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Okt 26 2018

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Ein Blick hinter das Pedigree

Während des „Open Days“ auf dem Katharinenhof hat Samantha Brooks von der Universität in Florida einen Vortrag zur modernen Genanalyse gehalten.
Um diese neuen Möglichkeiten, die der Züchter in Zukunft haben wird, zu verstehen, muß man sich zuerst die Grundlagen der Genetik anschauen: Das Genom eines Lebewesens enthält die Gesamtheit der vererbbaren Informationen. Die Mehrheit davon wird benötigt, um die verschiedenen Abläufe in einer Zelle zu ermöglichen, die schließlich zur Bildung von Geweben und damit zur Bildung eines Organismus führen. Dieser „Text“ eines Genoms enthält 2,7 Milliarden einzelne Bausteine des genetischen Codes, die in 20.000 Gene transkribieren, von denen bisher nur etwa 3 % entschlüsselt und verstanden wurden. Diese Gene bestimmen z.B. die Größe, Fellfarbe, Leistung, oder auch genetisch bedingte Krankheiten, etc. 97 % des „Textes“ sind bislang noch unbekannt, aber er enthält Informationen darüber, wie, wo und wann ein Gen funktioniert. Jedes Gen kann Variationen enthalten, die zu Merkmalen wie Schimmel oder Nicht-Schimmel usw. führen. Gegenwärtig ist es möglich, auf 16 verschiedene Fellfarben, 35 Fellmuster, 14 Merkmale von „Qualitäten“ wie Bewegung und Leistung, 30 Bereiche, die mit Krankheiten (z.B. SCID, CA, LFS) verbunden sind und 13 Bereiche, die mit komplexen Krankheiten (z.B. OCD) assoziiert sind, zu testen. Leider können bislang nur wenige dieser Tests von Züchtern genutzt werden, da sie noch nicht marktfähig sind.

Tradition vs. Genomik

Die traditionelle Art, Stammbauminformationen und Leistungsnachweise zu verwenden, um den Wert der Abstammung eines Pferdes zu bewerten, ist sehr ungenau in Bezug auf das Zuchtpotential dieses Pferdes. Dies liegt nicht daran, dass diese Aufzeichnungen falsch sind, sondern daran, dass ein Pedigree nur eine theoretische Option beschreibt, während die Natur neues Leben auf der Grundlage von Wahrscheinlichkeiten schafft. Wir alle wissen, dass Vollgeschwister nicht unbedingt gleich aussehen. Dies liegt an der Wahrscheinlichkeit, dass jedes Gen entweder vom Vater oder vom Muttertier kommen kann. Es ist nur eine Frage des Zufalls, welches Gen von wem kommt. Mittels Genomik kann man nun analysieren, wieviel genetisches Material von welchem Elternteil stammt. Wenn Sie zum Beispiel daran denken, für eine Stute eine Nachfolgerin zu finden, und Sie zwei Jungstuten, Vollgeschwister, von ihr haben, haben sie beide dasselbe Pedigree. Aber mit der Genomik können Sie feststellen, welche der beiden Töchter in ihrem genetischen Potenzial am ehesten ihrer Mutter ähnelt.
Ein anderes Beispiel ist die Inzucht. Seit vielen Jahren haben Züchter und Forscher den Grad der Inzucht nach dem Pedigree bewertet und als „Inzuchtkoeffizient“ ausgewiesen. Der Inzuchtkoeffizient beschreibt den Inzuchtgrad eines Individuums. Jetzt haben Untersuchungen gezeigt, dass diese Methode sehr ungenau ist: Samantha Brooks analysierte die Nagel’sche Zuchtherde mittels Genomik, berechnete aber auch den Inzuchtkoeffizienten auf traditionelle Weise. Die Korrelation zwischen dem Pedigree-basierten Inzuchtgrad und dem DNA-berechneten Inzuchtwert war sehr niedrig, was bedeutet, dass der traditionelle Inzuchtkoeffizient eher ungenau ist.
Die Forschungsgruppe maß auch die tatsächliche Homozygotie von vier Vollgeschwistern (d. h. den Prozentsatz an homozygoten Allelen im Gesamtgenom). Die vier Vollgeschwister lagen zwischen 61,6 % und 66,5 %, d. h. unterschieden sich um fast 5 %, obwohl der Homozygotiegrad gemäß dem Pedigree genau gleich sein sollte. Solch ein Unterschied mag in einer Generation möglicherweise nicht entscheidend sein, kann aber für ein langfristiges Zuchtprogramm sehr wichtig werden. Wenn Sie einen geschlossenen Genpool haben wie die Straight Egyptians, spielt die Diversität eine Rolle. Im Fall der vier Vollgeschwister, von denen Sie eines in Ihr Zuchtprogramm aufnehmen wollen, und unter der Annahme, dass sie alle gleich sind in Bezug auf Exterieur-, Leistungs- und andere Eigenschaften, sollten Sie diejenige mit der größten Diversität wählen (niedrigster Homozygotiegrad), da sie aufgrund ihrer höheren Diversität für die allgemeine Gesundheit eines Zuchtprogramms von Vorteil ist. Diese Stute wird fruchtbarer sein und ein stärkeres Immunsystem haben.

