Linda Boettger1,2 ja Diane P. Genereux2

1. Stanfordin yliopiston lääketieteellinen tiedekunta; 2. MIT:n ja Harvardin Broad-instituutti

Puhdasrotuisen koiran ja toisinaan jopa ensimmäisen sukupolven hybridin osalta rodunmäärityspalvelut usein vain vahvistavat sen, minkä koiran omistaja jo tietää. Joskus saatavilla on sukutaulu, joka jäljittää puhdasrotuisten esivanhempien useiden sukupolvien taaksepäin ja antaa olennaisesti täydelliset tiedot lemmikin esi-isistä. Toisissa tapauksissa omistajan laaja kokemus johtaa oikeaan intuitioon, jonka mukaan tuollaiset löysät korvat yhdessä tuollaisen nenän kanssa viittaavat täydelliseen tai lähes täydelliseen beagle-alkuperään. Sitä vastoin, kun DNA:han perustuvaa päätelmää sovelletaan koiran syntyperän tutkimiseen, se johtaa usein yllättäviin johtopäätöksiin.

DNA:han perustuvalla syntyperäpäätelmällä voi olla suuri käytännön arvo. Sen avulla voidaan ratkaista perhekeskusteluja rakkaan koiraeläimen syntyperästä, ja se voi tarjota ainakin mahdollisuuden suojella lemmikin terveyttä. Jos esimerkiksi havaitaan, että koira on peräisin rodusta, jolla tiedetään olevan suuri syöpäriski, voidaan suositella tiheämpiä seulontatutkimuksia kasvainten varalta.

Kuten kaikissa uusissa menetelmissä, myös sukujuurien päättelyssä on kuitenkin omat haasteensa ja epävarmuutensa. Tässä tarjoamme taustatietoja, joista voi olla hyötyä niille, jotka harkitsevat sukujuuripalvelua tai kamppailevat yllättävien tulosten tulkitsemisessa. Aluksi käsittelemme biologisia prosesseja, jotka synnyttävät muttien kiehtovia ja monimutkaisia genomeja, ja sen jälkeen annamme yleiskatsauksen siitä, miten nykyiset lähestymistavat pyrkivät purkamaan tätä genomista monimutkaisuutta, jotta saataisiin tietoa rodun syntyperästä. Lopuksi keskustelemme joistakin haasteista, jotka voivat vaarantaa sukujuuria koskevat johtopäätökset, ja kommentoimme sitä, millaista tietoa tarvitaan näiden haasteiden ratkaisemiseksi seuraavien vuosien aikana.

Mikä on puhdasrotuinen koira? Mikä on sekarotuinen koira?

Koiran tarkan määritelmän löytämiseksi on hyödyllistä pohtia, miten koirat ovat alun perin syntyneet. Käytettävissä olevat tiedot viittaavat siihen, että alun perin satunnaiset vuorovaikutussuhteet ihmisten kanssa voisivat selittää niiden muinaisen alkuperän (Larson ja Fuller, 2014). Oletetaan toistaiseksi, että jotkut muinaiset sudet suhtautuivat ihmisiin varovaisesti ja toiset suhteellisen mukavasti. Tämän tulkinnan mukaan ihmisruokajätteiden kasvava saatavuus ihmispopulaatioiden laajentuessa olisi voinut tarjota uuden pääasiallisen ravinnonlähteen kerääntyneemmille susille. Lopulta nämä eläimet muodostivat erillisen eläinpopulaation, joka asui mieluummin ihmisten läheisyydessä ja jolla oli taipumus paritella mieluummin keskenään kuin villimpien sukulaistensa kanssa.

Jos, kuten missä tahansa evoluutioskenaariossa edellytetään, näiden kahden alkavan populaation erottavalla ominaisuudella oli geneettinen perusta – tässä tapauksessa se olisi joukko mutaatioita, jotka muokkaavat yksittäisen suden viihtyvyyttä ihmisten läheisyydessä – on mahdollista, että ruoan saanti ihmispopulaatioiden läheisyydessä selittäisi koirien synnyn luonnonvaraisista susi-esi-isistään. On tärkeää huomata, että tässä skenaariossa ihmiset eivät sinänsä kesyttäneet koiria. Sen sijaan ihminen yksinkertaisesti loi ympäristön, joka mahdollisti sellaisen susien osajoukon itsekotoutumisen, joka sattumalta oli geneettisesti taipuvainen olemaan edes hieman suvaitsevainen ihmistä kohtaan.

