BINGO! Capire l’eredità poligenica

Di C.A. Sharp

Pubblicato sul numero Autunno 2004 della Rivista Double Helix Network News, settembre 2013.

Tutti conoscono questo vecchio gioco: metti dei fagioli o altri segnaposto su dei quadrati numerati disposti in una griglia con le colonne contrassegnate dalle lettere B-I-N-G-O. Qualcuno chiama la combinazione di lettere e numeri pescati a caso da una scatola. La prima persona a formare una linea di fagioli attraverso la griglia in qualsiasi direzione grida, Bingo!

Allevare cani è come giocare a Bingo, ma anziché mettere dei fagioli su una carta si mescolano i geni. Quando si allinea la combinazione giusta, uno o più cuccioli della tua cucciolata possono presentare un carattere poligenico: Bingo!

Per gli allevatori i tratti poligenici sono probabilmente i più difficili da comprendere. Sono certamente i più difficili da controllare in un programma di allevamento, sia che si desideri un determinato tratto o meno. Il fenotipo del cane - quello che vedi o il comportamento che ha – è dato dalle azioni combinate di geni multipli. A volte, come con la displasia dell'anca (HD), il potenziale genetico può essere influenzato dai fattori ambientali.

Purtroppo, molte malattie ereditarie, come la displasia dell'anca, sono poligeniche. Seguono uno schema di ereditarietà irregolare: alcuni cani non produrranno mai HD, altri ne produrranno occasionalmente e alcuni la produrranno frequentemente. Alcune famiglie ne avranno ogni generazione, mentre altre possono non avere casi per diverse generazioni. Anche soggetti eccellenti possono dare soggetti displasici e genitori affetti possono dare figli sani. Sia che un cane produca la displasia dell'anca o meno dipende esattamente da quale combinazione di geni ha e da chi è allevato. Anche l'ambiente gioca il suo ruolo, infatti un cane non

potrebbe non avere displasia nonostante abbia i geni per farlo.

Per comprendere meglio come i diversi geni possono contribuire alla trasmissione dei tratti poligenici da una generazione all’altra bisogna vederli come le lettere della parola BINGO. Dovete inoltre sapere che per produrre un tratto poligenico, il cane deve avere particolari alleli (versioni) di cinque diversi geni prima di avere quel determinato tratto. Li chiameremo B I N G e O. Se un cane ha una combinazione di alleli di quei geni diversi da BINGO, non manifesterà il tratto. BINGo non lo farà e nemmeno BInGO. Cani con il set

incompleto sono portatori del tratto, ma lo manifesteranno solo se accoppiati con un cane con gli alleli mancanti.

Puoi allevare BiNGO con BiNGO e non vedere mai il tratto, ma incrocialo una volta con un cane che ha “I” anziché “i” e potresti avere dei cuccioli BINGO.

Ovviamente un cane con un solo allele BINGO produrrà il tratto molto meno spesso di quello che li ha tutti tranne uno. Infatti, un cane che ha solo “O” potrebbe non essere mai riprodotto con uno che ha BING e quindi non produrrà mai il carattere anche se è un portatore.

Anche se non lo pensiamo come tale, il colore del mantello è il risultato dall'azione di geni multipli. Alcuni determinano il colore (nero, blu, giallo).

Altri forniscono il motivo (maschera, pezzato, merle). La particolare combinazione degli alleli del colore e del motivo determina quale colore avrà il cane. Ad esempio, un pastore australiano blue merle con un quantitativo di punti marrone chiaro accettabili avrà un genotipo che può essere descritto in questo modo: at- B- C- D- E- gg kk Mm si-. Alcuni geni devono essere dominanti, altri richiedono due recessivi. Quelli con un solo allele e un trattino possono avere due alleli diversi, dove almeno uno è l'allele mostrato e l'altro è o lo stesso o recessivo. Cambiare un singolo allele significa poter avere un cane di colore completamente diverso: un paio di “m” daranno un cane nero tricolore; aggiungi una K dominante e diventa nero bicolore.

é più facile mantenere dei tratti poligenici che eliminarli, ma anche com'è possibile accoppiare due BINGO ed ottenere una cucciolata affetta. Una selezione diligente per BINGO in molte generazioni può portare che un tratto diventi molto comune. Comunque, capiterà, sporadicamente, anche il cucciolo di non-BINGO a

causa di una combinazione casuale di alleli non-BINGO presenti nella gamma dei geni a bassa frequenza.

