Mean Kinship

2016. aasta lõpus valmis Rahvusvahelise Leonbergerite Ühenduse (ILU) tervisekomitee eestvõttel video “Geneetilise mitmekesisuse säilitamisest leonbergerite aretuses” (Safeguarding the Genetic Diversity in the Leonberger Breed). Pika ning põhjaliku video koondsõnumiks on, et ilma hoolikalt läbimõeldud aretusvalikuteta võime peagi seista silmitsi olukorraga, kus leonbergerite tõug sellisena nagu seda teame ning armastame, on kadumise äärel.

Videos tutvustati ühe populatsioonigeneetikas kasutatava, geneetilise varieeruvuse säilitamisele kaasa aitava meetmena mõistet „keskmine sugulussuhe“ (Mean Kinship (MK)). Peale video avaldamist asus töögrupp järgmise loogilise sammuna tegelema konkreetselt leonbergerite populatsiooni MK-näitajate väljaselgitamisega. Projekti elluviimise rahastamises lõi kaasa rida tõuorganisatsioone (s.h. Eesti Leonbergerite Klubi) ning tänaseks on välja arvutatud keskmise sugulussuhte näitajad kogu potentsiaalselt aretuskasutuses olevate leonbergerite populatsiooni suhtes.

Mis on Mean Kinship?
Ohustatud loomaliikide säilitamisega tegelevad teadlased on juba mõnda aega oma töös kasutanud tööriista nimega Mean Kinship ning vähehaaval hakatakse seda üle võtma ka tõukoerte maailma. Tõukoerte puhul on aga surve tõu geneetiliseks erosiooniks veelgi suurem, kuna erinevalt ohustatud liikide puhul toimuvast, kus loomaaedades kasutatakse aretuses kõiki liigi allesjäänud esindajaid, valitakse tõukoeranduses igast generatsioonist tõu jätkamiseks vaid üksikud isendid. Keskmiselt ehk üks pesakonna kümnest kutsikast läheb aretusse ning isaste puhul on see suhtarv veelgi väiksem. Arvatakse, et võib-olla ainult 5% isastest annab oma panuse tõu järgmisesse generatsiooni. See tähendab, et geneetilise erosiooni tase on ohtlikult kõrge ning tõu geneetiline varieeruvus väheneb järjekindalt iga järgmise generatsiooniga. Geneetilise varieeruvuse kadumisega kaob aga ka võimalus aretuses tõu omaduste edaspidiseks parandamiseks ning mis veel olulisem, tõud on järjest vastuvõtlikumad tõuspetsiifiliste haiguste ilmnemisele ning lähenevad ohtlikult kõrgel tasemel sugulusaretusele.

Leonbergerite puhul on meil olemas peaaegu täielik tõuraamatu andmebaas, mis ulatub tagasi kuni tõule aluse pannud koerteni. See on suurepärane tööriist, kuid samas näitab meile ka selgelt kui haavatavaks tõu geneetiline varieeruvus on tänaseks muutunud. Kui vaadata tänapäevase leonbergeri sugulusaretuse koefitsienti üle kõigi põlvkondade (COI all generations), siis on number tavaliselt üle 30%. Arvestades, et õde-vend paaritus annab 25% sugulusaretuse taseme, siis ilmselgelt on tõu sugulusaretuse määr väga kõrge. Samuti on geneetiline varieeruvus seega väga madal.
Lisame siia probleemi populaarsete liinide ning matadoorisaste liigkasutamisega ning tulemuseks on veelgi suurem surve geneetilise varieeruvuse säilimisele. Vähemtuntud liine ning koeri ei valita aretuskasutusse ning seega läheb nende unikaalne geneetiline panus populatsioonist igaveseks kaduma.

Mida Mean Kinship (MK) sisuliselt endast kujutab?
MK näitab, millisel määral on konkreetne isend suguluses populatsiooni kui tervikuga. Teisisõnu – kas konkreetne koer on geneetiliselt kattuv enim- ning liigkasutatud liinidega? Või hoopiski, kas koer pärineb haruldasematest ning varjatud liinidest? Võib-olla on koera eellaste osas lausa mõni neist tõu varastest esindajatest, kelle geenipärand on populatsioonist tänaseks hoopiski igaveseks kadumas? Kui nii, siis võib selline koer pikas perspektiivis olla populatsiooni säilimise huvides oluliselt väärtuslikum kui viimaste aastate edukad näitustestaarid.
Oluline on aru saada, et ilma MK-arvutusi tegemata on võimatu aru saada, mil määral konkreetne isend on suguluses kogu populatsiooniga.

Niisiis, MK on näitaja, mille saab välja arvutada iga koera kohta, ning mis näitab koera sugulussuhte määra võrreldes kogu ülejäänud populatsiooni keskmise sugulussuhtega. Mida rohkem koer on suguluses kogu populatsiooni kui tervikuga, seda vähem geneetilist varieeruvust ta annab järgmisele generatsioonile, kuna ilmselgelt on tema geenid populatsioonis juba laialt levinud. Seega, eesmärk on üles leida isendid, kelle MK näitaja on madal, kuna nad on muu populatsiooniga vähem suguluses ja nende panus populatsiooni varieeruvusse oleks suurem.

