Voiko terveen labradorin rakentaa legopalikoista?

Minun on ehkä aluksi hieman valoitettava taustaa näin eriskummalliselle blogipostaukselle: Facebookissa on aika ajoin käyty kiivaitakin keskusteluja erilaisten geenitestien tarpeellisuudesta labradorinnoutajille. Osa pitkän linjan kasvattajista tuntuu olevan sitä mieltä, että labradoreja on pystytty jalostamaan useita kymmeniä vuosia ilman yhden yhtäkään geenitestiä. Me uudet / tuoreet kasvattajat, joihin minäkin lukeudun ja joita joku taisi nimittää ”wannabe-kasvattajiksikin”, olemme ehkä enemmän geenitestien ”puolestapuhujia”. Suuri kysymys kuuluukin – miksi, ja miten ihmeessä jalostus liittyy legopalikoihin?

Valoitetaan ensin hieman perus-genetiikan ja jalostamisen taustaa ja perusasioita, joista kaikki koirassa kuin koirassa ilmentyvät seikat saavat alkunsa. Ja koska tarkoituksenani on tulevaisuudessa kasvattaa nimenomaan labradoreja, on tätä postausta rajattu koskemaan lähinnä labradorinnoutajien jalostamiselle tärkeitä lähtökohtia. Genetiikan perusasiat pätevät kuitenkin rotuun kuin rotuun.

"78 rakennuspalikkaa" Copyright Elina Lehtovirta

Labradorin rakentaminen legopalikoista

Ajatellaan ensin, että meillä todella olisi kaksi kappaletta legopalikoista rakennettua labradorinnoutajan figuuria. Toinen näyttelisi isähahmoa ja toinen emähahmoa. Jokainen legopalikka näyttelisi yhtä kromosomia, joten figuurit olisi rakennettu 78:sta palikasta. Sukusolujen yhdistyminen hedelmöityksessä oiotaan tässä mielikuvitusleikissä niin, että halkaistaan nämä figuurit pitkittäissuuntaan kahtia, ja yhdistetään kummaltakin vanhemmalta toinen puolisko toisen vanhemman puoliskon kanssa. Näin olemme luoneet legopalikoista rakennetun labradori-figuurin alkuversion.

Terveen labradorin rakentaminen legopalikoista

Terveen labradorin rakentaminen legopalikoista vaatii jo hieman harjaantumista genetiikan saloihin, joten käyn niitä tässä jonkun verran teoriassa läpi ennen kuin aloitetaan rakentaminen.

Ihan ensiksi hajotetaan aikaan saadut lego-figuurit pelkiksi palikoiksi. Nyt meillä on kasa kromosomeja, jotka sisältävät geenejä. Lisäksi kaikki geenit sisältävät alleeleja, jotka ovat geenien eri versioita, kuten esimerkiksi turkin väri.

Yhdessä kromosomissa voi kuitenkin olla kustakin geenistä vain yksi alleeli. Hedelmöityksessä munasolun sisältämät 39 kromosomia saa isän siittiöltä toiset 39 kromosomia, jolloin näistä muodostuu toistensa vastinkromosomipareja. Täten saman koiran kromosomistossa on yhdestä geenistä aina kaksi alleelia, yksi emältä ja yksi isältä.
Jos pentu saa molemmilta vanhemmiltaan samanlaisen alleelin (esim. turkin värissä dominantti musta, BB tai resessiivinen ruskea bb), kutsutaan sitä homotsygoottiseksi. Jos taas pentu saa vanhemmiltaan eri alleelit (esim. musta, kantaa ruskeaa väriä Bb) kutsutaan sitä heterotsygoottiseksi.

Kuulostaa tähän asti melko yksinkertaiselta. Jep, mutta juttu vaikeutuu, kun lasketaan matemaattisesti 39:n vastinkromosomin yhdistymismahdollisuudet: niitä on yli 549 miljardia! Monimuotoisuutta lisäävät vielä sukusolujen mutaatiot ja meioosissa tapahtuva crossing over. Täten emme voi koskaan tietää etukäteen, mitkä geenit pentu saa vanhemmiltaan. Ainoastaan voidaan olla varmoja, että pentu saa tasan puolet kummankin vanhempiensa geeneistä.

