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孟德爾的眼淚

犬髖關節發育不全症-CHD(三)

作者:阮振維(泡泡拔)

台灣的消費者,也許該把狗販(seller)和育犬者(Breeder)分清楚,兩者的堅持不同,理念不同,懂的東西也會不同!從得知泡泡患有CHD以來,我就認為不懂遺傳學的人沒資格繁殖狗,可惜在台灣賣狗的大多不懂遺傳學,所以才會堅持OFA無用論!狗販反OFA,育犬者堅持OFA,就這麼簡單!

孟德爾如果看到今日的繁殖亂象,他會哭泣的!他雖然一開始提出一套基礎理論,但是往後一百多年遺傳學的演進和修正,必須被統合在一起看,不要用單一理論要套在全部的生理現象上,就是這種作法造就了今日的CHD與眾多遺傳疾病。

在台灣,我們是以農立國的國家,所以經驗在某些方面、某些族群會凌駕在科學之上,中西醫之間的爭論就是一個很好的例子,但是隨著科學發展,我們試圖在經驗與科學之間取得一個平衡,現在很多中藥也都走入實驗室,中醫也開始有愈來愈多科學證據支持,因為經驗要經過科學驗證,才能顯得它的珍貴,也就是所謂祖先的智慧。

很可惜,在台灣犬貓繁殖的蹺翹板上,經驗還是重重的壓在一邊,科學始終使不上力。太過堅持經驗,是整個環境退步的主因,因為國外很多用心研究的結果是可以直接拿來用的,如果忽略它,真的很可惜!

我想了很多方式,希望可以讓大家弄懂基本的遺傳學,最後才想出這樣的教材,所以大家試著瞭解一下,不懂再問我吧!

一切都要從孟德爾遺傳定律說起,當初孟德爾用來研究的模型是豌豆,這是一個幸運的開始,因為比較單純,而他所選的幾個遺傳性狀,也都很剛好是單基因遺傳性狀,這是另一個幸運,也因此他所推論的遺傳理論,很完美的呈現在豌豆上面。我們在小學、國中甚至高中,學的都是基礎的孟德爾遺傳理論,也就是大家熟悉的Aa X Aa = AA + 2Aa + aa,而這個理論的應用範圍很廣,尤其是動物繁殖,大家一直聽到的近親交配,其實就是建立在這個理論基礎上。

很巧的,近親交配在這個理論基礎上,得到很好的回應,因為一般眼睛所看得到的特徵,大多可以在這樣的規則下被篩選出來,但也很不幸的,眼睛看不到的部分,也在這個理論下不停惡化,因為很多遺傳方式,是跳脫基礎的孟德爾遺傳理論,必須用不同的理論來解釋,像是“多基因遺傳”,最好的例子就是CHD。

不過錯不在孟德爾,因為他提出孟德爾基礎遺傳理論之後的一百多年,遺傳學在孟德爾定律的基礎上,有更多不一樣的發現,要解釋所有的生理現象,要有更完整一套理論,才能達到。

沒有孟德爾,就沒有今天的遺傳學,所以念遺傳的人尊稱他為遺傳學之父,也因為尊敬他,沒有人敢說自己修改或推翻他的理論,只敢說修正或補強!這些修正或補強,也是相當重要的,不過因為近親交配所帶來的利益太大,所以後續的理論就有意無意的被忽略了。

現今的遺傳學,用最簡化的方式,也該以下面這個圖來解釋:

 

1  

單基因遺傳多基因遺傳環境因子, 三個因素各在三角形的三個頂端,表示單純只受一個因素影響的遺傳特徵只佔了很少的部分,大部分的遺傳都要把三者綜合起來考慮。大家可以看一下,遺傳是在單基因與多基因的正中間,表示要同時考慮單基因與多基因遺傳,才能解釋所有的遺傳狀況,而藍色的箭頭往環境這邊延伸,表示遺傳受到不同程度的環境影響,會有不同的變化。

