همخونی در گاوهای شیری

گونه‌های جدید حیوانات شیرده که از طریق تلقیح‌ مصنوعی و یا جفت‌گیری‌طبیعی تولید شده‌اند، وارث برخی از ترکیبات ژنتیکی از هریک از والدین خود می‌باشند.

---

همخونی در گاوهای شیری     
جفت‌کردن گونه‌های خویشاوند همخونی نامیده می‌شود. گونه‌های جدید حیوانات شیرده که از طریق تلقیح‌ مصنوعی و یا جفت‌گیری‌طبیعی تولید شده‌اند، وارث برخی از ترکیبات ژنتیکی از هریک از والدین خود می‌باشند. اگر والدین خویشاوند باشند، برخی از ژن‌های منتقل شده به نتاج توسط هریک از والدین درواقع نمونه یکسان ژن‌هایی است که در اجدادشان نیز یافت شده است. اجدادی که درواقع خویشاوندی والدین را سبب شده‌اند. اگر رابطه ژن‌های والدین افزایش پیدا کند، احتمال اینکه جفت‌های ژنی در نتاج، نمونه یکسانی از ژن‌های موجود در اجداد یک نسل قبل خود باشند، افزایش پیدا می‌کند. یک چنین ژن‌هایی را ژن‌های یکسان وراثتی می‌نامند.
حد نهایی در همخونی، جفت کردن حیوان با خودش است. این فرآیند در بسیاری از گونه‌های حیوانی امکان‌پذیر است، زیرا هرگونه، قادر به تولید سلول‌های جنسی نر و ماده می‌باشد. فرض کنید که یک گیاه دارای ژنوتیپ Bb در برخی از بخش‌های ساختمان کرومزومی خود می‌باشد. به دلیل اینکه سلول‌های جنسی نیمی از مواد ژنتیکی گیاه را دربر دارد، نیمی از تمام سلول‌های جنسی حامل B و نیمی حامل b برای سلول‌های نر و ماده می‌باشند. اگر گیاه خودلقاحی داشته باشد، نتاج BB، Bb و یا bb در نسبت‌های 1:2:1 خواهد بود. هر گونه BB برای آلل B هموزایگوس نامیده می‌شود.
در حالیکه گونه‌های bb برای آلل b هموزایگوس هستند. گونه‌های Bb به علت اینکه در مواد ژنتیکی خود، حاصل B و b می‌باشند، هتروزایگوس نامیده می‌شوند. اگر نتاج یک گیاه خودلقاح، خود نیز خودلقاح شود، تنها نتاج BB از گونه‌های BB و نتاج Bb از گونه‌‌های bb حاصل می‌شوند. گونه‌های Bb دوباره BB، Bb و bb را در نسبت‌های 1:2:1 تولید خواهند کرد. این روند که در نسل‌های متعدد ادامه داشته است، برای افزایش فراوانی گونه‌های BB و bb (هموزایگوس) و کاهش تعداد گونه‌های Bb در هرنسل به نصف تعداد، ادامه خواهد یافت. خود لقاحی در پستانداران همچون گاوهای شیری امکان‌پذیر نمی‌باشد. اما در فرآیندی مشابه (ذکر شده در بالا) به نام همخونی افزایش فراوانی هموزایگوسی و کاهش فراوانی هتروزایگوسی در تمام گونه‌ها رخ می‌دهد.
همخونی، فراوانی ژنی که در واقع تعداد کلی ژن‌های B و b در یک جمعیت می‌باشد را تغییر نمی‌دهد. همخونی تنها آرایش و ترکیب آن دسته از ژن‌ها در جفت‌های BB، Bb و یا bb را تغییر می‌دهد. اگر برخی از آن ترکیبات نابارور باشند، یک فرآیند گزینشی رخ خواهد داد که فراوانی ژنی را تغییر می‌دهد.
