Sukusiitoksen mittaaminen on vaikeampaa kuin miltä se näyttää

Sukusiitos lisää perinnöllisten sairauksien riskiä, siitä ei ole epäselvyyttä. Sen mittaaminen on kuitenkin vaikeampaa kuin miltä näyttää. Sukutaulusta lasketut sukusiitosasteet ovat yleensä matalampia kuin DNA:sta mitatut, mutta kuvaako genominenkaan sukusiitosaste tilannetta oikein? Entä oletko tullut ajatelleeksi, että osa homotsygotiasta on hyödyllistä ja jopa välttämätöntä? Kokosin kuusi asiaa, jotka kannattaa tietää ennen kuin tekee luvuista johtopäätöksiä tai valitsee niiden perusteella jalostusyhdistelmiä.

Kun sukusiitoksesta ja monimuotoisuudesta puhutaan lukujen kautta, keskustelu on usein mustavalkoista, ja luvut tulkitaan väärin. Moni tuntee tilanteen, jossa testiraportissa on yksi luku, jalostuksen tavoiteohjelmassa toinen ja tutkimusartikkelissa kolmas. Kaikki kuvaavat samaa rotua, eikä yksikään ole väärä. Ne vain vastaavat eri kysymykseen.

Kun perehtyy siihen, mitä luvut oikeasti kertovat, moni itsestäänselvyys kääntyy päälaelleen.

Kokosin tähän artikkeliin kuusi asiaa, jotka saattavat yllättää.

1. Sama koira voi saada kaksi aivan eri sukusiitosastetta

Partacollietutkimuksessa yhden koiran sukusiitosaste oli viiden sukupolven sukutaulusta laskettuna 1 %, mutta koko sukutaulusta laskettuna 27 %.

Kumpikaan luku ei ole väärä. Sukutaulusta laskettu sukusiitosaste kertoo vain siitä sukusiitoksesta, joka on kertynyt koiran tunnettujen esivanhempien aikana. Lyhyt sukutaulu ei näe rodun perustamisvaiheessa kertynyttä sukusiitosta lainkaan. Pitkä sukutaulu näkee enemmän, mutta silloinkin luku on todennäköisyys eikä mittaustulos. Lukujen tulkinnan kannalta on tärkeää tietää, että perustamisvaiheessa kertynyt sukusiitos on vähemmän haitallista kuin viimeisimpien sukupolvien aikana tapahtunut.

Kun seuraavan kerran vertaat kahden koiran sukusiitosasteita ja arvioit niiden vaikutusta, selvitä ensin, kuinka monesta sukupolvesta ne on laskettu.

2. Sukusiitosasteen taso ei ratkaise, vaan vauhti

Australialaisten bullmastiffien keskimääräinen sukusiitosaste oli 4,7 %, australialaisen työlinjaisen kelpien 4,9 %. Pelkän tason perusteella rodut näyttävät olevan samassa tilanteessa.

Ero näkyy vasta, kun katsotaan, kuinka nopeasti luku kasvaa. Bullmastiffilla sukusiitosaste nousi 1,2 % sukupolvessa, kelpiellä 0,6 %. Yli yhden prosentin kasvua sukupolvessa pidetään kestämättömän korkean riskin merkkinä.

Kasvunopeus kertoo, kuinka nopeasti rodusta häviää perinnöllistä vaihtelua ja ehtivätkö valinta ja uudet mutaatiot korvata menetetyn. Siksi se ennakoi rodun suuntaa paljon paremmin kuin yhtä ajanjaksoa kuvaava yksittäinen luku.

3. Homotsygotia ei automaattisesti ole ongelma

Rotukoirien genomissa on alueita, joilla lähes kaikki rodun koirat ovat homotsygoottisia. Näitä kutsutaan ROH-hotspoteiksi. Ne syntyvät rodun tuntomerkkejä määrittävien geenien ympärille, kun samoja ominaisuuksia on valittu sukupolvesta toiseen.

Partacollieilla esimerkiksi parran ja tuuheiden kulmakarvojen geenialue oli homotsygoottinen yli 80 prosentilla koirista. Se ei ole merkki sukusiitoksesta vaan siitä, mikä tekee partacolliesta partacollien.

Homotsygoottinen alue voi kertoa rodun tuntomerkkien vakiintumisesta, tarkoituksellisesta terveysvalinnasta, elintärkeitä toimintoja vaalivasta luonnonvalinnasta tai yksinkertaisesti siitä, ettei alueella ole haitallisia geenimuotoja. Esimerkiksi hajuaistiin liittyvä alue on homotsygoottinen monissa roduissa, koska tehokas hajuaisti on ollut koirille elintärkeä koko lajin historian ajan.