Kuva 1. Nykyaikaisten rotujen alkuperä. Vaikka tarkka ajoitus on edelleen kiistanalainen, yleisesti ajatellaan, että koirat syntyivät Euraasiassa 10 000-40 000 vuotta sitten esi-isien susista erillisenä populaationa (Larson ja Fuller, 2014). Tämän skenaarion mukaan useimmat sudet olivat edelleen varovaisia ihmisiä kohtaan ja alttiita luonnolliselle valinnalle luonnossa, mutta muutamat sudet pystyivät sietämään elämää ihmisten lähellä ja ehkä hyödyntämään niiden ruokajätettä. Tämä susien osajoukko synnytti lopulta geneettisesti erillisen eläinpopulaation, joka kykeni elämään ihmisten lähellä. Erityiset koirarodut ovat syntyneet paljon myöhemmin, ja useimmat rodut ovat syntyneet alle 150 vuotta sitten (Larson et al., 2012). Tämän prosessin aikana koirat jalostettiin erilaisiksi linjoiksi valikoitumalla erityisten ominaisuuksien, kuten taistelun, paimennuksen, metsästyksen tai vain hyvän seuran vuoksi.

Yleisesti ajatellaan, että nykyaikaiset koirarodut syntyivät noin 150 vuotta sitten, viktoriaanisen aikakauden aikana – kauan sen jälkeen, kun koirat olivat syntyneet susiesivanhemmistaan. Tämä päätelmä perustuu havaintoon, jonka mukaan ihmiset luovat parittelupareja koirista, joilla on yhteisiä ominaisuuksia, joita pidetään hyödyllisinä tietyissä tehtävissä, jolloin syntyy erillisiä koiraryhmiä, joissa on yhä enemmän tiettyjä ominaisuuksia koodaavia geneettisiä mutaatioita (Larson ym., 2012). Kuten missä tahansa evoluutioprosessissa, asiaankuuluvat mutaatiot syntyivät aluksi sattumanvaraisesti ja niitä suositaan myöhemmin valikoivalla jalostuksella. Erilaiset ryhmät, kuten Amerikan Kennelklubi ja Intian Kennelklubi, määrittelivät lopulta erilliset rodut, mikä johti lopulta siihen, että puhdasrotuinen koira määritellään koiraksi, jonka koko syntyperä edustaa kantakirjaan merkittyjä yksilöitä (“Inherited Defects in Pedigree Dogs. Osa 2: Vauriot, jotka eivät liity rotumääritelmiin”, 2010). Kun otetaan huomioon valikoivat jalostusprosessit, joiden avulla alun perin luotiin ja nykyään ylläpidetään erillisiä rotuja, koira voidaan määritellä koiraksi, jonka syntyperä juontaa juurensa useampaan kuin yhteen geneettisesti erilliseen sukulinjaan.

Esi-isien päättelyn tavoitteena on siis käyttää muttikoirasta saatua geneettistä tietoa päättelemään, mitä koirarotuja sen esivanhempien joukossa oli, ja päättelemään niiden suhteelliset geneettiset osuudet.

DNA:n kerääminen koirasta

Ensimmäinen vaihe kantojen päättelyssä on DNA:n kerääminen ja eristäminen geneettistä arviointia varten. Onneksi sylki on erinomainen DNA-lähde – ja useimpien omistajien mielestä se on melko helppo kerätä. Näitä soluja on enimmäkseen kahta tyyppiä: valkosoluja, joita on syljessä ja jotka auttavat immuunivasteissa, ja epiteelisoluja, jotka reunustavat suuta ja vaihtuvat tyypillisesti noin 24 tunnin välein. Kun solut on kerätty, pyyhkäisysuihku (kuva 2A) lähetetään postitse sukujuuria päättelevälle yritykselle. Siellä solukalvot rikotaan (kuva 2B), jolloin DNA:ta sisältävä solun ydin (kuva 2C) vapautuu ja DNA vapautuu ytimestä (kuva 2D). Proteiinit ja muut biomolekyylit voidaan sitten pestä pois, jolloin saadaan korkealaatuinen DNA-näyte.

