Инбридинг (близкородствено чифтосване): значение, ефекти и рискове

Инбридинг: какво е, генетични ефекти и рискове за здравето и популациите. Научете признаци, последици и мерки за предотвратяване при животни, растения и хора.

Инбридингът е термин в генетиката, който означава кръстосване (чифтосване) на близкородствени животни или растения. Самооплождането при растенията е най-крайният вид инбридинг. То е доста широко разпространено при растения, които имат както мъжки, така и женски цветове на едно и също растение. Инбридингът е противоположен на ауткросинга, който представлява чифтосване на несвързани представители на един и същи вид. Комбинацията от инбридинг и ауткросинг е стандартен метод за изкуствен подбор.

Други термини са инбреден щам - група от организми, които са толкова инбредни че имат малка или никаква генетична вариация, и инбредна депресия, която представлява намалена пригодност (обикновено липса на плодовитост, ранни заболявания и смърт), причинена от инбридинг.

За човешките същества кръвосмешението е разрушително и в почти всички култури има табу върху кръвосмешението. Например много от тях забраняват брака между първи братовчеди, а повечето го забраняват и за по-близките членове на семейството.

Как работи инбридингът (генетични механизми)

Основният ефект на инбридинга е увеличаване на хомозиготността — по-голяма част от гените в потомството се срещат в две еднакви копия. Това повишава вероятността рецесивни вредни алели да станат хомозиготни и да проявят негативен фенотип. Често срещани последици са понижена плодовитост, по-ниска преживяемост на малките, по-чести вродени дефекти и по-слаба имунна система.

Генетичното измерване на степента на инбридинг често използва коефициента на инбридинг (коефициент на Уайт), означаван с F. Някои ориентировъчни стойности:

• Родител-потомък или пълни брат и сестра: F ≈ 0.25 (1/4).
• Полубрат/полусестра или чичо/племенник: F ≈ 0.125 (1/8).
• Първи братовчеди: F ≈ 0.0625 (1/16).

При пълно самооплождане (selfing) при растенията, частта на хетерозиготните генотипове се намалява приблизително наполовина всяко поколение, което води до бърза фиксация на алелите.

Ефекти и последствия

• Инбредна депресия: намаляване на плодовитостта, по-ниско оцеляване, забавен растеж и по-голяма податливост на болести.
• Проявяване на рецесивни болести: при малки популации или при близкородствени бракове се увеличава рискът от наследствени болести с рецесивен модел на унаследяване.
• Намалена генетична вариация: прави популациите по-уязвими към промени в околната среда и нови патогени.
• Възможно „прочистване“ (purging): в редки случаи повтарящият се инбридинг може да доведе до елиминиране на силно вредни рецесивни алели, но този процес е непредсказуем и често свързан с временно или трайно спадане на пригодността.

Примери от природата и практиката

• Лабораторни животни: в науката се използват инбредни щамове (напр. мишки) за експерименти, тъй като генетичното им единобразие намалява вариабилността при резултатите.
• Домашни породи: при кучетата и други домашни животни селекцията за специфични външни белези често е довела до ограничено генетично разнообразие и до наследствени проблеми в някои породи.
• Застрашени видове: малки, фрагментирани популации (например флоридската пантерка) могат да страдат от висока инбридност; в някои случаи е приложено „генетично спасяване“ чрез внасяне на индивиди от други популации за увеличаване на разнообразието.
• Растителни култури: самооплождането и инбридингът са използвани при селекцията за създаване на хомозиготни линии, използвани за стабилни сортове или за производство на хибриди с хетерозис (хибридно подобрение).

Измерване и управление

За да се управлява рискът от инбридинг, се използват:

• Мониторинг на коефициентите на инбридинг и на ефективния размер на популацията.
• Стратегии за развъждане като ротационно или целенасочено ауткросване, въвеждане на нови индивиди и ограничаване на размножаването на близки роднини.
• Генетични тестове за известни наследствени заболявания при домашни и селскостопански животни.

Етични и социални аспекти при хората

При хората темата е чувствителна и има културни, религиозни и правни табута и ограничения относно кръвосмешението. Освен социалните и морални измерения, съществуват и медицински съображения, тъй като повишената инбридност увеличава вероятността от някои наследствени заболявания и вродени аномалии. Затова в много страни съществуват законови ограничения върху брака между близки роднини.

Кога инбридингът може да е полезен

Въпреки рисковете, инбридингът има и практични приложения:

• Създаване на хомогенни изследователски линии и контролирани генетични фонове в науката.
• Фиксиране на желани комбинации от черти в селекцията на растения и животни.
• В контекста на много малки и изолирани популации, понякога стратегическото използване на инбридинг може да бъде част от дългосрочна консервационна програма, но обикновено винаги се съчетава с мерки за въвеждане на генетично разнообразие.

Кратки съвети за развъждане и опазване

• Проследявайте родословието и коефициентите на инбридинг при селекцията.
• Предпочитайте ауткросинг при развъждане, особено при малки популации или при прояви на инбредна депресия.
• Използвайте генетично тестване, когато е възможно, за идентифициране на рискови алели.
• При застрашени видове комбинирайте управление на хабитата с мерки за поддържане/увеличаване на генетичното разнообразие.

Инбридингът е мощен инструмент както в природата, така и в човешката дейност. Той може да доведе до бърза фиксация на желани белези, но и до сериозни рискове за здравето и оцеляването на популациите, ако не се управлява внимателно.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво е инбридинг?

В: Какво представлява самооплождането при растенията?

В: Какво представлява кръстосването?

В: За какво се използва комбинацията от инбридинг и ауткросинг?

В: Какво е инбреден щам?

В: Какво е инбридинг депресия?

В: Защо в почти всички култури има табу за кръвосмешението при хората?

Търсене по буква