Toisaalta sukusiitoksen tuottama homotsygotia antaa piilossa oleville tautigeeneille tilaisuuden vaikuttaa. Siksi ratkaisevaa ei ole, kuinka paljon homotsygotiaa on, vaan missä se sijaitsee ja mistä se on peräisin.

4. Kahden laboratorion monimuotoisuustuloksia ei voi verrata keskenään

Jos oman koirasi DNA-testi antaa sukusiitosasteeksi 22 % ja naapurin koiran testi toisesta laboratoriosta monimuotoisuusluvuksi 31 %, luvut eivät kerro, kumpi koira on monimuotoisempi.

Laboratoriot mittaavat eri asioita ja eri tavoin. Yksi laskee genomisen sukusiitosasteen homotsygotiajaksoista, toinen heterotsygoottisten kohtien osuuden, kolmas käyttää vain muutamaa kymmentä markkeria. Markkerien määrä vaihtelee laboratorioittain muutamasta kymmenestä noin sataan tuhanteen.

Lisäksi monet tulokset suhteutetaan laboratorion omaan vertailujoukkoon, joka ei ole koko rotu vaan kyseisen laboratorion testaamat koirat. Sama koira voi siksi saada eri palveluista selvästi erilaisen tuloksen, vaikka mikään mittauksista ei ole väärä.

5. DNA-testi voi yliarvioida sukusiitosta

DNA-testi voi myös yliarvioida sukusiitosta. Testeissä yleisesti käytetty SNP-siru lukee perimästä vain tietyt ennalta valitut kohdat. Kahden homotsygoottisen markkerin väli tulkitaan homotsygoottiseksi, vaikka siellä todellisuudessa olisi heterotsygoottisia kohtia. Näin genomissa näyttää olevan todellista enemmän homotsygotiajaksoja.

Markkerit kertovat lisäksi siitä vaihtelusta, joka on yhteistä koirille laajasti. Juuri sinun rotusi kannalta olennainen vaihtelu voi olla aivan muualla.

Kaupalliset testit eivät tällä hetkellä tarjoa jalostukseen kovinkaan käyttökelpoisia työkaluja. Ne kertovat yksittäisestä koirasta, mutta eivät vielä erota toiminnallisesti merkityksellistä vaihtelua merkityksettömästä. Rodulle todella hyödyllisiä työkaluja, kuten monimuotoisuuden seurantaa sukupolvittain tai säilyttämisen arvoisten sukulinjojen tunnistamista, on tarjolla vain harvoin. Ne edellyttäisivät, että rodun jalostuskoirat on testattu kattavasti samalla alustalla ja että laboratoriot tarjoaisivat tällaisia palveluita.

6. Yksittäinen sukusiitetty yhdistelmä ei lisää rodun sukusiitosta

Otsikon väite saattaa kuulostaa väärältä, mutta se seuraa suoraan siitä, miten rodun sukusiitos syntyy. Jos yksi yhdistelmä tuottaa poikkeuksellisen sukusiitetyn pentueen, sen pentujen riskit ovat korkeat, mutta rodun koirien keskinäistä sukulaisuutta se ei muuta.

Rodun sukusiitosta lisää erityisesti jalostuskoirien epätasainen käyttö. Kun yhtä urosta käytetään paljon, sen jälkeläiset ovat kaikki puolisisaruksia, ja muutaman sukupolven päästä suuri osa rodusta polveutuu samasta koirasta. Rodun sukulaisuus on silloin noussut pysyvästi, vaikka yksikään yhdistelmä ei olisi ollut sukulaisyhdistelmä.

Yhdistelmän sukusiitosaste kertoo siis pentueen riskistä. Rodun suunnasta kertoo se, kuinka paljon koiria rodussa ylipäätään on ja kuinka monipuolisesti ja tasaisesti niitä käytetään jalostukseen.

Miksi näillä faktoilla on väliä?

Mustavalkoinen keskustelu johtaa helposti huonoihin päätöksiin. Koira voidaan turhaan karsia jalostuksesta sen oman sukusiitosasteen vuoksi, vaikka sukusiitos ei periydy. Rodun tilanne voi matalan sukusiitosasteen perusteella näyttää hyvältä, vaikka sen jalostuspohja kapenee nopeasti ja jotain pitäisi sen vuoksi tehdä.