Kuva 2. DNA:n eristäminen syntyperän päättelyä varten. Muutaman koiran suussa vietetyn hetken aikana syljen pyyhkäisynäytteestä (A) poimitaan monia epiteeli- ja immuunisoluja (B). Esimerkiksi tänä kesänä keräsimme kollegoiden kanssa viikoittaisia sylkinäytteitä kuudesta pennusta. Yllätykseksemme veren valkosolujen ja epiteelisolujen suhde sylkinäytettä kohti vaihteli suuresti yksilöiden välillä ja viikosta toiseen. Vielä yllättävämpää oli, että yhdellä pennulla oli jatkuvasti huomattavasti enemmän soluja näytettä kohti kuin sen sisaruksilla ja veljillä. Toivomme lopulta saavamme selville, mikä selittää tämän dramaattisen vaihtelun. Tällä hetkellä on kuitenkin rauhoittavaa, että jopa vähiten tuottoisissa näytteissä on yleensä riittävästi DNA:ta sukujuuria varten.

How to make a mutt: Kromosomien periytyminen ja vaihto

Niin ihmisillä kuin koirillakin emo ja isä vaikuttavat lähes yhtä paljon jälkeläistensä genomiin. Koiran genomi jakautuu 38 autosomipariin (ihmisellä on 22 sarjaa) ja yhteen sukupuolikromosomipariin (ihmiselläkin on yksi sukupuolikromosomipari). Kukin koiran 38 autosomiparista koostuu yhdestä kromosomista, jonka äiti toimittaa munasolusta, ja yhdestä kromosomista, jonka isä toimittaa siittiöstä. Mitokondrion perimän, pienen DNA-fragmentin, joka sisältää monia aineenvaihduntaan osallistuvia geenejä, tuottaa aina äiti.

Jotta voimme mallintaa koiran geneettistä alkuperää, tarkastellaan ensin kahden puhdasrotuisen koiran, uroksen labradorinnoutajan ja nartun villakoiran, astutusta. Uroksen siittiö ja naaraan munasolu, joilla kummallakin on yksi kopio kustakin kromosomista, yhdistyvät muodostaen labradorinnoutajan ja villakoiran sekoituksen, jolla on yksi kopio kustakin kromosomista, jonka kumpikin vanhempi on antanut.

Kuva 3. Naaraspuudelin munasolu hedelmöittyy labradorinnoutajan uroksen siittiöllä, jolloin muodostuu labradorinnoutajan ja puudelin sekoitus. Kunkin kromosomiparin osalta jälkeläisellä on yksi emon (violetti) ja yksi isän (vaaleanpunainen) tuottama kopio. Huom. Selkeyden vuoksi tässä ja seuraavissa kuvissa on esitetty vain yksi koiran 39 kromosomiparista.

Rinnakkaisparittelussa naarasbeaglen emo ja urosmopsi parittelevat, jolloin syntyy urosmopsi-beagle-sekoitus.

Kuva 4. Naarasbeaglen munasolu hedelmöittyy urosmopsin siittiöllä, jolloin syntyy mopsi-beagle-sekoitus. Kunkin kromosomiparin osalta jälkeläisellä on yksi emon (musta) ja yksi isän (sininen) tuottama kopio.

Ymmärtääksemme, miten muttisekoitus sisältää geneettisiä osuuksia useista eri roduista, meidän on jatkettava eteenpäin seuraavaan sukupolveen. Kuten aiemminkin, sekä äiti – tässä labradorinnoutaja – että isä – tässä mopsi – tuottavat yhden kromosomin kussakin parissa. Sen sijaan, että vanhemmat siirtäisivät eteenpäin samoja kromosomeja, jotka he ovat itse perineet, he siirtävät kuitenkin rekombinoituja kromosomeja, jotka ovat yhdistelmä heidän omien vanhempiensa kromosomipalasia (kuva 5). Tässä esimerkissä tuloksena syntyvää pentua kutsuttaisiin muttiksi, ja sen DNA on peräisin neljän eri rodun esi-isiltä.

