Инбридинг - что такое в биологии?

Работа селекционера - сложная взаимосвязь знаний, навыков, интереса, желания создавать нечто новое. Много методик разработано в разных отраслях биологии, чтобы из уже имеющихся экземпляров создавать интересное, особенное. Одна из - инбридинг. Что такое, для чего используется, будет рассказано ниже.

Продолжение рода

Биология - необычная область жизни и деятельности человека, это целый комплекс отраслей, познающих живые организмы, их взаимодействие между собой в окружающем мире. Одна из граней биологических наук - размножение. Только живые организмы способны воспроизводить себе подобных. Это процесс может протекать по двум разным типам - бесполое и половое размножение, что зависит от определенного вида живого существа. И в том и в другом случае появление нового живого существа - это сложный многоступенчатый процесс. Половое размножение подразумевает участие двух половых категорий - мужского и женского организмов. И именно эта форма появления на свет живых существ оперирует таким понятием, как инбридинг. Что такое значит этот термин? Одна из разновидностей близкородственных связей, давших начало новой особи.

Гомогамия и ее виды

Одной из форм полового размножения может быть гомогамия. Правда, в биологии является определением трех позиций:

• самоопыление растений;
• передача одинаковых комбинаций генов;
• скрещивание близкородственных форм одной популяции.

Последний пункт имеет особое значении в селекции животных. Именно в этом ключе он обладает более точным профессиональным названием - инбридинг. Это в биологии особая категория размножения, которая используется человеком для усиления определенных качеств и характеристик, присущих животным в своих классах, например, инбридинг у кошек или собак позволил получить несколько новых пород, завоевавших любовь миллионов владельцев, благодаря усилению определенных внешних и характерных черт. Такой способ стал основой и для многих научных исследований, позволивших лучше понять процессы гомозиготного начала. Инбридинг-селекция является основой целевого получения определенных качеств, присущих определенным особям одного рода. Такой способ размножения присутствует и в самой природе, но человек взял его на вооружение, чтобы усиливать необходимые наследственные признаки, присущие некоторым особям определенного рода. Примеры инбридинга можно встретить во многих породах домашних и сельскохозяйственных животных. В частности, знаменитая орловская рысистая порода лошадей - яркий пример эстетических характеристик, усиленных путем данного метода размножения.

Работа селекционеров

Наука о выведении новых или улучшенных живых организмов (растений, животных, жителей микромира, грибов) называется селекцией. Изначально люди, не задумываясь, использовали основы выборочного воспроизведения, чтобы получить организм с требуемыми качествами, так как самой жизнью применялся естественный отбор, дающий право на выживание организмов с определенными характеристиками. Лишь в конце 18-го века человечество озадачилось тем, что можно скрещивать, к примеру, растения, чтобы получать сорта с необходимыми свойствами. Но таким образом можно было получать лишь организмы с уже заложенными генетически качествами. А вот развитие генетики позволило целенаправленно изменять геном, закладывая определенные характеристики в новый организм. Эта наука имеет сложное моральное направление, споры о возможности вмешательства человека в основную структуру живого не утихают. И сегодня селекционеры используют как методы генной инженерии, так и многочисленные возможности так называемого естественного отбора. Метод инбридинг - один из них, работающий в отношении животных.

Понятие инбридинга в биологии

Для простого обывателя вопросы селекционирования мало понятны, многие ограничиваются школьным курсом биологии и в дальнейшем уже практически никогда не сталкиваются с терминами, применяемыми в этой области. Именно к области селекционирования и размножения относится слово "инбридинг". Что такое? Термин произошел из сочетания двух английских слов: in - «внутри» и breeding - «разведение». Этим термином в биологии обозначают скрещивание близкородственных организмов в рамках одной популяции организмов. Причем само слово "инбридинг" используется в отношении животных, а вот к растениям применяют слово «инцухт», образованное от немецкого слова inzucht, обозначающего в переводе "близкородственное размножение".

Примечательно, что термин растительной селекции очень напоминает слово "инцест", котором обозначают половую связь между прямыми родственниками в мире людей. Этот процесс является ярко выраженной формой инбридинга, если приводит к зачатию, вынашиванию и рождению потомства от такой связи. Человечество осуждает такие связи, в некоторых государствах они преследуется по закону. Крайней формой инбридинга является самооплодотворение. Это происходит тогда, когда организм оплодотворяет сам себя, без участия полового партнера.

Методика родственного скрещивания позволяет усилить генетические особенности организма, характерные для его рода в популяции, здесь-то как раз широко применяется инбридинг. Селекция, основанная на близкородственном скрещивании, пользует несколько приемов, а одна из наиболее востребованных разновидностей такого оплодотворения называется "лайнбридинг" от английского слова linebreeding. При этом потом скрещиваются также родственники, но их общий предок обнаруживается только в 3-4-м поколении.