Terveen koiran jalostaminen voi kuulostaa tässä vaiheessa mahdottomalta ajatukselta, mutta katsotaanpa vielä, mitä työkaluja kotieläinten jalostustiede on kehittänyt meitä kasvattajia varten.

Ihan aluksi on oltava perillä muutamasta yksinkertaisesta asiasta. Jotta jotain tiettyä ominaisuutta (tai terveyttä) voidaan jalostaa, on tiedettävä, onko se perinnöllinen vai hankittu ominaisuus. Tässä vaiheessa astuu kuvaan Hannes Lohen vetämä Koirangeenit –tutkimus, joka pyrkii selvittämään eri rotujen perinnöllisten sairauksien, rakenteen, värin, koon ja erilaisten käyttäytymispiirteiden geenitaustoja. Tässä projektissa ei siis ainoastaan etsitä geenimutaatioita geenitestejä varten, vaan pyritään etsimään eri sairauksien taustalla esiintyviä mahdollisia ympäristön vaikutuksia.

Seuraavaksi on tiedettävä, miten mikäkin ominaisuus periytyy. Periytymistapoja on kaksi: kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen.

• Kvalitatiivisesti periytyvät mm. turkin väri ja silmäsairaudet. Näihin ei ympäristö vaikuta, tai ympäristön vaikutus on hyvin pieni. 
• Kvantitatiivisessa periytymistavassa ominaisuuteen vaikuttaa suuri joukko geenejä, jolloin yksittäisen geenin vaikutus on pieni ja ympäristön vaikutus suuri. Kvantitatiivisesti periytyviä ominaisuuksia ovat mm. säkäkorkeus, paino ja rakenneviat.
• Genotyyppi ja fenotyyppi: Genotyypiksi kutsutaan koiran perimää, eli sen geenikoostumusta. Koska koiran olemukseen vaikuttaa myös ympäristö, kutsutaan geenien ja ympäristön yhteisvaikutuksen tulosta ja näkyvää olemusta ilmiasuksi eli fenotyypiksi. Yksinkertaisella kaavalla voidaan todeta, että:
  Fenotyyppi = Genotyyppi + Ympäristö
• Ympäristötekijöiden vaikutus: Ympäristötekijät vaikuttavat koiraan koko sen eliniän. Niiden vaikutus alkaa jo kohdussa, jolloin kasvattajalla on suuri vastuu tarjota pennuille hyvät eväät elämää varten hoitamalla ja ruokkimalla emoa mahdollisimman hyvin. Suotuinen ympäristö muovaa koiraa myönteiseen suuntaan. Nämä ympäristöllä hankitut ominaisuudet eivät kuitenkaan periydy. Siksi jalostusvalintaa tehdessä onkin tärkeää erotella geenien vaikutus ympäristön vaikutuksesta, eli poistaa ympäristön vaikutus mahdollisimman tehokkaasti koiran tuloksesta:
  Genotyyppi = Fenotyyppi – Ympäristö

Ympäristötekijöitä seulottaessa voidaan tekijät jaotella systemaattisiin, pysyviin ja satunnaisiin ympäristötekijöihin:

• Systemaattiset tekijät vaikuttavat koiraan ennustettavissa olevalla tavalla, esim. sukupuoli ja ikä.
• Satunnaiset tekijät ovat ennalta arvaamattomia, odottamattomia tekijöitä esimerkiksi koiran suorituksen aikana. Tällaisia tekijöitä ovat mm. mittausvirheet, sää ja erilaiset häiriöt koepaikalla.
• Pysyvät ympäristötekijät ovat tavallaan kiinteitä, vaikka ne eivät vaikutakaan systemaattisesti koiran tuloksiin. Niiden vaikutuksen suuntaa tai suuruutta ei tiedetä etukäteen. Tällaisia tekijöitä ovat esim. pentuajan ruokinta tai nuorena tapahtunut loukkaantuminen.