Eliminare completamente un tratto poligenico può essere estremamente difficile se non impossibile. Se gli antenati del vostro cane hanno prodotto un BINGO non voluto, alcuni o tutti i geni possono essere nel vostro cane. Se Lucky ha un alto livello di consanguineità con il vecchio nonno/nonna diretto e, nonno e nonna sono conosciuti per aver prodotto BINGO, c'è un’ottima possibilità che Lucky porterà almeno alcuni dei loro geni anche se lui non manifesta tali tratti. Più antenati hanno avuto, o hanno prodotto, BINGO e più sono vicini nel pedigree, tanto più probabilmente Lucky sarà almeno portatore.

Purtroppo, c'è molto che non sappiamo sulle malattie poligeniche. Alcune non si manifestano finché il cane è un adulto e questo può già essere stato riprodotto.

A volte la diagnosi non è chiara. Possiamo non essere in grado di prevedere quali casi saranno controllabili e quali saranno paralizzanti o letali. E nella maggior parte delle razze possiamo solo indovinare i dettagli dei fattori ereditari. Mentre è possibile, con una selezione attenta e diligente per generazioni, pulire la linea di un tratto, la sua assenza non significa che BINGO è stato eliminato. Forse avete solo eliminato G.

Un dilemma comune dell'allevatore è la scoperta che uno dei tuoi cani è fratellastro di un cane con un carattere poligenetico indesiderato. Con i consanguinei, si sa che il genitore comune aveva una parte di BINGO. Pertanto, il cane in questione probabilmente ha ereditato qualcosa. A seconda di quali geni l'altro genitore del fratellastro ha, potrebbe aver preso qualche altro – o addirittura abbastanza - per avere BINGO. Anche senza un BINGO completo è un portatore. Se si intende usare in allevamento un fratellastro, l'altro lato del suo pedigree deve essere molto lontano del tratto possibile. I compagni potenziali per quel cane dovranno anche provenire da famiglie esenti del tratto per minimizzare la possibilità che il tratto appaia.

Mentre l'inbreeding e l'allevamento per linea di sangue di per sé non perpetuano tratti poligenici indesiderati, il rischio di farlo aumenta se si esegue la linea su cani che portano gli alleli necessari. Facendolo, si può aumentare involontariamente la frequenza di questi geni nel gruppo di cani utilizzati per l'allevamento. I coefficienti di inbreeding possono indicare quali incroci sono meno in linea, ma le COI sono solo parte dell'immagine. Se determinati cani in un pedigree che alzano il COI non sono problematici per il tratto, il COI non avrà alcun effetto sul fatto che si possa ottenere tale tratto.

L’inbreeding stretto e un forte allevamento in linea di un cane BInGO non produrrà mai un cucciolo affetto, a meno che N sia portato da un altro cane. Si potrebbe avere un’intera linea pulita del tratto, ma se a questa aggiungi la N mancante, si potrebbe “improvvisamente” avere un problema genetico in una linea

pulita”. Questa viene chiamata “sorpresa d’ibridazione”. L’ibridazione può aiutare solo se la linea o il cane con cui viene fatta manca degli alleli BINGO.

Eliminare gli alleli BINGO non può essere solo una questione di selezione pesante e coerente rispetto al tratto. Sarebbe impossibile. I genetisti hanno recentemente scoperto che i geni sono multi-task. Prima pensavamo che i cani avessero 80-100 mila geni, oggi sappiamo che il numero è in realtà più simile a

20-30 mila. Diverse parti dei geni possono avere diverse funzioni. Possono avere funzioni diverse in diversi momenti della vita o lavorare in modo diverso nei diversi tessuti. é possibile che N sia vantaggioso quando presente da solo e diventi un problema solo quando c’è l'intero BINGO. Gli sforzi per eliminare N con BIGO potrebbero generare più problemi del tratto di cui si sta cercando di sbarazzarsi.

Quando il tratto BINGO non appare fino a tarda età, il cane interessato potrebbe essere stato riprodotto. Mentre passerà quegli alleli alla sua prole, è improbabile che passerà l'intero set poiché un cane può dare solo la metà dei suoi geni. Se è colpita, tale prole riceverà certamente una parte di BINGO, ma i

cuccioli non avranno il tratto a meno che l'altro genitore non fornisca gli alleli mancanti.