انجام عمل همخونی در گاو‌های شیری:
حیوان‌های همخون در مقایسه با حیوانات غیرهمخون، در موقعیت‌های کرومزومی بیشتری هموزایگوس می‌شوند. نکته مثبت این قضیه (همخونی) این است که نوع ارثی اسپرم یا سلول‌های تخمک در گونه‌های همخون، از گونه‌های غیرهمخون بیشتر قابل پیش‌بینی است. گونه‌های BB یا bb تنها قادر به تولید اسپرم و سلول‌های تخمک B یا b هستند. هتروزایگوت Bb تنها قادر به تولید تولید اسپرم و تخمک B یا b می‌باشد. اگر حیوان همخون، غالب باشد و این غالبیت را با قاعده منتقل کرده باشد، نکات مثبت و فواید آن غیرقابل انکار است.
همخونی همچنین می‌تواند برای پاکسازی یک دسته دامی دارای ژن‌های نامطلوب (مضر) نهفته و مغلوب به کار رود. وقتی این ژن‌های نامطلوب در حالت همزایگوس (bb) دیده می‌شوند، شرایط اغلب بسیار مهلک است. این میزان مهلکی ممکن است خیلی زود در مراحل رشد جنینی آغاز شود، امری که در واقع شکستی برای پرورش دهندگان گاو شیری محسوب می‌شود. اگر ژن‌ها خیلی خطرناک نباشند (نیمه کشنده Semi lethal) و حیوان زنده بماند، بازهم در مجموع بی‌ثمر خواهد بود و هیچ سودی دربر نخواهد داشت. بیشتر گونه‌های حیوانی (بخصوص گاو‌های شیری و حتی انسان‌ها) حامل میزان کمتری ژن‌های کشنده یا نیمه‌کشنده نهفته در حالت هتروزایگوس (Bb) می‌باشند.
همخونی، با افزایش فراوانی گونه‌های هموزایگوس (bb یا BB)، باعث برداشته شدن پوشش محافظ ژن غالب بی‌خطر می‌شود و نتاج را بیشتر در معرض ترکیب کشنده و خطرناک ژن‌های bb قرار می‌دهد. برای گاوهای شیری، همخونی سوددهی افرادی از حیوانات را کاهش می‌دهد که این امر برای بیشتر تولیدکنندگان غیرقابل‌قبول است.
نکات منفی و همخونی حیوانات، آن‌چنان از مزایای آن بیشتر بوده است که واژه <بحران همخونی> نیز به میان آمده است. جدول شماره 1 نشان دهنده بحران همخونی در طول عمر و ویژگی‌های شیردهی هر گونه از گاوهای هلشتاین می‌باشد. (براساس تحقیقات Smith و همکارانش از دانشگاه ویرجنیا). این تغییرات بر اساس هر %1 افزایش در همخونی، نشان داده شده‌اند. این به این معناست که جفت‌گیری‌ای که %25/6 همخونی ایجاد می‌کند،
150$ = 25/6 * 24$
خسارت دربر خواهد داشت. توجه کنید که بجز ناحیه سلول‌های سوماتیک (Somatic cell)، جایی که ظاهراً همخونی هیچ اثری ندارد، تمام عواقب و پیامدهای همخونی در جدول شماره 1، نامطلوب و مضر هستند. سن در اولین آبستنی افزایش پیدا می‌کند، طول عمر مفید کاهش پیدا می‌کند و فاصله بین اولین گوساله‌زایی در گاوهای همخون افزایش می‌یابد.
برخی از تغییرات در این جدول بیشتر از موارد تخمین زده شده در کتاب‌ها و مقالات می‌باشند.
