Hälsa och genetik

Naturens skydd av ärftlig variation 

Del 1 av 2

Inledning

Under senare år har genetiska hälsoprogram och rasspecifika avelsstrategier varit högaktuella diskussionsämnen inom hundaveln. Varför behövs då genetiska hälsoprogram? Vilka grunder måste avelsstrategier vila på för att ärftliga störningar skall kunna undvikas? I naturen finns vare sig speciella program eller strategier för genetisk hälsa och ändå håller sig vilda djurstammar normalt friska över mycket långa tidsperioder. Orsaken till de störningar som drabbar våra hundar är att uppfödare av okunnighet bryter ned de skydd mot genetiska skador som skapats i naturen som en följd av naturligt urval.

”I naturen finns vare sig speciella program eller strategier för genetisk hälsa och ändå håller sig vilda djurstammar normalt friska över mycket långa tidsperioder.”

Cellen

Ett däggdjurs kropp är sammansatt av många miljarder olika celler. Men länken mellan generationerna utgörs av en enda cell – den befruktade äggcellen. Var och en som ägnar sig åt avel behöver därför veta något om hur äggcellen och dess skydd mot ärftliga skador fungerar.

Gener – proteinrecept

Genernas grundläggande funktion är att fungera som recept för hur cellerna skall bygga alla de tusentals olika proteiner som krävs för normal utveckling och livskraft. Vi behöver alla med nödvändighet ha skelett, muskler, nervsystem, lever, njurar och andra inre organ. Likaså behöver vi en rad hormoner och enzymer för att alla kroppsfunktioner skall fungera normalt. Det enklaste vore därför om alla genrecepten förblev oförändrade. Men alla varelser lever i en föränderlig värld och i ständig konkurrens eller under hot från yttre fiender. För att klara av att anpassa sig till sådana yttre omständigheter måste djurs egenskaper kunna ändras. Gensystemet behöver därför ha en viss förmåga till förnyelse och anpassning. På cellnivå är hotet från yttre fiender extremt. Mängder av mikroorganismer gör ständiga försök att attackera. Genom mycket snabba generationsväxlingar kan de hinna prova mängder av olika vägar för attack under ett djurs livstid. För att försvara sig mot sådana attacker behöver varje individ ha ett personligt försvar som är så unikt som möjligt.

Gensystemet är därför underkastat tre olika till synes oförenliga krav:

A: Stabilitet för att garantera att alla organsystem fungerar korrekt

B: Balanserad variation av hela djurstammar för långsiktig anpassning av arter till fortgående miljöförändringar

C: Individuell variation för att skydda individen mot sjukdomsangrepp

Under de första ca 3000 miljoner åren av liv på jorden fanns bara encelliga organismer. Till att börja med förökade de sig genom enkel delning och utan könlig förökning. DNA-molekylen, arvsmassans grundelement, är normalt en mycket stabil kemisk förening som genom dubblering förs i lika mängder till var och en av de nya cellerna efter en celldelning. Efter en sådan delning får de båda nya cellerna identiskt lika arvsmassa. Med identiskt lika arvsmassa hos alla individer kan ingen ärftlig anpassning ske till omgivningsförändringar. Skulle det ske någon större förändring i DNA-molekylerna kan själva livsförutsättningen för cellen skadas så att cellen dör. En enkel uppsättning av DNA-molekyler eller kromosomer är därför inte gynnsam för utveckling av annat än relativt enkla organismer.

Kön

Naturen löste så småningom problemet med sårbarheten i de enkla gensystemen genom att skapa dubblerade system. Två celler med vardera lika gensystem slog sig samman till en enda cell med en cellkärna där deras samlade arvsmassa lagrades. Därmed kom det att bildas celler som hade dubbletter av varje enskild gen eller proteinrecept. Celler av det slaget är inte lika känsliga för enstaka skadade gener. Det finns ju alltid en dubblett som förhoppningsvis är normal och kan svara för att rätt protein kan produceras i tillräckliga mängder.

Celler med dubblerade gensystem kan inte längre förökas genom enkel delning. De måste, för att nästa generations gensystem skall bli normalt, först halvera sitt eget DNA i nya celler som sedan kan smälta samman och bilda en ny cell med det normala antalet dubblerade kromosomer och arvsanlag. Naturens lösning på det problemet var att skapa två kön och specialiserade könsceller med en enkel uppsättning av kromosomer. En av de viktigaste fördelarna med två kön är således att skapa ett skydd mot skador i enskilda gener.

”Nya genkombinationer ger möjligheten att generation för generation skapa individer med allt större förutsättningar att överleva även i miljöer som ständigt ändras.”

Två kön har dessutom en annan viktig fördel. I det stadium då könsceller bildas snor sig delar av kromosomtrådarna om varandra och byter delar – så kallad överkorsning. Tack vare överkorsningarna kan nya genkombinationer ständigt bildas hos alla varelser med två kön. Nya genkombinationer ger möjligheten att generation för generation skapa individer med allt större förutsättningar att överleva även i miljöer som ständigt ändras.