Ympäristötekijöistä vain systemaattiset tekijät voidaan tehokkaasti ottaa huomioon. Satunnaisten tekijöidenkin vaikutus saadaan tasoittumaan, kun tehdään useita mittauksia tai arvosteluja ja otetaan niistä keskiarvo. Ainoastaan pysyviä tekijöitä ei yleensä pystytä ottamaan huomioon tai ainakaan niiden vaikutuksen suuntaa ei voida tietää.  Usean geeniparin säätelemissä, määrällisissä ominaisuuksissa koiran ilmiasu koostuu paitsi geenien, myös ympäristön vaikutuksesta. Geenit asettavat raamit, joiden puitteissa ympäristö muokkaa ominaisuutta. Ympäristö voi siis sotkea ilmiasun joskus niinkin hämäävästi, ettei koiran ilmiasusta voidakaan päätellä minkä tasoinen se geneettisesti on eli mikä koiran jalostusarvo on. Tällöin jalostusarvon arvioinnissa voidaan käyttää hyväksi koiran sukulaisten tuloksia. Näistä käyttökelpoisimpia ovat lähisukulaisten eli pentuesisarusten, vanhempien, jälkeläisten, puolisisarusten ja isovanhempien tulokset. Mitä useampia tuloksia koirasta itsestään ja sen sukulaisista on saatavilla, sitä varmempi on arvio.

Geeniperimää ennustavat indeksit

Labradorinnoutajille lasketaan tällä hetkellä BLUP-indeksejä sekä lonkkanivelen, että kyynärnivelen kasvuhäiriöille. BLUP-indeksi ennustaa koiran jalostusarvoa näissä tapauksissa verrattuna saman rodun keskiarvoon.
Koiran lonkka- ja kyynärkuvaustulokset (tässä tapauksessa fenotyyppi) koostuvat sekä geenien (genotyyppi) että ympäristön vaikutuksesta. Jotta koiran geneettinen taso saadaan esiin, on siitä poistettava kuvaustuloksiin vaikuttavien tekijöiden vaikutusta, sekä samanaikaisesti tarkasteltava kyseisen koiran sukulaistuloksia. Tämä laskenta suoritetaan niin sanotulla BLUP-eläinmalli -menetelmällä, jossa koiran tuloksia mallinnetaan tilastollisen laskentayhtälön avulla.

BLUP-indeksien laskukaava on seuraava:
Koiran tulos = sukupuolen + iän + syntymävuoden + lausunnonantajan + pentueen + kasvattajan + muiden ympäristötekijöiden + geenien vaikutus.

Yhtälö siis sisältää kunkin koiran kohdalla paitsi tiedon sen rekisterinumerosta, myös sukupuolen, ikäluokan, syntymävuosiluokan, sekä lausunnonantajan, kasvattajan ja pentueen numerot. Laskennassa kaikki vaikuttaa kaikkeen eli kaikki laskentayhtälössä olevat tekijät otetaan huomioon samanaikaisesti. Yhtälössä olevaa muiden ympäristötekijöiden vaikutusta kutsutaan myös jäännöstekijäksi. Sen selittämä osuus koostuu ympäristötekijöistä tai muista ilmiöistä, joita ei kyseisellä mallilla pystytä selittämään. Röntgenkuvien ottajaa ei tällä hetkellä laskukaavassa huomioida.

Labradorinnoutajilla on lisäksi todettu myös geneettistä korrelaatiota (+31% ± 9%) lonkka- ja kyynärniveltulosten kesken, eli kumpikin indeksi voi vaikuttaa positiivisesti toiseen. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että jos jalostukseen käytettävällä labradorinnoutajalla on keskivertoa reilusti parempi lonkkaindeksi, mutta keskivertoinen tai jopa hieman huonompi kyynärindeksi, voi lonkkaindeksin paremmuus nostaa kyynärennusteen paremmaksi, kuin mitä pelkkä yksittäinen kyynärindeksi antaa ymmärtää.

