добиться этого невозможно, поскольку пятна мрамора распределяются случайным образом. Если достойная во всех отношениях мраморная собака будет иметь голубые глаза, то это ее личный недостаток, никак не влияющий на племенную ценность.

Следует ли после всего, что стало известно о гене Мерля, запретить вообще мраморный окрас? Да ни в коем случае! Многовековой опыт разведения собак мраморного окраса, гетерозиготных по одноименному локусу, доказал, что осо¬би эти вполне жизнеспособны. Более того, мрамор нужно всячески беречь и охранять, ведь другого такого окраса нет, и не может быть ни у одного биологического вида. Мутация, подарившая нам возможность любоваться этой оригинальной и красивой расцветкой, уникальна и неповторима. Если рассматривать собаководство как неотъемлемую часть общечеловеческой культуры, то мраморные собаки - это наше историческое наследство, которое мы должны сохранить и передать нашим потомкам. Окрас этот представляет собой ценность не только эстетическую, но и научную. Исследование мембранных белков в живой клетке весьма затруднено и известная мутация в одном из таких белков может помочь в изучении их роли в жизнедеятельности клетки.
Но знать обо всех подводных камнях в разведении мраморных собак необходимо всем заводчикам и специалистам породникам. Первое и главное правило - недопустимо целенаправленно разводить собак, гомозиготных по гену Мерля - ММ, или так называемый - двойной мрамор. Многократные исследования собак с окрасом двойной мрамор, проводимые в клиниках разных стран, в разных породах и племенных линиях, всегда давали крайне негативные результаты. Нарушения слуха и зрения наблюдались практически у всех особей, и это еще не самое неприятное, что несет данный окрас. В общем и целом такие собаки обладают пониженной жизнестойкостью и чаще всего умирают еще в раннем возрасте. Некоторые врачи утверждают, что плодная смертность у щенков с генотипом ММ составляет 50%. Цифра очень реалистична и проверяема на практике - при вязке двух мраморных производителей, щенков с двойным мрамором в помете чаще всего бывает мало - один-два, а то и вовсе ни одного. Общая статистика по большому количеству таких пометов должна давать цифру - 25% щенков с генотипом ММ, но к счастью их намного меньше, что может объясняться как раз гибелью эмбрионов.

 Отправлено: 10.02.14 15:58. Заголовок: Ранее, когда не было..

Ранее, когда не было достаточной информации о неблагополучии окраса, многие заводчики имели возможность на собственном опыте убедиться в тупиковом пути разведения двойного мрамора. Сейчас все данные исследований доступны широкому кругу собаководов, тем не менее, вре¬мя от времени появляются пытливые умы, которым очень интересно посмотреть - что будет, если повязать двух мраморных собак? Потом, с восторгом первооткрывателя, продают щенков необычного окраса как раритетных. А далее - либо не интересуются дальнейшей судьбой щенка, либо не связывают случаи их гибели с окрасом. Впрочем, некоторый процент особей с двойным мрамором могут прожить отведенный собакам срок жизни. Что дает повод любителям нестандартных окрасов, пренебрегая статистикой, утверждать, что ничего опасного в двойном мраморе нет, и это все досужие вымыслы предвзятых ветеринаров. Но такие единичные счастливые случаи можно отнести лишь на счет везения - ген М действует случайным образом и с разной экспрессией и просто он не «зацепил» какие-то важные органы.
Еще бывает, что включают в статистику по окрасу двойной мрамор всех щенков, рожденных от двух мраморных родителей, что принципиально не верно, ведь большинство щенков в таких пометах гетерозиготны - Mm или вовсе не имеют ген Мерля - mm.
По поводу целесообразности таких вязок существуют раз¬ные мнения. У такс и догов - это большая редкость. У колли и шелти встречается часто, возможно это связано с непопулярностью в этих породах окраса триколор (черно-подпалый с белыми отметинами), что затрудняет подбор племенных пар, а в последствии - реализацию таких щенков. В том случае, если есть важная причина для подобной вязки, заводчик должен отнестись к ней с той же серьезностью, как и к близкому инбридингу, и не оставлять щенков с окрасом двойной мрамор. Уже практически во всех кинологических организациях окрас двойной мрамор под запретом. К сожалению, это не останавливает некоторых заводчиков, они нетолько регистрируют щенков как обычных мраморных, но иногда даже появляются с ними на выставках. Увы, квалификация некоторых экспертов оставляет желать лучшего, известны случаи, когда собак с окрасом двойной мрамор оценивали на отлично.
Второе предостережение - не следует комбинировать мраморную расцветку с другими неблагополучными окрасами, в частности с d-серым и sw-белым. Эти окрасы тоже сопряжены с определенными проблемами, о чем будет сказано ниже, и нет никакой необходимости подвергать организм собаки двойному удару.
У немецких догов следует вести разведение строго по окрасам. Черные собаки, имеющие в рецессиве ген d, не должны использоваться в мраморном разведении (о том, как на практике определить наличие в генотипе рецессивного гена рассматривалось в третьей части). Пегих догов (платтен) также не желательно использовать в мраморных линиях.