Инструмент новаторства?

Сущность инбридинга - генная инженерия от природы. Учеными давно выяснено, что организм при половом зачатии получает два комплекта ген, из которых путем, понятным только природе, образуются парные аллели. Если отец и мать плода принадлежат к разным родам, а значит, имеют разный набор ген, то новый организм называется гетерозиготным. Если родители принадлежат одному роду, а значит, имеют много одинаковых генов, то организм получается гомозиготным, что приводит к усилению качеств, заложенных в этом структурном наборе. Очень часто такие генетически идентичные организмы, принадлежащие к так называемой инбредной линии, используются для исследовательских работ в медицинских, биологических целях. Причем учеными выяснено, что такое инбридинговое размножение из поколения в поколение очень часто вызывает депрессию рода. Она сказывается в возникновении различных уродств, аномалий развития, измельчании организмов, снижении способности воспроизводства. Это связано с тем, что при гомозиготном зачатии усиливаются многие группы генов, в том числе и обладающие рецессивными качествами.

Степени родства в селекционировании

Степени инбридинга бывают разные, что зависит от близости родственных особей, участвующих в процессе размножения. Классификацию таких связей предложил систематизировать А. Шапоруж. Сегодня она используется в селекционировании животных. Степени основываются на рядах родства - поколениях, обозначенных римскими цифрами: I - сын - дочь, II - мать - отец, племянник - племянница, III - дед - бабка, дядя - тетя и так далее. Шапоруж предложил следующие степени инбридинга:

• тесный: очень близкое родство родителей: I-II, I-I;
• близкий предполагает размножение пары, в которой родственная связь просматривается через поколение: I-III, II-II;
• умеренный подразумевает спаривание в парах III-III, III-IV, IV-IV;
• отдаленный применяется, если общий предок встречается в таких парах V-V, IV-V, V-IV, III-V, V-III.

Инбридинг подразумевает спаривание родственников только в первых пяти поколениях. Если же общий предок обнаруживается от шестого поколения и дальше, то такая связь практически неродственная.

Примечательно, что в селекционировании учитывается и несколько предков, такой инбридинг называется комплексным.

Профессиональные особенности

Использование способа различения инбридинга по степеням родства удобен и прост для непрофессиональных заводчиков, чтобы понять суть метода родственного спаривания. Профессионалы же используют так называемый коэффициент инбридинга, позволяющий при помощи математической формулы высчитать коэффициент возрастания гомозиготности особи. Эта формула разработана в 1921 году американским генетиком Сьюаллом Райтом.

Такое вычисление необходимо в изучении генетических особенностей, оно учитывает степени родства по материнской и отцовской линии и, думается, мало чем пригодится любителям домашних животных и непрофессиональным заводчикам.

Каковы цели близкородственного скрещивания?

Любого из тех, кто не занимается селективным разведением животных, интересует вопрос: для чего производят инбридинг? Этим термином называется близкородственное оплодотворение, применяемое для закрепления в особи некоторых родовых качеств. Также этот метод широко применяется для получения генетически идентичных особей, используемых для проведения биологически значимых и медицинских исследований. Такие особи принадлежат к так называемым чистым линиям животных, что делает исследования более качественными, ведь они имеют одинаковый генотип, что положительно влияет на лабораторные показатели.

К большому сожалению селекционеров, такое близкородственное скрещивание приводит и к депрессии рода. Именно поэтому чаще всего для продуцирования определенных качеств рода используют топкроссинг, при котором инбредные самцы спариваются с аутбредными (неродственными) самками. Такое скрещивание позволяет получать более здоровое потомство, обладающее характерными признаками рода.

Домашние любимцы и инбридинг

Для простого обывателя сам процесс инбридинга остается, так сказать, за кадром. Но вот его результат можно наблюдать в породистых представителях домашних любимцев, ведь, выбирая породу, человек прежде всего обращает внимание на свойственные ей внешние и характерные признаки. Инбридинг у собак и у кошек используется в получении красивого потомства со знаковыми породистыми признаками. К сожалению, непрофессиональные заводчики мало задумываются над тем, что неразумное использование этого метода оплодотворения для получения потомства, а значит, и прибыли от его продажи, зачастую приводит к рождению больных, слабых, с уродствами и аномалиями развития животных, которые затем с большой долей вероятности оказываются на улице, пополняя ряды бездомных бродяжек. Инбридинг у кошек, у собак, впрочем, как и у любых других животных организмов, должен быть тщательно продуман и спланирован с учетом всех особенностей этого метода спаривания и получения гомозиготного потомства, преследовать определенные цели, которые не способные навредить полученным в результате такого скрещивания особям.