BLUP-indeksit standardoidaan rotukohtaisesti niin, että niiden keskiarvoksi tulee 100 ja hajonnaksi 10. Kymmenen indeksipistettä vastaa yhden kirjaimen eroa lonkkatuloksissa ja puolikkaan numeron eroa kyynärtuloksissa. Mitä korkeampi indeksi koiralla on, sitä parempi sen jalostusarvo kyseisen aineiston perusteella on. Lähes kaikkien koirien indeksit sijoittuvat normaalijakauman sisälle eli arvoihin 70-130, ja näiden lukujen ulkopuolella ovat vain jalostusarvoltaan erityisen hyvät tai erityisen huonot koirat.

Palataan takaisin meidän legopalikoista rakennettavaan, mahdollisen terveeseen labradorinnoutajaan: käyttämällä BLUP-indeksejä hyväksi, pystymme sulkemaan suuren osan ympäristövaikutuksista ulkopuolella ja jalostamaan tarkemmin genotyyppiä lonkkien ja kyynärnivelten suhteen valitsemalla pennun vanhemmiksi yli sadan BLUP-indekseillä varustetut vanhemmat. Mitä korkeampi indeksi, sen parempi se tietysti on tulevan pennun kannalta.

Tämän lisäksi pystymme tällä hetkellä valitsemaan geenitestien perusteella useista erilaisista sairauksista terveet vanhemmat. Myös geenin kantaja lasketaan terveeksi, mutta tällöin tulee huomioida toisen vanhemman geenitestitulos. Kantajan voi siis parittaa vain geenistä puhtaan koiran kanssa, muuten syntyvillä pennuilla on 25% todennäköisyys saada kyseinen sairaus.

Millä muulla tavalla voimme vaikuttaa syntyvän pennun terveyteen?

Tällä hetkellä puhutaan paljon perimän monimuotoisuudesta. Rodun perinnöllinen monimuotoisuus tarkoittaa sen geenimuotojen, eli alleelien,  runsautta. Puhutaan myös jalostuspohjan laajuudesta.

Mitä monimuotoisempi rotu on, sitä useampia erilaisia versioita sillä on olemassa samasta geenistä. Monimuotoisuus siis tuo rodun yksilöiden geenipareihin heterotsygotiaa, joka antaa niille yleistä elinvoimaa ja suojaa monen perinnöllisen vian ja sairauden puhkeamiselta. Monimuotoisuus on tärkeä osa myös immuunijärjestelmässä, jonka geenikirjon kapeneminen voi johtaa esimerkiksi tulehdussairauksiin, autoimmuunitauteihin ja allergioihin. Jalostus ja perinnöllinen edistyminenkin ovat mahdollisia vain, jos koirien välillä on perinnöllistä vaihtelua.
Suuri osa tunnetuista perinnöllisistä sairauksista on resessiivisesti periytyviä, mikä tarkoittaa sitä, että ne tulevat esiin ainoastaan siinä tapauksessa, että sama mutaatio peritään sekä emältä että isältä. Mitä monimuotoisempi on koiran geenipohja - eli mitä suurempi on koiran vanhemmilta perittyjen geenimuotojen kirjo – sitä terveempi koira on geneettisessä mielessä.

Myös suurilukuinen koirarotu (=labradorinnoutaja) voi olla monimuotoisuudeltaan suppea, jos vain pientä osaa rodun koirista ja sukulinjoista on käytetty tai käytetään jalostukseen tai jos rodussa on koiria, joilla on rodun yksilömäärään nähden liian suuret jälkeläismäärät. Tällaiset koirat levittävät haitallisia mutaatioalleelejaan vähitellen koko rotuun, jolloin jostakin yksittäisestä mutaatiosta saattaa syntyä rodulle uusi tyyppivika tai -sairaus. Vähitellen on vaikea löytää jalostukseen koiria, joilla ei tätä mutaatiota ole.
Ihannetilanteessa jalostukseen tulisi käyttää koiria tasaisesti rodun kaikista sukulinjoista.