جدول اثر همخونی بر طول عمر و میزان شیردهی هر گاو در گاو‌های هلشتاین
ویژگی .................................................. .....................بحران همخونی هر %1 افزایش در همخونی
درآمد خالص طول عمر (به دلار).......................................24-
سن در اولین آبستنی ................................................36 +
روزهای عمر مفید (سودمند).................................... ......13-
طول عمر تولید کلی شیر ..............................................790-
طول عمر تولید کلی چربی .............................................29-
طول عمر تولید کلی پروتئین ..........................................25-
تولید شیر اولین شیردهی ............................................82-
تولید چربی اولین شیردهی ..........................................3-
تولید پروتئین اولین شیردهی ........................................3-
میانگین منبع سلول‌های سوماتیک اولین شیردهی ...........004/0-
فاصله اولین گوساله‌زایی........................... ...................26/0+
همخونی در جمعیت گاوهای شیری امروزی:
ترجیح و انتخاب برای تولید بیشتر و همچنین بهبود گونه‌های گاو شیری، تنوع ژنتیکی را کاهش داده است. تنوع حذف شده، شامل ژن‌های نامطلوب، برای بهبود ویژگی‌های مورد انتخاب ما هستند که البته این هدف ماست. امروزه تعداد محدودی از حیوانات در هر همخونی نقش پراثری را بعنوان والدین ایفا می‌کنند. ویگانس و همکارانش (Wiggans, et al) متوسط همخونی در گاو‌های Ayrshire را %7/4، در گاوهای Guernsey %3، در گاوهای Holestein %6/2، در گاوهای Jersey %3/3 و و در گونه Brown Swiss %3 بوده است. آیا این آمار و ارقام هشدار دهنده هستند؟ مسئله بحرانی و حساس این است که آیا گاوهای شیری همخون تحت شرایط مدیریتی و کنترلی امروز کارآمد هستند و آیا این میزان کارآیی با تنوع ژنتیکی کمتر در کل جمعیت دامی به مخاطره می‌افتد یا نه؟ گاوهای امروزی نسبت به اجداد خود از همخونی بیشتری برخوردارند اما آیا از سودمندی بیشتری نیز برخوردارند؟ گفتن اینکه درجات فعلی همخونی هشدار دهنده می‌باشد، آنچنان هم درست و دقیق نیست.
بر طبق مطالعاتی که در سال 1996 توسط یانگ و سیکورا انجام شد، تغییرات همخونی گاوهای هولشتاین در طول قرن بیستم، مورد بررسی قرار گرفت. گاوهای هولشتاین ابتدا در سال 1884 به آمریکا صادر شدند. مطالعات یانگ و سیکورا نشان داد که گاوهای هولشتاین امروزی %5 نسبت به تاریخ اصلی ورود، همخون بوده‌اند. رابطه میانگین <درصد ژن‌های مشترک بین دو حیوان> از حدود %4/3 در سال 1928 به تقریباً %10 (دو برابر میانگین ارزش همخونی %5) در سال 1990 افزایش یافته است. این رابطه افزایش یافته نشان دهنده آثار و پیامدهای انتخاب گاوهایی با سوددهی و کارآمدی بیشتر است. همچنین منعکس کننده، کاهشی در منشاء ژنتیکی می‌باشد. یانگ و سیکورا گزارش دادند که Pawnee Farm Arlinda Chief و Round Oak Rag Apple Elevation مسئول جداسازی تقریباً 4/1 ژن‌های گاوهای هلشتاین در سال 1990 بوده‌اند. اصل و نسب گاو هلشتاین بدون هریک از این دو رئیس در اولین 6 یا 8 نسل، اغلب محصول تصمیمات غیرعادی اصلاح‌نژادی هستند.
پیامدهای همخونی:
. اکثر پرورش‌دهندگان گاو شیری، از جفتگیری یک پدر با دختر خود اجتناب می‌کنند و خیلی‌ها تشخیص داده‌اند که گاو نر حاصل از تلقیح مصنوعی نباید با دختران پدرش جفتگیری کند. به هر حال تشخیص جفتگیری یک گاو نر با دختر برادر ناتنی‌اش مشکل‌تر است. برای نمونه در گاوهای هلشتاین، جفتگیری دختران Mattie با پسر دیگر Mascot مثل Javlin، حدوداً %25/6 همخحونی تولید می‌کند.