Kuva 5. Naaraan labradorinnoutajan munasolu hedelmöittyy uroksen mopsi-beagle-sekakoirasta peräisin olevalla spermalla muodostaen koiran. Jokaisesta kromosomiparista jälkeläinen perii yhden kromosomikopion emolta (violetti ja vaaleanpunainen) ja yhden kromosomikopion isältä (musta ja sininen). Tässä astutuksessa molemmat vanhemmat ovat itse sekarotuisia. Näin ollen, kun labradori-villakoira-sekoitus tuottaa munasoluja ja mopsi-beagle-sekoitus siittiöitä, syntyvät kromosomit sisältävät DNA:ta useammasta kuin yhdestä rodusta.

Rekombinaatioon kuuluu geneettisen materiaalin reilu vaihto kunkin parin muodostavien kahden kromosomin välillä. Jokainen rekombinaatiotapahtuma tuottaa alkuperäisestä kromosomista uuden version, jonka geneettisen materiaalin kokonaismäärä on sama kuin ennenkin, mutta jakautuu eri tavalla kahden kromosomin kesken. Huomaa, että rekombinaatio on luontainen osa siittiöiden ja munasolujen tuotantoa – jopa puhdasrotuisessa beaglessa tai villakoirassa kunkin parin kromosomit vaihtavat kappaleita. Seuraukset näkyvät kuitenkin selvimmin silloin, kun rekombinoivilla kromosomeilla on erilainen historia.

Koiran syntyperän päätteleminen vertaamalla sitä puhdasrotuisten koirien referenssigenomiin

Paikallisen syntyperän päätteleminen onnistuu määrittelemällä, mikä rotu on todennäköisimmin vaikuttanut kuhunkin kappaleseen koiraeläimen genomissa. Kun kullekin kromosomipalalle on tehty johtopäätös, nämä johtopäätökset voidaan laskea yhteen, jotta voidaan arvioida kunkin päätellyn rodun osuus koiran perimästä.

Voidaksemme päätellä tietyn kromosomipalan todennäköisimmän osallistujan, tarvitsemme tietysti jonkin keinon erottaa eri rotujen geneettiset osuudet toisistaan. Onneksi suurin osa perimästä on hyvin samankaltainen kaikilla koirilla, mutta kukin rotu sisältää tiettyjä geneettisiä muutoksia, niin sanottuja mutaatioita, jotka ovat joko vain sille ominaisia tai ainakin paljon yleisempiä kuin muilla roduilla. Jotkin näistä mutaatioista vaikuttavat suoraan tietyn rodun ominaisuuksiin. Toiset mutaatiot vain sattuvat olemaan ainutlaatuisia tai yleisempiä tietyssä rodussa kuin muissa roduissa, mutta niillä ei tiedetä olevan mitään merkitystä rodun erityisten fyysisten ominaisuuksien kannalta. Molempien tyyppiset mutaatiot ovat käyttökelpoisia kantojen päättelyssä. Kuvissa 3-6 yksittäisille roduille ominaiset mutaatiot, joista on hyötyä rodun syntyperän päättelyssä, on esitetty kromosomien väreillä.

Kuva 6. Rodun syntyperän päätteleminen vertaamalla mutterigenomia referenssigenomien joukkoon. Koiran rodun alkuperän päättelemiseksi kootaan joukko rodun referenssigenomeja (A), joita verrataan kiinnostavaan koiragenomiin (B), jotta voidaan päätellä kunkin kromosomikappaleen perimä ja arvioida kokonaisperimäosuus. Yllä esitetyn koiran esivanhempien osuus mopsin, labradorinnoutajan, villakoiran ja beaglen esivanhemmista on suurin piirtein yhtä suuri, kuten on odotettavissa, kun otetaan huomioon, että sillä on yksi isovanhempi kustakin näistä neljästä eri rodusta.

Vaiheet koiran syntyperän päättelyssä ovat siis seuraavat:

1. Kerätään joukko geneettisiä tietoja puhdasrotuisista koirista (kuva 6A)
2. Kerätään geneettiset tiedot kiinnostavasta koirakoirasta (kuva 6B)
3. Vertaillaan koirakoiragenomia referenssigenomiin, tehdään parhaita mahdollisia arvauksia rodun alkuperästä kunkin kromosomipalan osalta, ja laske yhteen näiden kromosomipalojen kromosomit arvioidaksesi rodun yleistä syntyperää (kuva 6C)

Tiedot jopa vain pienestä murto-osasta koiran genomia voivat olla käyttökelpoisia syntyperän päättelyssä