Monimuotoisuutta turvaava suositus yksittäisen koiran elinikäiselle jälkeläismäärälle on pienilukuisissa roduissa enintään 5 % ja suurilukuisissa enintään 2-3 % laskettuna rodun neljän vuoden rekisteröintimääristä. Jos rodussa rekisteröidään neljän vuoden aikana yhteensä 1000 koiraa, ei yksittäinen koira saisi olla vanhempana useammalle kuin 20-50 koiralle. Toisen polven jälkeläisiä koiralla saisi pienilukuisissa roduissa olla korkeintaan 10 % ja suurilukuisissa 4-6 % laskettuna neljän vuoden rekisteröinneistä.

DNA-testit

Tällä hetkellä Genoscoper Oy markkinoi kaikille koirille MyDogDNA-passia. Kyse on ensisijaisesti perimän monimuotoisuuden laskennasta ja toissijaisesti yksittäisistä geenitesteistä. Testipaneelissa on tällä hetkellä hieman yli 100 perinnöllistä sairautta ja ominaisuutta. 

Tällä hetkellä koirilla tunnetaan noin 600 perinnöllistä sairautta, ja uusia löytöjä tulee koko ajan lisää. Vain murto-osaan niistä on olemassa geenitesti. DNA-testauksella voidaan kuitenkin koko ajan lisääntyvissä määrin selvittää, onko koiran terveysongelmien taustalla perinnöllinen syy. Ehkä kuitenkin kasvattajien näkökulmasta hyödyllisin palvelu on MyDogDNA Breeder™ -parinmuodostustyökalu, joka auttaa etsimään omalle koiralleen mahdollisimman eriperimäistä (eli heterotsygoottisinta) kumppania muiden testattujen koirien joukosta.

Geenitestaukselle löytyy todella painavia perusteita ja joidenkin rotujen (ei labradorinnnoutajan) kohdalla sitä ollaan haluamassa uuteen eläinsuojelulakiin asti. Miksi siis olla testaamatta?

Meidän legopalikka koiran vanhemmat tulisi nyt siis tietenkin olla geenitestattuja, ja yhdistelmä tulisi pyrkiä valitsemaan mahdollisimman heterotsygoottiseksi (eriperimäiseksi) yhdistelmäksi. Lisäksi yhdistelmä tulisi valita niin, ettei tunnettujen geenitestattavien sairauksien osalta muodostu sairas-sairas; sairas-kantaja eikä kantaja-kantaja yhdistelmiä. Molempien vanhempien lonkkien ja kyynärien BLUP-indeksit tulisi olla yli 100, mielellään tietysti yli 110. Molempien vanhempien silmät tulisi olla tarkastettu terveiksi ja molempien sukuhistoriat pengottu niin, että niistä olisi selvitetty mahdollisten muiden perinnöllisten sairauksien esiintyminen. Tulisi myös miettiä sukujen kuoliniät ja –syyt sekä edellisten pentueiden mahdolliset kuolleet pennut kuolinsyineen.

Luonne

Kun kaikki tämä on seulottu, pitää vielä miettiä LUONNETTA, sillä yhdelläkään täysin terveellä, mutta huonopäisellä koiralla ei kukaan tee yhtään mitään.

Luonnetta voidaan yrittää kaivella käyttö- ja taipumuskokeiden arvostelulomakkeista, luonnetestien ja –kuvausten arvioinneista, jalostustarkastuksien (tulee tulevaisuudessa lisääntymään) arviointilomakkeista ja hieman ehkä myös näyttelyarvioinneista.