Även om de flesta kromosomförändringar är skadliga så gäller det inte alla. Om det protein som en gen bär receptet till bara förändras lite genom en genförändring – en så kallad mutation – så fungerar det nya proteinet kanske bra trots förändringen. I vissa fall kan det till och med visa sig att förändringen medför fördelar. Det kanske inte sker direkt, men efter någon eller några generationers överkorsningar kan den förändrade genen bidra till att öka individers livskraft. Den kommer då att förökas genom att bärarna får fler avkommor än genomsnittet och så införlivas den nya genen med djurstammens genmassa.

Parbildning begränsar avkomma

Det har visat sig genom årmiljonerna att skapandet av två kön var en nödvändig förutsättning för utveckling av mer komplicerade varelser. Alla däggdjursarter är utan undantag tvåkönade.

Två kön är dock inte helt problemfritt. Det nya könet, hanarna, producerar väldiga mängder med könsceller och kan para sig med ett stort antal honor. Därmed återuppstår risken för att gener från en och samma individ skall dubbleras hos framtida avkommor. Naturens sätt att lösa det dilemmat i en rad arter har varit att skapa mer eller mindre fasta parbildningar. Det spelar i det sammanhanget ingen roll om parbildningen bara varar under en fortplantningssäsong eller om den är livslång. Effekten blir i bägge fallen densamma. Den enskilda hanen kan inte under sitt liv producera fler avkommor än en enskild hona kan föda. Parbildning är naturens genialt enkla sätt att undvika det vi inom husdjursaveln brukar kalla för Matadorer.

MHC – individens ID-kort

Om kroppens alla celler skall kunna samarbeta och försvara sig mot omgivningens faror måste de känna igen varandra. Det är nödvändigt att kunna avgöra vem som är vän och vem som är fiende. Varje enskild cell behöver helt enkelt en identitetskod. Den koden bör vara så lika som möjligt för alla celler hos en enskild individ men samtidigt så unik som möjligt för varje individ. I annat fall kan sjukdomsalstrare som lyckats knäcka koden hos en individ snabbt sprida sig till andra och göra också dem sjuka.

Naturens lösning på det problemet har varit att skapa en speciell uppsättning gener i det så kallade MHC-komplexet. MHC är förkortning av Major Histocompatibility Complex, dvs ett gensystem som gör att vävnader i kroppen inte angriper varandra. MHC-generna är grunden för vårt immunförsvar och spelar dessutom stor roll i fortplantningen.

Genom att bidra till speciella proteinstrukturer på cellytan skapar MHC-generna den individuella koden som alla celler hos en individ bär. Cellerna kan avläsa varandras kod. De kan utan risk samarbeta med celler som bär samma kod. Skulle celler med annan kod komma in i kroppen så tas de om hand av särskilda skyddsvakter, så kallade T-celler eller mördarceller. T-cellerna simmar runt i kroppen och avläser koden hos de celler de träffar på. Celler som då bär fel kod dödas av T-cellerna. MHC-generna blir därmed, tillsammans med T-cellerna, ett av kroppens viktigaste försvar mot främmande och kanske fientliga celler.

”Ju närmare besläktade de individer är som paras desto torftigare blir koden och desto större risker utsätts individen för.”

En konsekvens av detta sätt för immunförsvaret att arbeta är att generna i MHC-komplexet bör variera så mycket som möjligt från individ till individ. Ju mer unik kod en individ bär desto starkare skydd har den mot sjukdomsalstrande angrepp. Om nu närbesläktade individer parar sig med varandra så leder det automatiskt till minskad ärftlig variation. Ju närmare besläktade de individer är som paras desto torftigare blir koden och desto större risker utsätts individen för.

Genetiska doftsignaler

Naturen har skapat ett speciellt skydd också mot risken för alltför stark uttömning av ärftlig variation i MHC-komplexets gener. Återigen är lösningen genialt enkel. Generna i MHC-komplexet medverkar vid uppbyggande av de doftämnen som kallas feromoner. Feromonerna ger genom sin doft starka sexuella signaler. Tack vare dem kan djur av alla slag också lukta sig till tänkbara parningspartners genuppsättning i MHC-komplexet. Det har visat sig att konsekvensen av det är att djur alltifrån insekter till däggdjur därmed undviker att para sig med individer som har alltför lika genuppsättning i MHC-komplexet. Ett naturens sätt att undvika nära släktskapsavel för att bevara så mycket variation som möjligt i den viktiga identitetskoden. Men det skyddssystemet fungerar bara så länge det verkligen finns gott om parningspartners att välja bland. Blir urvalet alltför torftigt så kan hondjur välja att para sig med närbesläktade hanar. En dräktighet med inte fullt så bra skyddad avkomma är bättre än ingen alls.

När tikarna klart markerar att de är ovilliga att para sig med en viss hanhund så är det en signal som är värd att lyssna till. Tiken ”vet” bättre än uppfödaren om hanens MHC-gener passar med hennes eller inte. Tvångsparningar är ett effektivt sätt att bryta sönder denna naturens skyddsmekanism mot genetiskt utarmning av ärftlig variation i ett av djurens viktigaste gensystem.

Av: Per-Erik Sundgren, agronomie doktor i husdjursgenetik
2004-12-03

Källa: http://www.genetica.se/catalog.htm
Publicerad med tillstånd.