پرورش‌دهندگان گاو شیری ممکن است یک چنین جفتگیری‌هایی را انجام دهند، زیرا آنها رابطه بین Mattie و Javlin را تشخیص نمی‌دهند. اسامی کوتاه NAAB چیز زیادی راجع به اصل و نسب را نمایان نمی‌کند!
ما انتظار داریم که یک گوسفند Javlin از یک دختر Mattie (%25/6 همخون) در مقایسه با یک گوسفند همخون با مزایای یکسان، 150 دلار درآمد خالص طول عمر از دست دهد. آیا چنین جفت‌گیری‌ای باید انجام شود؟ طبق تمام تصمیمات مربوط به همخونی پاسخ می‌تواند بیش از یک مورد باشد. (بیشتر از یک پاسخ می‌توانیم داشته باشیم).
آیا گاو نرِ دور‌جفتی (Outcross) یافت می‌شود که ارزش و مزیت ژنتیکی‌اش به اندازه کافی برای فرزند بالا باشد که بتواند نسبت به فرزند یک جفت‌گیری همخون بهتر عمل کند؟ اگر ما مقایسه را برروی PTA شیر، بجای درآمد خالص طول عمر انجام دهیم، مسئله روشن‌تر خواهد بود. یک جفت‌گیری با Javlin، اولین شیردهی را تا بیش از lbs 500 کاهش می‌دهد. این بدین معناست که یک پدر جایگزین می‌تواند حدود lbs 500 تأثیر داشته باشد. همچنین PTA شیر نسبت به Javlin پائین‌تر باشد. به شرطی که او هیچ همخونی‌ای در جفت‌گیری تولید نکند.
در که در بهار سال 1998 صورت گرفت، Javlin برای 2374+ بود. یک گاو نر غیر خویشاوند با دختر Mattie، می‌توانست به کمیِ 1861+ در PTA شیر و به اندازه مساوی با Javlin در اولین شیردهی ترقی کند. اگر فقط پدرهای غیرخویشاوند، در تولید پائین‌تر از این باشند، اجتناب از همخونی در واقع هزینه بیشتری را در خواهد داشت، چه‌بسا که شکست در پیشرفت ژنتیکی نسبت به بحران همخونی، ضرر بیشتری را متحمل می‌شود. جستجو برای مناسب‌ترین جفت‌گیری، نباید به گاوهای غیرخویشاوند (نامرتبط) محدود شود. گاوهای نر رده بالا که گاو ماده با آنها خویشاوند است نیز باید مورد بررسی و توجه قرار گیرند.
در اجرا و اداره یک برنامه همخونی، باید مراقب آثار همخونی بود، همیشه در نظر باشید که درجه همخونی، میزان بازدهی و کارآمدی حیوان را مشخص می‌کند. علاوه براین، همخونی فقط امتیاز ژنتیکی افزایشی را کاهش می‌دهد. فقدان همخونی به امتیاز ژنتیکی نمی‌افزاید.
پرورش‌دهندگان نباید از استفاده از بهترین پسرهای یک گاو نر مشخص، اجتناب کنند، چراکه گاو نر نتاج ماده نیز در گله دارد. برخی آمیزش‌های گاوهای نر با ماده در یک گله ممکن است، همخونی بیشتری را تولید کند، باید از جفت‌گیری‌هایی که مقدار قابل‌توجهی از همخونی را تولید می‌کنند، اجتناب کرد. تا اینکه بخواهید گاو نر را از برنامه همخونی حذف کنید.