I singoli geni che costituiscono BINGO possono essere dominanti, recessivi, cooperativi,incompleti penetranti (in base se il tratto si vede o meno) o incompleti dominanti (in base a quanto pronunciato e quando si manifesta il tratto). Geni diversi possono avere solo alleli diversi. Solo uno o più possibili alleli possono contribuire a BINGO. Alcuni geni possono prevalere sull'azione di altri. I geni possono lavorare assieme per produrre il fenotipo BINGO. Se anche un gene BINGO si trova sul cromosoma X, vedrete più maschi con il tratto che le femmine.

Diamo un'altra occhiata al colore del mantello: supponiamo che tutti i colori siano possibili nella razza scelta, ma il blu merle non è accettabile. Poiché tutti i colori possono presentarsi, le azioni degli altri geni di colore possono confondere il problema o rendere impossibile sapere se un cane è blu merle geneticamente.

Quando un cane è totalmente bianco, non sarà possibile sapere se è geneticamente merle. I cani pezzati avranno macchie di colore, ma possono essere molto piccole. Questo tipo di espressione del tratto porta gli allevatori a concludere che forse non è importante perché il cane ha solo "un po'" del tratto. Tuttavia, i geni sono l“ e si riprodurrà come un blu merle anche se si vede solo una piccola macchia del colore o, come con il cane giallo, niente affatto.

Questo è un esempio di come un tratto potrebbe essere definito "dominante con espressività variabile". Il colore richiede due geni dominanti, tuttavia la varietà di espressione del tratto – grandi macchie di colore, minuscole o nessuna dipendono da un altro gene. Questi tratti non sono un singolo gene, sono poligenici. Quindi entrambi i genitori di una prole con il tratto avranno contribuito con gli alleli necessari per produrre quel determinato tratto. Sono entrambi portatori.

Il colore giallo risulta dal fatto di avere due copie recessive di un gene chiamato MC1r o "E." Se un cane con un genotipo blu merle ha due copie recessive “e", non potrai dire che è merle ma se ha anche solo una copia dell’allele dominante "E" il cane sarebbe merle. Questo gene ha anche un allele che porta il disegno della maschera "Em" che potrebbe risultare in un cane giallo con una maschera merle. Questo potrebbe essere definito dominante con penetranza incompleta, il che significa a volte che si ottiene il tratto (EmEm or Eme) e talvolta no (EEm). Anche questo è un tipo di eredità poligenica a cui entrambi i genitori contribuiscono.

Per mettere un giro di BINGO nella penetranza incompleta e variabile, considerate questo scenario: B è dominante e INGO non lo è. Sia B che O sono vitali per esporre il tratto mentre IN e G sono aggiuntivi, causando variazioni nella presentazione o nel progresso della malattia. Alcuni casi saranno peggiori di altri (espressività variabile). Molti sembrano essere ereditati in maniera dominante, ma ogni tanto bINGO sarà accoppiato con BINGo, entrambi sono normali e si otterrà BINGO (penetranza variabile).

I geni additivi, come ING nell'esempio precedente, sono spesso indicati come "modificatori". Sono geni che modificano un fenotipo quantitativo, come la lunghezza del mantello, quanto è alto un cane o il peso delle sue ossa. I geni additivi possono determinare cose come la soglia di attacchi nell'epilessia primaria, o l'età della comparsa della cataratta. Altri geni modificanti sono qualitativi, determinando cose come se un cane ha un colletto pieno, le gambe bianche, il bianco sulla grassella o la focatura. I geni che contribuiscono a

tratti qualitativi e quantitativi sono probabilmente regolatori – dirigendo altri geni a fare qualcosa di più o meno, o bloccarsi ora piuttosto che più tardi.

I geni individuali possono avere qualsiasi modalità di ereditarietà. Con il colore, conosciamo i principali geni e sappiamo che cosa fanno al cane. La maggior parte dei primari sono stati identificati nel DNA. Riconosciamo i fenotipi dei colori e abbiamo una buona comprensione di come vengono ereditati. Per la maggior parte, il colore si vede prima che i cuccioli abbandonino la cassa parto. Ma il colore del mantello è un'eccezione, sulla maggior parte dei tratti poligenici conosciamo ben poco.