Joskus hyvää tarkoittava jalostuspäätös voi jopa vahingoittaa rotua. Osa laboratorioista tarjoaa yhdistelmien optimointia: työkalu etsii koiralle parin, joka tuottaa mahdollisimman monimuotoisen pentueen. Kun monimuotoisuutta maksimoidaan yksittäisissä yhdistelmissä eikä rodun tasolla, rodun yhteinen monimuotoisuus voi hävitä entistä nopeammin ja sukusiitos kasvaa rodussa nopeammin. Lisäksi tällaisten työkalujen menetelmiä ei yleensä ole dokumentoitu tarkasti, joten käyttäjä ei tiedä, mihin suositus tarkalleen perustuu.

Sukusiitos- ja monimuotoisuusmittareita on monta, ja useimmat niistä ovat hyödyllisiä työkaluja, kunhan tietää, mitä ne kuvaavat. Oikein yhdistettyinä mittarit täydentävät toisiaan ja antavat huomattavasti luotettavamman kokonaiskuvan kuin yksikään niistä yksinään. Ilman tätä tietoa luvut voivat johtaa harhaan.

Opi ymmärtämään, mitä luvut kertovat

Artikkelissa vilahti monta termiä, jotka saattoivat jäädä askarruttamaan: markkeri, homotsygotiajakso, ROH-hotspot, SNP-siru, vertailujoukko, sukusiitosasteen kasvunopeus… Ne ja monet muut käydään läpi verkkokurssillani Perinnöllinen monimuotoisuus ja pienten populaatioiden kestävä ylläpito. Kurssin jälkeen tiedät, mistä monimuotoisuudessa on oikeasti kyse, mikä on haitallista sukusiitosta, ja mitä kukin termi tarkoittaa, mihin sitä tarvitaan ja mitä varauksia sen tulkintaan liittyy.

Kurssi on kolmiosainen, ja kaksi ensimmäistä osaa ovat nyt saatavilla. Genetiikkaa eläinten terveydeksi -yhteisön jäsenet saavat kurssit 20 prosentin alennuksella.

Osa 1: Pienten populaatioiden haasteet tutuiksi. Lähes kaikki koira- ja kissarodut ovat geneettisesti pieniä populaatioita eli niiden perinnöllinen monimuotoisuus on matalaa. Tässä osassa opit, mitä perinnöllinen monimuotoisuus on, mihin sitä tarvitaan ja mitkä tekijät vaikuttavat sen määrään. Opit myös, mitä sukusiitos on, mistä se johtuu, millaisia riskejä se aiheuttaa ja voiko rotu puhdistua sen haittavaikutuksista. Tämä osa antaa pohjan, jonka varaan toisen osan tunnusluvut rakentuvat.

Osa 2: Mittarit käyttöön. Toinen osa vastaa kysymykseen, joka tulee ennen pitkää vastaan jokaiselle jalostusta suunnittelevalle: mitä monimuotoisuuden tunnusluvut oikeastaan mittaavat ja mitä niistä voi päätellä. Kurssin käytyäsi tiedät, mitä kukin luku mittaa, mihin se vertaa, mitä se ei kerro ja milloin kahta lukua ei voi verrata keskenään. Tiedät myös, miksi nykyiset genomiset mittarit eivät vielä anna jalostukseen parasta mahdollista tietoa.

Kurssi etenee yhtä koiraa kuvaavista tunnusluvuista koko rodun monimuotoisuuteen, sen kehittymiseen ja historiaan:

• Sukusiitosaste sukutaulusta: lasket luvun itse yhdelle koiralle ja näet, miksi sama koira saa eri luvun eri lähteistä.
• Sukusiitos ja monimuotoisuus DNA:sta: mitä DNA-testi todella näkee, milloin DNA:sta mitattu sukusiitosaste voi olla yliarvio, ja onko heterotsygotia-aste luotettava arvio monimuotoisuudesta. Käymme läpi myös kaupallisia testejä.
• Rodun kehitys ja tehollinen populaatiokoko: miksi ratkaisevaa ei ole sukusiitoksen taso vaan sen kasvunopeus ja miten tehollisen koon eri laskutavoista voi päätellä, onko rotu jakautunut linjoihin.
• Kantakoirat, emä- ja isälinjat ja jalostuspohjan rakenne: kuinka moni rodun perustajista elää vielä nykykannan perimässä ja missä vaiheessa historiaa monimuotoisuutta on kadonnut.
• Sovella oppimaasi: luet kolmen tutkimuksen tuloksia, tulkitset luvut ensin itse ja vertaat sitten päätelmiäsi tutkijoiden päätelmiin.
• Yhteenveto: kaikki tunnusluvut koottuna hakuteokseksi sen mukaan, mihin kysymykseen kukin niistä vastaa, sekä kattava sanasto.

Kun joku seuraavan kerran esittää mustavalkoisen väitteen sukusiitoksesta, tiedät, mitä kysyä.