Populatsioonigeneetik Dr. Pieter Oliehoek arvutas Worldwide Independent Leonberger Pedigree Database andmetele tuginedes välja MK-näitaja kõigi andmebaasis sisalduvate leonbergerite kohta. MK arvutatakse iga koera kohta võrreldes tema sugulussuhet kogu olemasoleva populatsiooniga (s.h. tema ise). Seetõttu on MK-näitajad suhtes hetkepopulatsiooniga ning võivad aja jooksul muutuda koos populatsiooni muutumisega. Näiteks tõuseb konkreetse koera MK näitaja iga kord kui ta saab järglasi.

Kogu leonbergerite populatsiooni keskmine MK on praegu 31,4% ning keskmine sugulusaretuse määr (COI) 32,3%. Tõus on säilinud ainult 5,8 unikaalse isendi (tõule alusepanija) geneetiline panus ning kuna osa tõule aluse pannud koerte ning rohkelt kasutatud esiisade panus läbi erinevate generatsioonide oli oluliselt suurem kui teistel, siis on tegelik varieeruvus umbes 3 korda madalam, geneetiliselt unikaalsete isendite määr populatsioonis on vaid 1,59.
Seega on leonbergerite tõu geneetiline varieeruvus madalam kui juhul kui alustada kogu tõu aretust uuesti 2 üksteisega suguluses mitteoleva isendiga ning keskmine MK on kõrgem kui õde-vend paarituse puhul saadav näitaja (25%).

Populatsiooni analüüs identifitseeris läbi ajaloo ka need üksikud isendid, kelle panus populatsiooni on olnud palju suurem kui teistel koertel keskmiselt, nagu näiteks populaarsete matadooriisaste puhul. Kaks sellist eellast on panustanud tõugu peaaegu neljandiku kogu geneetilisest materjalist, muutes kogu populatsiooni sisuliselt üheks perekonnaks ning selle mõjul on ka sugulusaretuse suhe väga kõrge. Viimastel aastakümmetel toimunud aretuse analüüsist järeldub, et populatsiooni keskmine sugulussuhe jätkab pidevat tõusu. On selge, et kui kasutusel olevates aretusstrateegiates midagi ei muutu, siis jätkub keskmise sugulussuhte (MK) (ning seega ka sugulusaretuse määra (COI)) kasv ka edaspidi ning see viib sugulusaretuse ohtliku tasemeni.

Kõrge sugulusaretusega kaasnevad ohud:
• ilmneb üha enam geneetilisi haigusi, kuna tõenäosus, et haigust kandvad geenid aretuses kohtuvad on üha suurem
• vähenenud viljakus, probleemid poegimisel ning lühem eluiga
• nõrgemad immuunsussüsteemid ning seetõttu suurem vastuvõtlikkus allergiatele, viirustele, bakteriaalsetele nakkustele ning erinevatele vähivormidele. Tugev immuunsüsteem aitab ära hoida vähki haigestumist, nõrk immuunsüsteem seda ei suuda ning juba praegu näeme me tõus kaugelt liiga palju vähkihaigestumisi.

MK ei ole sama kui COI
COI (sugulusaretuse koefitsient) näitab kui suur on tõenäosus, et indiviid pärib 2 identset geeni nii emalt kui isalt. MK näitab, kas indiviid panustab populatsiooni geene, mis on seal juba niigi laialdaselt levinud või on tema panus suurem, kuna tema geenid on populatsioonis tervikuna haruldasemad.

MK kirjeldab KOGU leonbergerite populatsiooni tervikuna:
• MK on KOGU populatsiooni geneetilise varieeruvuse näitaja
• konkreetse koera MK näitab koera geneetilist baasi võrdluses KOGU leonbergerite populatsiooniga
• konkreetse koera MK ei ütle MITTE MIDAGI koera suguluse kohta teise konkreetse koeraga

COI kirjeldab KAHE konkreetse koera omavahelist geneetilist sugulust
• COI kirjeldab ÜKSIKUTE isendite omavahelist geneetilist sugulust
• COI ei ütle midagi KOGU leonbergerite populatsiooni geneetilise varieeruvuse kohta

Miks MK ei asenda COI’d?
Võtame näiteks paarituse õe ja venna vahel, kelle mõlema MK näitaja on madal –
• kutsikate MK näitaja oleks madal, kuna geneetiliselt oleksid nad erinevad võrreldes kogu muu leonbergerite populatsiooniga
• kutsikate COI oleks aga äärmiselt kõrge, kuna nende vanemad on lähisugulased

Tõuaretuse strateegiline eesmärk peaks olema säilitada tõu kvaliteeti ning tüüpi, samas hoides geneetilise varieeruvuse kõrgena ning keskmise sugulussuhte madalana. Selle eesmärgi saavutamisele kaasaaitamiseks on välja arvutatud MK näitaja kõigi leonbergerite kohta. Kogu populatsioon on vastavalt neile näitajatele jagatud kolme gruppi – madala MK-näitajaga koerad (roheline nimekiri), koerad, kelle MK-näitaja on kõrge (oranž nimekiri) ning koerad, kelle näitaja on vahepeal (kollane nimekiri).