孟德爾遺傳,就是很單純的單基因遺傳理論,所以他就被寫在單基因的那個頂端,下面的黑字是一些延伸的理論,用來擴大解釋範圍,大家就先不理它。不過很明顯,孟德爾遺傳理論完全沒考慮到多基因的部分,所以近親交配在以孟德爾理論為基礎的狀況下,完全忽略了多基因遺傳的可能性,所以多基因遺傳疾病也因此找到機會冒出頭來,這些下面有解釋。

接下來,我們用比較淺顯的比喻來講解多基因遺傳性狀是怎麼遺傳的:

1. 多基因遺傳的特點,在於它有一個臨界值,也就是說假設影響CHD的基因有10個,那麼只有1/10或2/10個基因壞掉,狗狗是不會發病的,壞掉的基因數目必須超過臨界值,狗才會發病,所以為了有一個解釋架構,我在這邊假設CHD的臨界值是6(6/10)個基因壞掉,才會發病,只有5個以下壞掉,髖關節都還算正常。

2  

在這邊,我們把整隻狗的基因體比喻成一杯水,要生下一隻小狗,爸爸必須給半杯水,媽媽也必須給半杯水,才能湊成一杯新的水。而這些壞基因(彩色顆粒),均勻的散佈在整杯水中,所以倒的時候,有可能倒出不同數目的顆粒,所以小狗可能承接的壞基因數目也是一個隨機狀態,藉此來模擬繁殖時基因體重組的不確定性。

2. 在多基因遺傳疾病中,“稀釋效應”扮演非常重要的角色,以下圖來說,就算爸爸帶的10基因都是壞的,媽媽也帶了3個壞基因,但是媽媽還是扮演了稀釋的角色,所以下一代所帶的壞基因就不會像爸爸那麼多,雖然下一代得CHD的機會還是很高,但是帶壞基因的數目卻會下降。 

3  

3. 接著上圖繼續看下來,上圖中的子代,有很高的機會帶著6個壞基因,但是如果他們交配的時候,遇到一隻帶著0個壞基因的母狗,“稀釋效應”會有很好的效果,下一代大部分可能都只帶了3個壞基因,甚至更少。其實這就比較接近在人裡面看到的狀況了,在人的遺傳上,多基因遺傳疾病的發生率是很低的,因為可以拿來稀釋的對象佔了大多數,而究竟是什麼原因讓CHD在狗的發生率如此之高?答案就是“近親交配”。 

4  

4. 先從兄妹近親交配開始看,一開始因為壞基因的濃度不高,所以後代遺傳到的壞基因數也不會太高,問題在於這種情況不會持續太久,因為慢慢的,“濃縮效應”會顯現出來,哥哥的3個壞基因加上妹妹的2個壞基因,可能偶爾就出現一隻5個壞基因的後代,5個壞基因還算正常,所以如果牠長得夠漂亮,就會被繼續拿來交配,這就是一個錯誤的開始,濃縮再濃縮,很快的,就會有超過6個壞基因的後代出現。 
    
5  

5. 好吧!來看看一直被合理化的直系交配,也就是所謂的父女配、母子配。一開始一樣,就算爸爸只有一個壞基因,女兒也只有一個壞基因,在近親交配無法稀釋的情況下,慢慢的,會出現2個壞基因的後代,慢慢的,2+2=4、4+2=6、4+4=8……,重點在於,在這樣的繁殖方式下,帶有0個壞基因的後代會就此消失,這個後果比什麼都嚴重,可惜目前應該就是這樣。 

6    

6. 多基因遺傳的“濃縮效應”,在為單基因遺傳設計的育種方式下,被不斷放大,幾百年來的追求純種,讓狗狗遺傳上的稀釋能力被消耗殆盡,不只CHD,很多純種狗的遺傳疾病,很可能都是這樣被放大的,所以我說這是“純種的原罪”。

下面這張圖,是在目前純種的狀態下,還進行近親交配可能會有的下場,不管所謂的直系近親可以被多麼合理的被解釋,我只能說,幾百年前的狗,他們還有一定的稀釋能力,所以禁得起近親育種,也才有這麼多純種狗可以活在今日,但是現在他們已經不太能稀釋了,可不可以放過他們,不要再“基因虐待”了。 

