Czerwoną sierść mam po mamie
Umaszczenie jest ważną cechą przy rozpoznawaniu ras bydła, a w rezultacie także przy potwierdzaniu pochodzenia cieląt. Dlaczego zatem po czarno-białych rodzicach rodzi się czasem czerwono-białe cielę? Poniżej znajdziecie Państwo trochę informacji o dziedziczeniu umaszczenia u bydła fryzyjskiego.
tekst: Izabela Jannasz
ZACZNIJMY OD POCZĄTKU
Każdy organizm zbudowany jest z pojedynczych elementów zwanych komórkami. O tym, jaką rolę mają pełnić i jak funkcjonować, decyduje zawarty w nich materiał genetyczny – czyli DNA. Całość informacji genetycznej żywego organizmu to genom.
Gen to fragment cząsteczki DNA. Ten sam gen może występować w postaci dwóch lub więcej swoistych „wariantów”, nazywanych allelami. U ssaków każdy osobnik ma dwie kopie każdego ze swoich genów. Jedną kopię genu osobnik dostaje od matki, a drugą od ojca. W rezultacie każda krowa, każdy buhaj i każde cielę posiada w swoim genomie dwa allele każdego genu – jeden odziedziczony po ojcu, a drugi po matce. Osobnik, który odziedziczył po rodzicach identyczne allele, nazywany jest homozygotycznym, taki zaś, który otrzymał po rodzicach dwie różne wersje tego samego genu (dwa różne allele), nazywany jest heterozygotycznym. Komórki rozrodcze (plemniki u buhajów i komórki jajowe u krów), zawierają tylko jeden allel każdego genu. Wszystkie komórki rozrodcze osobnika homozygotycznego zawierają zatem ten sam allel, ale w przypadku osobnika heterozygotycznego komórki rozrodcze są różne – bo mogą zawierać jeden z dwóch alleli występujących u osobnika, który je wyprodukował.
CHARAKTERY ALLELI
Allele mogą być dominujące lub recesywne.
– Allel jest dominujący wtedy, gdy jego wpływ decyduje o wystąpieniu danej cechy, całkowicie dominując nad drugim allelem, który występuje z nim „w parze” u danego osobnika. Dla przykładu, allel oznaczany symbolem „Ed”, warunkujący czarne umaszczenie, jest dominujący w stosunku do alelu „e”, który warunkuje czerwone umaszczenie. W rezultacie osobnik z allelem „Ed” jest czarno ubarwiony, mimo że posiada też w swoim genomie allel czerwonego umaszczenia.
– Allel jest recesywny, jeśli jego wpływ na daną cechę objawia się jedynie u osobników, które posiadają dwie kopie tego allelu. Dla przykładu, allel „e” (warunkujący czerwone umaszczenie) jest recesywny, bo jego wpływ jest niewidoczny, gdy występuje w parze z innym allelem (np. z allelem „Ed”).
DWA GENY
U rasy holsztyńsko fryzyjskiej na kolor sierści wpływają dwa geny, jeden o nazwie MCR1 (Red Factor), drugi o nazwie COPA (Dominant Red/Variant Red). Gen MCR1 wpływa na recesywny czerwony kolor sierści oraz postać czarno-czerwoną umaszczenia. Gen COPA warunkuje dominujący czerwony kolor umaszczenia. W pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że normalnie na kolor sierści wpływa gen MCR1, ale jego oddziaływanie może być zmodyfikowane przez gen COPA. Są to różne geny, ale obydwa wpływają na jedną cechę – kolor sierści.