 Отправлено: 10.02.14 15:58. Заголовок: У такс, в последней ..

У такс, в последней редакции стандарта, серо-подпалый окрас был исключен из перечня разрешенных, что вызвало огорчение у немногочисленных владельцев собак этого редкого в породе окраса. Как ни жаль лишаться окраса, имеющего исторические корни в породе, но был в этом запрете здравый смысл. У такс нет разведения по окрасам, а если бы и было, то разведение и мраморных, и серо-подпалых должно вестись через черно-подпалых собак. Рано или поздно это привело бы к появлению серо-подпалых в мраморе собак. Кроме того, в породе существует еще и коричнево-подпалый (кофейно-подпалый) окрас, по поводу легитимности которого еще не так давно велись ожесточенные споры. Любителям породы пришлось приложить усилия, чтобы доказать абсурдность всех нелепых домыслов о связи этого окраса с некими, так и не обозначенными, патологиями и ранней смертностью. Даже в сочетании с мраморной расцветкой, так называемый кофейно-мраморный окрас, не нашлось особой крамолы. Но раз коричневый пигмент менее благоприятен, чем черный, то, соответственно, окрас, ослабленный под влиянием гена d до изабеллово-подпалого, будет еще проблемнее серо-подпалого. А уж от сочетания его с мраморной расцветкой и вовсе не остается ждать ничего хорошего. Суммирование негативных воздействий, вызванных влиянием разных генов, абсолютно законно.
И третье - не следует заимствовать мраморный окрас в те породы, где никогда его не было. Каждая порода имеет свой черный список распространенных в породе болезней и патологий, и, кто знает, к каким последствиям приведет сочетание их с небеспроблемным мрамором?

 Отправлено: 10.02.14 16:01. Заголовок: Второй ген, сопернич..

Второй ген, соперничающий по вредности с фактором Мерле - ген d, вызывающий осветление черного пигмента до серого, а коричневого до изабеллового. Происходит это из-за нарушения транспортировки эумеланина из пигментобразующей клетки в роговой слой кожи и шерсти. Клетка, как и положено, усиленно производит гранулы с пигментом, но измененные мутацией транспортные белки не справ¬ляются со своей функцией и гранулы все накапливаются и накапливаются в клетке. Иногда клетка не выдерживает и происходит ее разрыв, в результате - разлившийся пигмент отравляет волосяные фолликулы, что является причиной выпадения шерсти. Облысение собак с ослабленным окрасом имеет несколько названий: цветная мутационная алопеция, дисплазия фолликулов, болезнь голубых доберманов. Последнее название появилось из-за того, что болезнь изучали у доберманов, хотя аналогичные случаи описаны во многих породах, где есть серый окрас.
Но далеко не все серые собаки подвержены облысению. Почему так происходит? Причин может быть несколько, Во-первых, и об этом упоминалось в главе отведенной локусу D, у собак, возможно, существует еще один (а может и не один) генетический серый окрас, который может быть вызван не нарушением транспорта меланина, а замедлением его синтеза. Во вторых, у каждой особи серого окраса транспортировка происходит с разной скоростью. Результат - различная интенсивность серого окраса. Уже подтверждено, что собаки более темного окраса поражаются реже и в более позднем возрасте, меньше теряют волос. чем более светлые особи.
Серо-подпалые собаки имеют больше шансов облысеть, чем собаки сплошного серого окраса, что можно объяснить положительным воздействием на организм того фермента, который кодирует ген К. При этом область подпала остается не тронутой, что может служить еще одним косвенным подтверждением, что ген d влияет только на черный пигмент. У серо-пегих особей белые зоны также не подвержены облысению.
Короткая шерсть проблемнее, чем длинная и тут, вероятно, играют роль отличия в структуре волосяных фолликулов чем и вызвано существование различных типов шерсти. Ну и индивидуальные особенности каждого организма нельзя сбрасывать со счетов.
Поскольку меланоциты находятся не только в кожных покровах, то увеличение их в размерах и даже нарушение
целостности может привести к нежелательным последствиям в работе других систем и органов. На сегодняшний день есть достаточно полные результаты медицинских исследований людей с синдромом Грисчёлли, который, как уже известно, вызван аналогичной мутацией в меланофилине. Ими и воспользуемся.
У ряда пациентов с синдромом Грисчёлли развивается неконтролируемый синдром активации Т-лимфоцитов и макрофагов. Т-лимфоциты получили название от тимуса -железы, в которой они растут и созревают. Эти клетки выполняют иммунологические функции в организме, распознавая «чужаков», например, клетки пораженные вирусом, и уничтожают их. Макрофаги (от греч. phagos — пожиратель), клетки в животном организме, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц.
Стоит ли удивляться, что аналогичные проявления клеточного иммунодефицита были обнаружены у веймаранеров, имеющих изабелловый окрас - bbdd.