7

所謂的基因多樣性,簡單比喻,就是一杯水裡面有各式各樣不同的基因,每個基因有可能是好的或是壞的,以整個族群來看,好的基因應該要有能力稀釋壞的基因, 所以在繁殖時,他們有各式各樣不同的選擇,壞基因稀釋了,這些狗就被大自然留下來,被濃縮了,就被大自然淘汰,這是天擇的力量。

為了讓狗狗長成我們喜愛的模樣,我們開始近親交配,這些狗稱為純種狗,但就基因多樣性的角度來看,我們可以叫他們“單調的狗”,純種=單調,他們在繁殖時基因的選擇變少了,就算壞的被濃縮了,只要長得夠漂亮,一樣可以在主人好好的照顧下留下來,這是人擇的無心之過,所以我們現在要繁殖篩選,替他們找可以用來稀釋的狗,而不是只找漂亮的狗,更不要談近親交配了。如果不繁殖篩選,那我們就是在害他們,害他們的下一代,對不起,把話說重了,但 是繁殖篩選一定要做,這不是一個選項。

來看看純種狗的基因多樣性,在幾百幾千年來的變化吧! 

8  

自然狀態,偶爾出現少數壞基因,但是很快就被稀釋了,而且0個壞基因的狗很多,要濃縮出病狗的機會不是沒有,但是很低很低。 

9  

近親交配初期,狗狗還保有一定的稀釋能力,所以育種非常順利,反正漂亮的狗留下來,單基因遺傳疾病的狗淘汰,沒什麼異樣。只是多基因遺傳疾病在無聲無息中,悄悄的被濃縮。帶有少數壞基因的狗,取代0個壞基因的狗,變成大多數,所以稀釋效應在慢慢的被消耗。

10

保守估計目前純種狗的情形,應該已經沒有0個壞基因的狗了,所以就算髖關節完美等級的狗,還是有機會生出CHD的狗,但是看完這篇,大家應該要瞭解,不是沒有0個壞基因的狗,我們就說反正不可能杜絕CHD,就不要繁殖篩選了,說這樣的話的人,是讓以後所有科基犬都帶著5個壞基因的罪人。 

11  

不做繁殖篩選的將來,我想也不必解釋了,這張圖一目了然。

不管大家看完這篇,有沒有學到東西,我想要給大家的take home message只有3個:

1. 就算不近親交配,CHD的發生率還是很高,因為0個壞基因的狗可能已經消失了。

2. 繁殖篩選,就是為了把稀釋效應找回來,既然0的狗消失了,我們只好找壞基因少的,希望保持純種狗僅有的一點點基因多樣性。 所以OFA只建議 excelent 和 good 兩個等級的狗繁殖。

3. 做繁殖篩選,不是選擇,是一定要。不管是繁殖場,或是自家繁殖都一樣。

補充說明如下:

a. 多基因遺傳或複雜性遺傳疾病(Genetic Complex Disease)的成因,絕非這一篇文章可以完全說明,但與其引用一大堆理論,我還是選擇用比較淺顯的比喻,讓一般民眾有機會看懂。

b. 以上所用到的水杯比喻,是建立在,我們所遺傳的的成對染色體,並非單純的把父親來的或母親來的,直接傳給下一代。在產生卵子或精子時,染色體在減數分裂的過程中,會發生同源交換,也就是來自父親與母親的兩條染色體,在類似的片段上交換,也因此,遺傳的變化性大大增加,用倒水的方式來模擬,是我認為合理的方式。當然,光是同源互換的這個理論,就足以推翻近親交配的荒謬了。

c. 以上用臨界值來說明,是目前學界對多基因遺傳的推論之一,但絕非有與無的差別,也就是說,隨著累積的壞基因數目愈多,嚴重狀況會有層度的差別,這也符合目前在CHD上看到的情形。

d. 引用愈多理論,當然可以讓整篇文章更加完整清楚正確,但是在讓大家可以看懂的前提下,勢必有所取捨,若有不足,請大家隨時告知我,與我討論修正,謝謝!

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