Kun kaikki nämä edellä luetellut legopalikat olisi valittu, pitäisi ne vielä saada oikeille paikoilleen. Tämä tarkoittaa nartun ja uroksen(!) ravintotarpeet täyttävää ruokintaa jo ennen astutusta. Hyvin suunnitellulla ruokinnalla voimme vaikuttaa esimerkiksi uroksen siittiöiden laatuun ja mahdollisimman runsaaseen ja ongelmattomaan hedelmöitykseen.
Hyvin suunnitellun ruokinnan lisäksi elämä ennen astutusta tulisi molemmilla vanhemmilla olla mahdollisimman stressitöntä ja nartulla ehdottomasti tämän jälkeenkin aina siihen asti kunnes viimeinenkin pentu on luovutettu uuteen kotiinsa.

Lopuksi

Kasvattaja pystyy itse vaikuttamaan yllättävän paljon vielä tiineys- ja pikkupentuaikana siihen, miten pentujen aivot ja luonne muokkautuvat. Silti kaiken tämän karsinnan jälkeen kukaan kasvattaja ei voi luvata pentujensa olevan 100% terveitä. Ja tämä on koiranjalostuksen kulmakivi. Pitkäjänteisellä pyrkimyksellä kohti yhä terveempiä ja geenipohjaltaan monimuotoisempia pentuja voidaan kuitenkin viedä koko rodun terveystilannetta parempaan suuntaan. Tämä ei kuitenkaan tapahdu hetkessä. Kuitenkin monella labradorikasvattajalla on pyrkimyksenä rotumääritelmän mukainen ulkonäkö, joka valitettavan usein sotii rodun terveyttä vastaan.

Pennunostajana kannattaa siis tarkkaan miettiä, millaiselta kasvattajalta ja millaisista vanhemmista pennun haluaa ottaa. Mikä on itselle tärkeintä? Onko se ulkonäkö vai käyttöominaisuudet. Ehkä jopa molemmat?

Blogikirjoituksen lähteinä on käytetty seuraavia artikkeleita:

• Lonkka- ja kyynärniveldysplasian jalostukseen pian avuksi BLUPindeksejä. Katariina Mäki. http://katariinamaki.com/artikkelit/per_asteet.pdf
• Periytyvyys ja sen matematiikka. Katariina Mäki. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/periytyvyys_ja_sen_matemat2.pdf
• Jalostusindeksien laskentaa. Katariina Mäki. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/2011/indeksilaskenta.pdf
• Lonkka- ja kyynärindekseihin arvosteluvarmuudet. Katariina Mäki. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/arvosteluvarmuus.pdf
• Terveempien koirarotujen puolesta - sukusiitosdepressiota ja matadorijalostusta vastaan. Katariinä Mäki ja Tarja Ekman. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/terveempien_koirarotujen_puolesta.pdf
• Jalostuskoiran valinta. Katariina Mäki. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/jalostuskoiran_valinta2010.pdf
• Rotukoirien jalostus – näillä mennään. Anu Lappalainen. http://files.kotisivukone.com/heti.tarjoaa.fi/tiedostot/artikkelit/2014/anulappalainen-rotukoirien_jalostus.pdf
• Perinnöllinen monimuotoisuus ja jalostuspohja. Katariina Mäki. http://www.kennelliitto.fi/perinnollinen-monimuotoisuus-ja-jalostuspohja
• Monimuotoisuus kasvuun, perinnölliset sairaudet laskuun. Genoscoper. http://www.mydogdna.com/fi/dnapassi/kasvattajat
• DNA-diagnostiikan hyödyt lemmikkieläinten hoidossa ja jalostuksessa. Jonas Donner. http://www.genoscoper.com/palvelut/dna-diagnostiikka
• Labradorinnoutajan jalostuksen tavoiteohjelma 2015-2019. http://labradori-fi-bin.directo.fi/@Bin/5b6c22617f793703d6ca0e2a80521354/1419808972/application/pdf/1324212/JTO2015-2019.pdf
• Kasvattajan leikkipuisto. Tuire Kaimio. Luentodiat 21.11.2014