Koiran genomi sisältää noin 2.5 miljardia nukleotidia – As-, Ts-, Cs- ja G-nukleotideja, jotka muodostavat DNA:n. Tämä ei poikkea dramaattisesti ihmisen genomin muodostavasta noin 3 miljardista nukleotidista. Ihanteellisessa maailmassa olisi tietenkin taloudellisesti mahdollista kerätä koko genomin sekvenssitiedot jokaisesta koirasta. Kahden viime vuosikymmenen aikana olemme päässeet lähemmäs tätä tavoitetta. Vuonna 2001, jolloin ensimmäinen täydellinen ihmisen genomin sekvenssi julkaistiin, jokaisen noin 3 miljardin nukleotidin sekvensointi maksoi 2,7 miljardia dollaria. Sekvensointikustannusten massiivinen lasku on mahdollistanut laajamittaiset hankkeet, kuten 1 000 genomia -hankkeen, jossa on luetteloitu koko genomin sekvenssit ihmisiltä eri puolilta maailmaa.

Hintojen laskusta huolimatta koiran koko genomin sekvensointi täällä Broad Institute’s Genomics Platformissa maksaa edelleen noin 1400 dollaria. Tämä hinta on varmasti valtava parannus aiempiin hintoihin verrattuna, mutta se on edelleen huomattava. Onneksi genotyypitys tarjoaa halvemman – ja edelleen suurelta osin informatiivisen – vaihtoehdon. Toisin kuin koko genomin sekvensoinnissa, genotyypin määrityksessä tutkitaan osajoukko nukleotideja genomissa. Esimerkiksi koiran genomin tapauksessa suosituin siru tutkii noin 170 000 mutaatiota.

Aluksi on vaikea kuvitella, miten tiedot vain noin 0,000068 prosentista koiran genomista (170 000:sta 2,5 miljardista) voisivat tarjota riittävän sijaistiedon koko genomista. Osa vastauksesta piilee edellä mainitun rekombinaatioprosessin yksityiskohdissa. Jokaisessa sukupolvessa tietystä esi-isästä peräisin olevat kromosomikappaleet pienenevät ja pienenevät. Tästä kokonaispituuden vähenemisestä huolimatta kromosomikappaleet pysyvät monien sukupolvien ajan suurina suhteessa koko genomiin. Joitakin tärkeitä varoituksia lukuun ottamatta – ja tunnustaen, että joitakin virheitä tapahtuu väistämättä – on siis tyypillisesti järkevää käyttää yhden nukleotidin identiteettiä mutterin genomissa arvaamaan viereisen nukleotidin identiteettiä (kuva 7). Tämä lähestymistapa, jota kutsutaan imputaatioksi, on parantanut huomattavasti mahdollisuuksia verrattain edullisten kantakomponenttien päättelyyn sekarotuisilla koirilla.

Kuva 7. Imputoinnissa käytetään joidenkin nukleotidien genotyyppitietoja toisten nukleotidien tietoon perustuvien arvausten tekemiseen. Kromosomissa, joka on muodostettu rekombinoimalla villakoiran (violetti) ja labradorinnoutajan (vaaleanpunainen) DNA:sta peräisin olevaa DNA:ta, labradorinnoutajan tuottamien kantojen 1 ja 2 rodun alkuperän tunnistaminen mahdollistaa oikean arvauksen ympäröivän alueen rodun alkuperästä. Sitä vastoin positio 3 on lähellä kromosomipalojen välistä katkaisupistettä; kyseisestä kohdasta saadut tiedot johtavat oikeaan arvaukseen näytteenottopaikan vasemmalla mutta ei oikealla puolella olevien positioiden alkuperästä.

Miten genotyypin määrityssiru toimii?

Affymetrixin ja Illuminan kaltaisten yritysten suunnittelemat koirien genotyypin määrityssirut on optimoitu sairauden kannalta merkityksellisten mutaatioiden tunnistamiseen. Tuloksena on, että vain osajoukko mutaatioita, jotka todennäköisesti ovat kliinisesti informatiivisia, kuulustellaan kunkin koiran osalta, mikä pitää kustannukset alhaisina.