شناسایی امری ضروری است:
همخونی غیرقابل اجتناب است مگر اینکه اصل و نسب گاو ماده‌ای که قرار است باردار شود، بطور کلی مشخص و شناخته شده باشد. جفت‌گیری‌های خیلی نزدیک درصورتی رخ می‌دهد که هویت نامشخص باشد. اما بیشتر زیان همخونی از اجداد مشترک سه نسل گذشته یا بیشتر در یک تبار حاصل می‌شود. بیشتر از یک جد مشترک می‌تواند باعث همخونی شود. این بدین معناست که اطلاعات کامل راجع به تبار تا 4 تا 5 نسل گذشته مورد نیاز است تا بتوان همخونی را کنترل و مدیریت کرد.
امتیازات ارزشمند داشتن یک گاو ثبت شده در طی سال‌ها، توانایی انتخاب یک زوج برای او در شرایط مشخص و با میزان همخونی کنترل‌شده را به شما خواهد داد.
حیوانات ناخالص، مخصوصاً تعداد روزافزون حیوانات فاقد اطلاعات و داده‌های کامل تباری در گله‌های بزرگ گاو شیری، مربوط به چندین نسل گذشته می‌باشند. اگر هم بتوان یک شجرنامه کامل حیوان ناخالص را با استفاده از DHI ثبت شده پرورش داد، اطلاعات هنوز کامل نیست، مگر اینکه از یک نوع برنامه کامپیوتری جفت‌گیری استفاده شود.
مشاهده کردیم که اطلاعات کامل تباری مربوط به چندین نسل چقدر در مطالعات همخونی Smith و همکارانش مهم بود. در این کار ما آثار همخونی را بطور جداگانه در گاوهایی از گله‌های ثبت شده و گله‌های اصلاح نژاد شده بررسی کردیم. بحران همخونی به ازای هر %1 افزایش در همخونی در گله‌های ثبت شده، بالغ‌بر 24 دلار هرینه داشته است، اما در حیوانات اصلاح نژاد شده، به ازای هر %1 افزایش در همخونی، کمتر از 10 دلار هزینه دربر داشته است. برای اولین شیردهی در گاوهای ثبت شده lbs 82 بحران همخونی داشته‌اند. درحالیکه در گاوهای اصلاح نژاد شده فقط lbs 35 بوده است.
آیا ژن‌ها در گاوهای اصلاح نژاد شده متفاوت با ژن‌های گاوهای ثبت شده عمل می‌کنند؟
همخونی درگله‌های اصلاح نژاد شده به علت فقدان اجداد شناخته شده در تباری شناخته شده، احتمالاً بیشتر از مقدار تخمینی می‌باشد. ضریب تخمینی همخونی در گاوهای ثبت شده 3 برابر بیشتر از گاوهای اصلاح نژاد شده است. اگر ما نتوانیم همخونی را در یک جفت‌گیری، به علت داده‌های محدود تباری تخمین بزنیم، همخونی غیرقابل اجتناب و کنترل خواهد بود و هزینه‌ها نیز بسیار غیرقابل پیش‌بینی خواهند بود.
جمع‌بندی:
در شرایطی که خویشاوندی میان حیوانات در نژادهای شیری افزایش می‌یابد، اجتناب از همخونی مشکل‌تر خواهد بود. افزایش خویشاوندی، نتیجه طبیعی استفاده کردن، تنها از تعداد کمی پدر در یک برنامه همخونی AI می‌باشد. همخونی قابل اجتناب است، اما نه به‌قیمت فدا کردن رشد و پیشرفت در برابر بهره‌وری و بازدهی روزافزون.در بهترین روش‌ها برای کنترل همخونی، پدری را با بالاترین مزایا و ارزش‌های ژنتیکی سازگار با همخونی را در جفت‌گیری‌های خاص انتخاب می‌کنند تا اینکه بخواهند از همخونی تا حد امکان اجتناب کنند. اطلاعات و داده‌های کامل و دقیق راجع به گاوهای ماده‌ای که قرار است جفت‌گیری شوند و پدرانی که به عنوان زوج عمل می‌کنند، مهم‌ترین و ضروری‌ترین بخش در چنین تصمیماتی برای انجام جفت‌گیری خواهد بود.

دکتر افسانه زرگر