Giminingas kryžminimas: apibrėžimas, pasekmės ir prevencija

Giminingas kryžminimas: genetikos paaiškinimas, rizikos ir inbredinės depresijos pasekmės bei praktinės prevencijos strategijos ūkininkams, selekcijai ir visuomenei.

Giminingas kryžminimas - genetikos terminas, reiškiantis artimai giminingų gyvūnų ar augalų poravimąsi arba kryžminimą. Tai apima sutarimą tarp labai susijusių individų (pvz., tėvas–dukra, brolis–sesuo, pusbroliai) arba ilgalaikį uždaros populiacijos dauginimąsi be naujų genų įnašų. Augalų savaiminis apvaisinimas yra kraštutinė inbredingo forma ir gana paplitęs ten, kur ant to paties augalo yra ir vyriškų, ir moteriškų žiedų. Priešingybė – kryžminimas, t. y. tos pačios rūšies nesusijusių atstovų poravimasis. Inbredingo ir outcrosingo derinys dažnai naudojamas kaip standartinis dirbtinės atrankos metodas, kai siekiama išlaikyti pageidautinas linijas, bet tuo pačiu išvengti ilgalaikio genetinio nuosmukio.

Kitos svarbios sąvokos: inbredinė padermė – grupė organizmų, kuri yra taip susikryžminusi, kad jų genetinis kintamumas sumažėjęs arba labai mažas; inbredinė depresija – dėl giminingo kryžminimo sumažėjęs organizmo tinkamumas (dažniausiai mažesnis vaisingumas, didesnis jauniklių mirtingumas, padidėjusi ligų polinkis ir ankstyva mirtis). Šiuos reiškinius lemia didėjanti homozigotiškumas ir pavieniais recesyviniais ženklais slėptų žalingų variantų atsiradimas.

Mechanizmai ir priežastys

• Homozigotiškumo didėjimas: giminingo poravimosi metu daugiau genų tampa homozigotiniai, todėl recesyviniai žalingi aleliai gali išryškėti.
• Genetinės driftas ir mažas efektyvus populiacijos dydis (Ne): smulkiose arba izoliuotose populiacijose genetinė įvairovė greitai mažėja.
• Įkūrėjų efektas: kai populiacija prasideda nuo mažo individų skaičiaus, nauja populiacija paveldi ribotą genetinį fondą.
• Savaiminis apvaisinimas augaluose: tai skatintina daugelio kultūrinių augalų savybė, bet kartu mažina genetinę variaciją.

Pasekmės

Giminingo kryžminimo pasekmės gali būti įvairios, priklausomai nuo rūšies ir situacijos. Pagrindinės pasekmės:

• Sumažėjęs vaisingumas ir augalų derlingumas, gyvūnų reprodukcinė sėkmė.
• Padidėjusi jaunų individų mirtingumas ir vystymosi sutrikimai.
• Didesnė užkrečiamųjų ligų ir genetinių sutrikimų rizika dėl sumažėjusios imuninės ir genetinės įvairovės.
• Ilgalaikis prisitaikymo ir evoliucijos galimybių sumažėjimas — populiacija gali prarasti gebėjimą prisitaikyti prie aplinkos pokyčių.
• Pvz.: cheetah (gepardo) populiacijoje pastebimas itin mažas genetinis kintamumas ir su tuo susijusios problemos; daugelyje veislių šunų ir kai kurių gyvulininkystės linijų taip pat registruojamos paveldimos ligos dėl intensyvios selekcijos ir giminingumo.

Giminingas kryžminimas žmonėms

Žmonėms giminingas poravimasis paprastai laikomas žalingu, todėl daugelyje kultūrų egzistuoja incesto tabu ir teisiniai draudimai. Pavyzdžiui, daugelis kultūrų riboja arba draudžia santuokas tarp pirmos eilės pusbrolių ir pusseserių, o dauguma visuomenių draudžia santuokas tarp artimesnių šeimos narių. Biologiniu požiūriu, artimi giminystės ryšiai didina riziką paveldėti autosominius recesyvinius susirgimus ir kitus genetinius sutrikimus. Reikia pažymėti, kad rizikos dydis priklauso nuo genetinio įvairovės lygio ir konkrečių šeimos genų – ne visada giminingas poravimasis turi akivaizdžių pasekmių.

Prevencijos ir valdymo priemonės

Tiek vidaus (veislinėse linijose), tiek laukinėse populiacijose yra keletas priemonių giminingo kryžminimo mažinimui ir jo neigiamų pasekmių valdymui:

• Plečiant genetinį fondą: įtraukti į populiaciją genetiškai nesusijusius individus arba linijas.
• Rotacinė poravimo schema ir kruopšti genealogija: kontroliuoti poravimąsi taip, kad būtų mažinamas artimų giminystės ryšių pasikartojimas.
• Molekuliniai tyrimai: genotipo žymenys (pvz., SNP, microsatellites) leidžia tiksliai nustatyti giminystės laipsnį ir priimti sprendimus dėl poravimosi.
• Didinti efektyvų populiacijos dydį (Ne): išlaikyti pakankamą reprodukuojančių individų skaičių, kad būtų mažinama genetinė driftas.
• Sėklų bankai ir kryoprezervacija: saugoti genetinę medžiagą (sėklas, spermos, embrionus) ilgalaikiam genetinės įvairovės išsaugojimui.
• Agrariniai sprendimai: augalų veisime – naudoti kryžminimą tarp linijų siekiant heterozės (F1 hibridai); taikyti savarankiškumo blokavimą (self-incompatibility) arba mechaninius/cheminius metodus, kad būtų išvengta savaiminio apvaisinimo.
• Konsultavimas ir reguliavimas žmonėms: švietimas apie genetines rizikas, genetinė konsultacija šeimoms su aukštesniu giminingumo laipsniu; atitinkami teisiniai apribojimai.

Taikymas ir ypatumai

Giminingas kryžminimas nėra visuomet neigiamas — jis turi ir praktinių taikymų. Laboratorinėje ir ūkininkystės praktikoje inbredinės linijos naudojamos dėl genetinės vienarūšiškumo (pvz., tyrimams, medicinos modeliams, hibridams kurti). Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje būtina subalansuoti poreikį išlaikyti specifines savybes ir riziką dėl sumažėjusios genetinės įvairovės.

Apibendrinant: giminingas kryžminimas didina homozigotiškumą ir su tuo susijusias rizikas, bet tinkamai valdomas gali būti naudojamas kontrolės ir selekcijos tikslams. Prevencija remiasi genetinės įvairovės išsaugojimu, kruopščiu poravimo planavimu, molekuline diagnostika ir, prireikus, genetinės medžiagos įvedimu iš išorės.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra inbrydingo kryžminimas?

K: Kas yra savaiminis augalų apvaisinimas?

K: Kas yra kryžminimas?

K: Kam naudojamas inbrydingo ir outcrosingo derinys?

K: Kas yra inbredinė veislė?

K: Kas yra inbrydingo depresija?

K: Kodėl beveik visose kultūrose žmonėms galioja incesto tabu?

Paieška pagal raidę