Не только особенности

Последствия инбридинга можно разделить на две части: положительные и отрицательные. Ко второй категории относится вырождение рода - его депрессия. Она проявляется следующими негативными характеристиками:

• снижение способности к оплодотворению и вынашиванию беременности;
• снижение иммунитета у особей, родившихся в результате близкородственных связей;
• нарушения обменных процессов;
• высокая смертность плода или новорожденного организма;
• развитие внутриутробных уродств;
• аномалии развития.

Чем выше коэффициент инбридинга, тем более вероятно появление на свет животного с патологическими отклонениями физического и умственного развития. Консолидация наследственных качеств, к сожалению, не всегда происходит лишь в нужном для селекционера ключе. Отрицательные последствия близкородственного скрещивания являются обратной стороной одной монеты. Чтобы их преодолеть, необходимо провести большую, грамотную работу по отбору животных для скрещивания.

Результат - порода

Но каковы же положительные свойства близкородственного оплодотворения, чтобы можно было оценить этот селективный метод? Для простых людей проще всего заметить последствия данного метода закрепления определенных качеств рода на примере породистых животных. Породы, инбридинг в выведении которых применялся, должны обладать стабильной наследственностью, чтобы желаемые качества закрепились в особях рода, а негативные последствия путем умелого скрещивания были сведены к минимуму. Разобраться в селективных методиках можно, если задаться целью изучить некоторые аспекты генетики, родственных связей. Так, основной вывод состоит в том, что отбор породистых качеств путем близкородственного скрещивания должен чередовать в определенной последовательности разные степени инбридинга с включением в половые связи аутобредных матерей. Только кропотливая работа и тщательное наблюдение за потомством позволяют сделать определенные выводы в работе по сохранению и улучшению определенных качеств породистого животного, а также сохранению здоровья рода.

Идеальный результат инбридинга - гомозиготное по всем признакам животное, если оно соответствует требованиям породы и стандарта на эту породу. Такой питомец должен обладать идеальными внешними данными - экстерьером - и передавать их потомству, которое должно быть стабильным в своей однообразности. Но из-за депрессии рода при проведении постоянных близкородственных связей такой результат практически недостижим. Многие заводчики не учитывают этот фактор, надеясь обойти его, но потомство получается слабым и больным, не способным воспроизвести себе подобных, да и к выживанию самостоятельно мало пригодным. Хотя частое применение аутбридингового оплодотворения приводит к усилению генетического разнообразия потомства, с чем связана невозможность предугадать наследственные качества. Причем эта закономерность увеличивается от ряда к ряду в геометрической прогрессии. Но только лишь инбридинговое скрещивание приводит к плачевным результатам - внешне здоровые родители дают больное, уродливое и дефективное потомство. Именно поэтому селекцией породы, поддержанием породистых признаков популяции животных одного рода должны заниматься только специалисты - грамотные, заинтересованные не только в корысти, но и в сохранении породы животного, улучшении ее качеств.

Отвечая на вопрос: "Инбридинг - что такое?", следует понять одну важную вещь. Близкородственные связи не создают дефектные гены, они лишь концентрируют их от предков к потомкам. От них не застрахован и аутбридинг, ведь гены с проблемами никуда не денутся, а при благоприятном стечении обстоятельств проявят себя даже в потомстве вполне здоровых, отвечающих требованиям породы производителей. И как раз инбридинг позволяет выявить и отсечь сконцентрированные пороки, уродства через выбраковку, проведенную в жестких, бескомпромиссных рамках. И именно при таких мерах заводчики получают сохраненную породу в самых лучших качествах.

Все методы размножения, в том числе и инбридинг, применяются в самой дикой природе, на этом основана эволюция и сохранение видов живых организмов. Таким образом сама природа концентрирует ценные для определенного вида животных признаки до тех пор, пока генотип не потребует обогащения новым генами. В любом случае в роду выживают лишь сильнейшие, наиболее приспособленные к условиям особи, несущие в себе лучшие качества генофонда рода, породы.

Селективная работа по выведению новых пород животных, удовлетворяющих определенным потребностям человека, основана на скрещивании разных генотипов до достижения желаемого результата. Только затем в работу включается инбридинг, чтобы закрепить и улучшить полученные качества в новой породе. Так, к примеру, появилось немало пород собак, пользующихся популярностью у простых обывателей за свой необычный внешний вид и особенности характера - оссипом, помски, лабски, чигль. Сочетание характерных признаков нескольких пород собак дало удивительные результаты, закрепленные в новых породах.

Итак, что такое инбридинг? Ответить на этот вопрос можно одной фразой - близкородственное скрещивание. Но за этой краткостью и предельной простотой стоит сложнейший мир генетического разнообразия.