DNA on hyvin tahmea kaksisäikeinen molekyyli, jossa kumpikin säie haluaa sitoutua toiseen, komplementaariseen sekvenssiin. Kaiken maapallon elämän DNA:ssa A (adeniini) muodostaa parin T:n (tymiini) kanssa ja C (sytosiini) muodostaa parin G:n (guaniini) kanssa. Siksi DNA-sekvenssi “ATCG” tarttuu komplementtisekvenssiin “TAGC”. Kuitenkin jopa yhden kirjaimen ero (eli “TGGC”) voi estää näitä kahta DNA-kappaletta sitoutumasta toisiinsa. Genotyyppisirut hyödyntävät tätä valikoivan sitoutumisen periaatetta määrittääkseen, mitä mutaatioita tietyssä koirassa esiintyy. DNA-koettimet on suunniteltu siten, että ne sitovat koiran DNA:n osia, jotka sisältävät mutaation ja vaihtoehtoisesti DNA:n mutatoitumattoman muodon. Nämä lyhyet jaksot kiinnitetään pienen lasilevyn yläosaan, josta käytetään yleisesti nimitystä “siru” tai “array” (kuva 8).

Kuva 8. Genotyypitys sen määrittämiseksi, mitä mutaatioita kullakin koiralla on. DNA-koettimet (lyhyet sekvenssit, jotka ovat komplementaarisia kiinnostavien mutaatioiden kanssa) ovat eri paikoissa genotyypitysjoukossa. Tässä havainnollistetaan yhden tuhansien mutaatioiden havaitsemista sirulla. Kun koiran DNA on lisätty ja sen on annettu sitoutua sirussa olevaan DNA:han, DNA, joka ei ole sitoutunut, pestään pois. Seuraavaksi lisätään fluoresoivia molekyylejä, jotka sitoutuvat jäljelle jääneeseen koiran DNA:han. Tällä tavoin koirassa esiintyvät mutaatiot voidaan tunnistaa visualisoimalla, mitkä alueet genotyypin määritysmatriisissa hehkuvat.

Tällaisten lyhyiden genotyypin määritysluotainten sitoutumisen varmistamiseksi koiran syljestä eristetty DNA hajotetaan ensin pieniksi palasiksi. Seuraavaksi koiran DNA:han liitetään kemikaali, joka tarttuu erinomaisesti fluoresoiviin molekyyleihin, jotka ovat ratkaisevia tulosten tulkinnan kannalta. Koiran DNA pestään sirun yli, ja jokainen säie sitoutuu komplementaariseen koettimen sekvenssiin. Näin koiran DNA:n osat löytävät genotyypin määrityssirulla olevan vastaavan koettimen. Kaksi ominaisuutta takaa spesifisen sitoutumisen ja siten luotettavat tiedot. Ensinnäkin genotyypin määritysluotain ei voi sitoa mutterin DNA:ta, joka on peräisin genomin eri osasta. Toiseksi se ei voi sitoa sekvenssin mutatoitunutta muotoa, ellei koiralla satu olemaan kyseistä mutaatiota (eli edellä kuvattua A-sekvenssiä). Sitoutumaton DNA pestään objektilasilta, ja lopuksi fluoresoivat molekyylit kiinnitetään jäljelle jääneeseen DNA:han, joka on onnistuneesti sitonut koettimet. Koska kukin koetin luotiin tiettyyn paikkaan matriisissa, voimme tulkita, mitä mutaatioita koiralla on, tarkkailemalla, mitkä pienet kohdat matriisissa hehkuvat.

Tekijät, jotka voivat heikentää polveutumisen päättelyä

Viimeaikaisista edistysaskeleista huolimatta useat jäljellä olevat haasteet voivat heikentää pyrkimyksiä tarkkaan polveutumisen päättelyyn rotukoirien sekarotuisilla koiraeläimillä.

Kuva 9. Esi-isä voidaan päätellä vain, jos relevantti genomi on viitejoukossa. Niiden rotujen osalta, jotka ovat hyvin edustettuina referenssigenomeissa ja joista genotyypin määritysjoukko on ottanut hyvän näytteen (esimerkiksi villakoira, mopsi ja labradorinnoutaja edellä esitetyssä skenaariossa), sukujuurien päättely onnistuu yleensä hyvin sekä kyseisen rodun viimeaikaisen esi-isän DNA:n esiintymisen että sen likimääräisen prosenttiosuuden määrittämisessä. Kuitenkin sellaisten rotujen osalta, jotka eivät ole hyvin edustettuina vertailugenomissa (esimerkiksi beagle edellä mainitussa skenaariossa), kromosomikappaleet osoitetaan usein virheellisesti paremmin edustetulle rodulle (esimerkiksi basset hound edellä mainitussa skenaariossa), mikä johtaa virheelliseen arvioon koiran syntyperästä.