Ursprung der Blutlinien

Nachdem viele Pferde als Referenzpopulation analysiert wurden, ist es möglich, die DNA eines Pferdes zu untersuchen, mit dieser Referenzpopulation zu vergleichen und dann die Anteile in seiner Abstammung zu bestimmen. Dazu wurde der Computer zuerst gefragt, die Referenzgruppe basierend auf ihrem Genom in die wahrscheinlichsten Gruppen zu gruppieren und nicht basierend auf ihren Stammbäumen oder ihrer Geografie! Dieses statistische Verfahren, bei dem die Pferde aufgrund ihres Genom gruppiert werden, funktioniert ohne irgendwelche Vorkenntnisse der Geschichte oder des Pedigrees – und das ist wichtig! Erst nachdem diese Cluster definiert waren, wurden die Pferde in diesen Clustern betrachtet und mit „Etiketten“ wie „Polnische Blutlinien“ (gelb), „Ägyptische Blutlinien“ (rot), „American Domestic“ (blau) ect. aufgrund ihres Pedigrees bezeichnet. Es stellte sich heraus, dass die meisten Pferde eines jeden Clusters die gleiche Farbe (d. h. Blutlinie) hatten, nicht ohne der einen oder anderen merkwürdigen Ausnahme.
Das Ergebnis für ein „Musterpferd“ kann nun wie folgt aussehen: 50 % seiner Vorfahren können der blauen Gruppe, 25 % der gelben Gruppe und 25 % der roten Gruppe zugeordnet werden.
Die Gruppe von Samantha Brooks verwendete den gleichen Ansatz, um die Nagel’sche Herde zu untersuchen: Die Mehrheit der Genome war rot (d. h. Straight Egyptians), wie sie es sein sollten. Aber selbst nach 50 Jahren sorgfältiger „Straight Egyptian“-Zucht kamen einige Farben anderer Vorfahren zutage, z. B. gelb, was man zuvor als polnisch identifiziert hatte. Wie kommt das? Haben diese Rein-Ägypter polnisches Blut? Nein! Das Problem ist, dass es nicht möglich ist, den gemeinsamen Vorfahren zu datieren. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dass dieses gelbe Stückchen Genom bei den Straight Egyptians einen gemeinsamen Vorfahren mit den Gründerpferden des polnischen Zuchtprogramms darstellt, zum Beispiel die Desertbred-Importe, die im Laufe der Zeit nach Polen kamen. Wenn ein Verwandter dieser Wüstenimporte damals nach Ägypten kam, haben beide Populationen eine gemeinsame Abstammung. Diese zeigt sich in der Grafik als gelb, da dieser Vorfahr der polnischen Population zugeteilt wurde. Die „gelbe Gruppe“ sind eigentlich DNA-Stücke, die man heute in modernen polnischen Arabern findet, aber vor 200 Jahren hat man sie wahrscheinlich im Nahen Osten und in Mesopotamien gefunden. Mit der gleichen Methode war es auch möglich, die Nagel’sche Herde als einen Cluster innerhalb des ägyptischen Clusters zu finden und sie als eine einzigartige Untergruppe der Straight Egyptians zu definieren.

Fazit

Mit der Genomik ist es nun möglich, den Genotyp zu analysieren und so den Phänotyp eines Fohlens in Bezug auf Größe, Farbe, einzelne Leistungsmerkmale und genetische Erkrankungen vorherzusagen. Zukünftig wird es möglich sein, Genotyp-Aufzeichnungen für Gefriersamen zu haben, so dass Züchter basierend auf den Genotypen entscheiden können und sich nicht auf Stammbäume und Leistungsnachweise verlassen müssen. Wenn dann auch die Stute genotypisiert ist, kann man gezielt nach einem passenden Partner suchen. Man kann auch einzelne Zellen von Embryonen testen, bevor sie in eine Trägerstute eingepflanzt werden, um ihren Genotyp zu bestimmen und den gewünschten Embryo auszuwählen. Dies ist weltweit Standard in der Milch- und Rindfleischproduktion und wird häufig verwendet. „Züchtungsentscheidungen, die aufgrund des Phänotyps oder Stammbaums getroffen werden, sind sehr ungenau und wurden vor 10–20 Jahren in der modernen landwirtschaftlichen Züchtungstechnik verworfen. Alles wird jetzt durch Genetik gemacht. Es hat die Genauigkeit um ein enormes Ausmaß erhöht“, sagt Samantha Brooks.
Bis jetzt werden nur wenige dieser Techniken angewendet, und keine wird entsprechend ihres Potenzials oder ihrer Kapazität verwendet. Aber auch wenn die Genomik eine faszinierende Technik ist, kann sie wie jede moderne wissenschaftliche Entwicklung oder Erfindung gebraucht oder missbraucht werden. Denn technisch ist alles machbar, aber nicht alles, was technisch machbar ist, ist auch vernünftig oder moralisch zulässig.
Gudrun Waiditschka

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