MCR1 – RECESYWNY CZERWONY
Jak zatem wygląda dziedziczenie umaszczenia warunkowanego przez Gen MCR1? Jak wspomniałam, w przypadku tego genu dominujący jest allel „Ed”, warunkujący czarne umaszczenie. Jeśli cielę odziedziczy (po matce lub po ojcu) ten allel, to będzie czarno-białe. Spójrzmy na rysunek 1, gdzie schematycznie pokazano możliwe wyniki kojarzenia czarno-białej krowy, która ma w swoim genomie dwa allele „Ed”, z czarno-białym buhajem, który jest nosicielem alelu „e”. Każda komórka jajowa, którą wyprodukuje rozpatrywana krowa, będzie zawierała jedną kopię allelu „Ed”. Natomiast buhaj będzie produkował dwa rodzaje plemników – jedne zawierające allel „Ed”, a drugie zawierające allel „e”. Połączenie komórki jajowej zawierającej allel „Ed” z plemnikiem zawierającym allel „Ed” da w efekcie cielę o genotypie „EdEd”. Takie cielę będzie umaszczone czarno-biało. Połączenie komórki jajowej zawierającej allel „Ed” z plemnikiem zawierającym allel „e” skutkuje poczęciem cielęcia z genotypem „Ede”. To cielę też będzie czarno-białe, ale równocześnie będzie nosicielem allelu czerwonego umaszczenia.
Na schemat przedstawiony na rysunku 1 należy patrzeć jak na zestawienie możliwych wyników „genetycznej loterii”. Kiedy kojarzymy krowę z buhajem, nie mamy pewności, jaki będzie genotyp cielęcia. Mamy 50% szansy, że poczęte zostanie cielę „EdEd”, i taką samą szansę, że będzie miało genotyp „Ede”. Jeśli tę parę rodziców kojarzylibyśmy ze sobą wielokrotnie, to mniej więcej połowa urodzonych cieląt będzie homozygotami „EdEd”, a połowa heterozygotami „Ede”. „Mniej więcej”, bo to jest zdarzenie losowe, takie jak rzut monetą. Statystycznie rzecz biorąc, w połowie przypadków powinien być „orzeł”, a w połowie „reszka”. Ale jeśli będziemy mieli szczęście, to parę razy z rzędu możemy trafić „orła”. Podobnie z wynikiem kojarzenia przedstawionego na rysunku 1. Przeciętnie rzecz biorąc, połowa potomków tych rodziców powinna być nosicielami allelu „e”. Ale może się zdarzyć, że dochowamy się z takiego kojarzenia trzech cieląt, z których żadne nie odziedziczy tego allelu.
Ponieważ allel „e” jest recesywny, jego wpływ jest u osobników heterozygotycznych niewidoczny. W czasach, gdy nie było możliwości bezpośredniego badania genów, informacje o tym, że krowa lub buhaj są nosicielami allelu czerwonego umaszczenia, uzyskiwano, obserwując wyniki kojarzenia takich zwierząt ze zwierzętami czerwono umaszczonymi (rys. 2) lub takimi, o których już wiedziano, że są nosicielami allelu „e” (rys. 3). Pojawienie się w wyniku takiego kojarzenia cielęcia z czerwonym umaszczeniem wskazywało, że czarno-biały rodzic jest nosicielem allelu „e”.
W genie MCR1, poza wspomnianymi allelami „Ed” i „e”, występują także dwa inne allele: „Ebr” i „E”. Ponieważ u dominującego u nas bydła holsztyńskiego alleli tych prawie się nie spotyka, pominiemy opisywanie ich wpływu na umaszczenie. Trzeba jednak zwrócić uwagę na fakt, że allele te występują dość często w innych rasach bydła. W rezultacie dziedziczenie umaszczenia przy kojarzeniu holsztynów z innymi rasami jest bardziej skomplikowane, niż przedstawiony schemat, oparty na dwóch allelach: „Ed” i „e”.
PRZEŁOMOWA JAŁÓWKA – GEN COPA
Czerwone umaszczenie może mieć inne podłoże genetyczne, niż wcześniej opisane dla genu MCR1. Stwierdzono taki fakt, gdy w Kanadzie 21 października 1980 roku na świat przyszła czerwono umaszczona jałóweczka rasy holsztyńsko-fryzyjskiej (na zdj. 1, już jako dorosła krowa), której nadano numer HOCANF3541221 oraz nazwę Surinam Sheik Rosabel-Red. Była czerwona, choć żadne z jej rodziców nie było nosicielem któregokolwiek z alleli MCR1 związanych z czerwonym kolorem. Testy genetyczne wykazały, że jałówka ta pod względem genu umaszczenia MCR1 była homozygotą dominującą („EdEd”), czyli powinna mieć czarne umaszczenie. Stało się jasne, że poza MCR1 musi istnieć jakiś inny gen, dający czerwone umaszczenie, który nazwano Variant Red (ang. „wariant czerwony”). Obecnie wiadomo, że chodzi o gen COPA, ale skrót VR, odnoszący się do owego Variant Red, pozostał w sposobie kodowania osobników będących nosicielami tego nowego allelu: VRF – osobnik nieposiadający tego allelu; VRC – nosiciel jednej kopii allelu, VRS – nosiciel dwóch kopii allelu (homozygota). Takie też oznaczenia są widoczne w programach SOL i Fedinfo.