MK-näitaja grupid riikide lõikes –

Kõik andmebaasis 02.06.2018 seisuga sisalduvad koerad (sünniaastate lõikes) –

Kõik andmebaasis 02.06.2018 seisuga sisalduvad Eestis sündinud koerad (sünniaastate lõikes) –

* Veerus „Mittearvestatud“ kajastuvad – emased koerad vanuses alates 8 aastast; koerad, kelle osas on andmebaasi teatatud nende surmaaeg ning koerad, kelle andmeid analüüsi tegemise hetkeks ei olnud veel andmebaasi sisestatud.

Kui aretuses eelistatult kasutada koeri rohelisest ning kollasest grupist, on tulemuseks kogu populatsiooni varieeruvuse kasv. Kui jätkub valdavalt oranži gruppi (kõige levinumatesse liinidesse) kuuluvate koerte kasutamine, siis on tulemus vastupidine ning kaotame tõu geneetilist baasi edaspidi veelgi ning keskmine MK-näitaja kasvab. Keskmine sugulusaretuse koefitsient (COI) kasvab koos sellega arvatavasti veelgi kiiremas tempos.

Niisiis, milleks MK-d kasutada?
MK on tööriist üldise aretusstrateegia väljatöötamisel, samas kui COI on tööriist üksikute paaritusotsuste tegemisel. MK on ainult üks kasvatajatele saadaval olevatest tööriistadest ning ei tohi kunagi saada ainsaks kasutatavaks abivahendiks. Mingil juhul ei tule kõrge MK-näitajaga koeri ainult sel põhjusel aretusest kõrvale jätta. Ka need koerad võivad omada tõule väärtuslikke omadusi ning kannavad geneetilist infot, mida tuleb säilitada. Madala MK-näitajaga koerte kasutamine aretuses on soovitav kui eesmärgiks on konkreetses populatsioonis geneetilise varieeruvuse suurendamine ning peaks olema eelistatud näiteks ka uute (aretus)liinide importimisel piirkondadesse, kus populatsiooni geneetiline varieeruvus on madal.

MK ei ole imerelv ega asenda siiani kasutusel olnud kasvatajate abivahendeid, vaid seda tuleks vaadata kui lisa olemasolevale „tööriistakastile“. Lisaks madala MK-näitajaga koerte eelistamisele aretuses on endiselt väga oluline piirata üksiku isendi liigset aretuskasutust ning testida koeri geneetiliste haiguste osas, mis võivad juba praegu olla populatsioonis laialt levinud ning mis põhjustavad haigestunud koertele tõsiseid vaevusi.
Kuna populatsiooni analüüsi käigus ilmnes, et leonbergerite populatsioonis ei ole eraldiseisvaid, üksteisest geneetiliselt erinevaid perekondi, siis on ülimalt tõenäoline, et üks või teine geneetiline haigus ei ole seotud konkreetse liiniga, vaid on laialt levinud kogu populatsioonis. MK kasutamine võib aidata ära hoida uute haiguste laialdast esilekerkimist, kuid ei saa kaasa tuua olemasolevas populatsioonis juba esinevate geneetiliste haiguste väljajuurimist.

Loodetavasti õpime peagi paremini mõistma MK sisu ning selle olulisust ja sellest saab kasvatajatele igapäevane tööriist aretusotsuste tegemisel. Seda tehes õnnestub meil loodetavasti pidurdada armastatud tõu geneetilise erosiooni tempot ning säilitada tõu üliväärtuslikku geneetilist varieeruvust veel paljude tulevaste põlvkondade jaoks.
Mõnede riikide tõuklubid on keskmise sugulussuhte langetamise juba lisanud eraldiseisva eesmärgina oma aretusstrateegiatesse ning alustanud koostöös kasvatajatega tööd selle eesmärgi saavutamise nimel.

MK arvutused on tehtud kõigi Worldwide Independent Leonberger Pedigree Database’s sisalduvate potentsiaalselt aretuskasutuses olevate leonbergerite kohta, kuid kuna tegemist on pilootprojektiga, siis on sellele andmebaasi osale ligipääs hetkel avatud vaid projekti läbiviimise rahastamisel osalenud klubidele. Tulevikus, peale mõningast testperioodi ning MK kasutamise juurutamise esimeste kogemuste saamist neis maades, on plaanis kogu andmestik teha avalikuks kõigile kasutajatele.