Per le persone è naturale cercare la risposta più semplice a una domanda. Non è raro ascoltare le affermazioni fatte sulle malattie poligene, basata su nient'altro che la speranza, che uno o più dei geni coinvolti siano dominanti.

Questo è un gioco pericoloso. Più geni sono coinvolti in un tratto poligeno, tanto meno è probabile che tutti avranno la stessa modalità. Questo è un gioco di mente pericoloso da giocare. I più geni sono coinvolti in un tratto poligeno, tanto meno è probabile che tutti avranno la stessa modalità. La maggior parte delle mutazioni per le malattie tendono a non essere semplicemente dominanti perché sia la Natura che gli allevatori combattono vigorosamente in modo che non tendano a persistere in grande frequenza.

Non abbiamo modo di valutare quanti geni sono coinvolti in tratti poligenici o da quale modalità di eredità trasmettono i loro contributi individuali. Questi tratti non sono facili da tracciare. Ci piacciono le risposte facili e preferiremmo poter dire che se qualcosa è andato storto la colpa è dell’altro genitore piuttosto che del nostro, ma è estremamente sciocco non voler vedere che i geni dominanti sono responsabili senza prove convincenti a sostegno di questa supposizione.

C'è speranza che un giorno la scienza possa trovare un modo per determinare il genotipo sui tratti poligeni. La ricerca iniziale sulla malattia genetica canina si è concentrata sull'eredità di un gene. Questi tratti erano i più semplici da tracciare. Ora che gli scienziati possono studiare la vera struttura del DNA del cane e sbrogliare i percorsi dello sviluppo e della rete di interazione dei geni, arriverà il giorno in cui avremo informazioni certe sulla genetica di queste malattie.

Una volta che i test genetici vengono sviluppati, possiamo lavorare per eliminarli anche se non possiamo rimuovere completamente tutti gli alleli BINGO dalla razza. Con un test di screening, sai che il cane è portatore di B e G e la cagna ha solo I, puoi riprodurli in sicurezza. Ma se la cagna ha N e O come anche I, non è un buon accoppiamento. Anche se si conoscono i genotipi dei genitori, non si sa come saranno gli alleli BINGO nei cuccioli, quindi bisognerà fare lo screening a tutti quelli che faranno riproduzione in modo da poterli comparare con quelli dei potenziali compagni. In questo modo sarete in grado di evitare incroci che producono malattie poligene. Il punto non è quello di sradicare completamente tutti gli alleli BINGO, ma di produrre cuccioli sani.

Con i test di screening, saremo in grado anche di vedere i geni per malattie molto gravi che togliere automaticamente un animale dall’allevamento per semplice supposizione.

Mancando qualsiasi tipo di test di screening, i migliori allevatori possono fare una valutazione dei rischi e cercare di abbassarlo tramite scelte attente di accoppiamento. Ciò può significare non riprodurre mai un individuo altrimenti eccellente perché il rischio è troppo alto. L'analisi dei rischi dei pedigree non pregiudica completamente i tratti indesiderati, ma è il miglior strumento attualmente disponibile. Tuttavia, dipende dallo scambio aperto di informazioni tra gli allevatori circa ciò che i cani hanno avuto o hanno prodotto malattie.

Fino a quando i test genetici non saranno disponibili, gli allevatori devono raccogliere il maggior numero possibile di informazioni sui tratti positivi e negativi, non solo nei propri cani, ma anche nei loro parenti. Lo studio attento dei pedigree, inclusi i figli, i fratelli e i progenitori, annotando quali sono i cani che hanno prodotto un tratto, quanti di essi si trovano nel pedigree e quanto sono vicini al cane soggetto, forniranno all'allevatore un'idea della probabilità che un cane particolare possa avere o meno il tratto.

Con un'attenta documentazione, uno studio diligente di figli e, quando diventano disponibili, i test di screening genetico, un allevatore può compiere progressi verso le caratteristiche poligene desiderabili e allontanarsi dagli indesiderati. Con un alto livello di onestà e di collaborazione tra gli allevatori, il progresso sarà ancora più rapido. Un giorno nessuno dovrà urlare "BINGO!" a causa di una cattiva linea di fagioli.

 

L'autore riconosce a Michele Betit di aver suggerito il concetto BINGO nella lista delle discussioni EpiGenes

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