W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że czerwone umaszczenie tej krowy (i jej potomków) wynika z pojawienia się u niej dominującego allelu genu COPA. Gen ten jest niezależny od genu MCR1, głównego genu kontrolującego kolor czarny i czerwony u holsztynów. W przypadku braku allelu Dominant Red – kolor umaszczenia zależny będzie od genu MCR1. Jeśli natomiast w genotypie zwierzęcia pojawi się wspomniany allel genu COPA, to zwierzę będzie czerwono umaszczone, niezależnie od tego, jakie allele genu MCR1 posiada. Oznacza to, że gen COPA jest epistatyczny (maskujący) względem genu MCR1, bo pojawienie się allelu genu dominującej czerwieni w pierwszej kolejności decyduje o kolorze umaszczenia zwierzęcia, maskując niejako wpływ genotypu MCR1.
GENY UMASZCZENIA W programie SOL
Hodowcy holsztynów przyzwyczaili się do koncepcji, że czerwony kolor sierści jest recesywny w stosunku do czarnego i szeroko wykorzystują badania genetyczne alleli MCR1 do kojarzenia lub nie nosicieli genu „e” i/lub „E+” razem w celu uzyskania lub uniknięcia czerwonego potomstwa.
W programie SOL, w karcie zwierzęcia, zakładce „Hodowla” i podzakładce „Szczególne cechy genetyczne zwierzęcia”, znajduje się tabela „Umaszczenie”, w której opisane są genetyczne uwarunkowania umaszczenia danego osobnika. Genotyp zwierzęcia prezentowany jest w pierwszej kolumnie tabeli pod nazwą „Kod cechy”. W drugiej kolumnie widnieje nazwa cechy – w przypadku umaszczenia będzie to Red Factor (czyli MCR1) lub/oraz Dominant Red/Variant Red (gen COPA). Kolejna kolumna zatytułowana „Interpretacja” powie nam, czy dane zwierzę ma w sobie geny warunkujące kolor czerwony umaszczenia, czy też nie. Kolumny „Data badania” oraz „Laboratorium” mówią same za siebie, co można w nich znaleźć. Ostatnia kolumna ze znakiem zapytania zawiera opis cechy. Niestety aktualnie kliknięcie w większość kwadracików spowoduje pojawianie się komunikatu „Opis w przygotowaniu”. Poinformujemy, kiedy opisy zostaną dołączone do programu SOL.
W katalogach buhajów oznaczeń co do nosicielstwa genu czerwonego umaszczenia należy szukać obok skrótów literowych, oznaczających nosicielstwo chorób genetycznych. Trzeba jednak wspomnieć, że w części katalogów buhajów czarno-białych nie podaje się informacji o ukrytym nosicielstwie genu czerwonego umaszczenia.
Więcej informacji na temat poszczególnych alleli warunkujących ubarwienie u bydła znajdzie się w SOL-u w zakładce „Hodowla”, w podzakładce „Szczególne cechy genetyczne zwierzęcia”.
Znajomość mechanizmu dziedziczenia barwy umaszczenia może być przydatna, gdy urodzi się cielę o „niespodziewanym” umaszczeniu. Informacja o tym, jakie genetyczne założenia odnośnie do umaszczenia przekazuje dany buhaj, może być istotna, gdy zależy nam na uzyskaniu zwierząt o zakładanym umaszczeniu. Warto podkreślić, że informacja taka jest automatycznie uzyskiwana w trakcie genotypowania zwierząt, jest pewnego rodzaju „dodatkiem” do oceny wartości hodowlanej genotypowanych zwierząt.