Jotkut ongelmat voivat johtaa siihen, että vain aliarvioidaan tietystä rodusta peräisin olevan koiran syntyperän prosenttiosuutta, mutta toiset ongelmat voivat estää oikean rodun tunnistamisen lainkaan. Merkittävin näistä ongelmista on todellisen kantarodun puuttuminen vertailuaineistosta (kuva 9). Koska rodun syntyperä päätellään vertaamalla koiran DNA:n osia tunnettuihin rotuihin kuuluviin puhdasrotuisiin koiriin, jos rotu puuttuu vertailuaineistosta, kyseistä rotua ei yksinkertaisesti voida havaita, vaikka sen osuus koiran DNA:sta olisikin hyvin suuri. Tämä ongelma ratkeaa viime kädessä vasta, kun tunnettujen rotujen referenssigenomit otetaan mukaan; sillä välin, jos olet kiinnostunut tietämään, onko koirasi syntyperä peräisin tietystä harvinaisesta rodusta, on tärkeää varmistaa, että valitsemasi rotututkimusyritys pystyy tarkastamaan kyseisen rodun. Niiden, jotka päättävät jatkaa sukujuurien päättelyä, vaikka kiinnostavan rodun tiedetään puuttuvan referenssijoukosta, on tärkeää pitää mielessä, että kyseisen rodun puuttuminen pääteltyjen esivanhempien luettelosta ei anna mitään tietoa siitä, puuttuuko koirasta todella kyseinen sukujuuri.

Genotyypin määritykseen valitut mutaatiot määräävät myös sen, mitkä rodun sukujuuret sekarotuisesta koirasta voidaan tunnistaa tarkasti. Genotyypin määritysmatriisit sisältävät yleensä enemmän mutaatioita, joita esiintyy yleisissä roduissa. Tämä tarkoittaa sitä, että villakoirien ja saksanpaimenkoirien kromosomipaloja voi olla erityisen helppo tunnistaa, koska monet näille roduille tyypillisistä mutaatioista on testattu genotyypitysmatriiseissa. Vaikka monet mutaatiot voivat auttaa tunnistamaan harvinaisten rotujen, kuten Uuden-Guinean laulukoirien tai Skye-terrierien, DNA:n kromosomipaloja, jotkin näistä mutaatioista eivät välttämättä ole edustettuina laajalti käytetyissä genotyypin määritysmatriiseissa, mikä voi vaikeuttaa näiden rotujen tunnistamista. Tämä ongelma ratkaistaan aikanaan luomalla sekvenssidatan avulla rotureferenssiaineistoja, jotka mahdollistaisivat paljon useampien mutaatioiden tulkinnan ja jotka eivät olisi vinoutuneita tietyistä roduista peräisin olevien esi-isien havaitsemiseen.

Koiran sukulaisuus puhdasrotuisiin esi-isiinsä vaikuttaa myös rodun määrityksen luotettavuuteen. Erityisesti on helpompi tunnistaa rodun syntyperä DNA:sta, joka on peräisin lähisukulaiselta puhdasrotuiselta esi-isältä (kuten vanhemmalta), koska viimeaikaisilta esi-isiltä peräisin olevat mutaatiot sijaitsevat pidemmissä DNA:n pätkissä, joissa on enemmän informatiivisia mutaatioita. Vaikka esimerkiksi ensimmäinen mutaatio, joka on havaittu koiraeläimen kromosomissa, voi olla yleinen sekä labradorinnoutajilla että kultaisilla noutajilla, ehkä ensimmäinen, toinen ja kolmas havaittu mutaatio esiintyvät yhdessä vain kultaisilla noutajilla. Monta sukupolvea vanhempien esi-isien tuottama DNA on olemassa vain lyhyinä kromosomipalasina, joissa on vähemmän mutaatioita, jotka auttavat tunnistamaan niiden osuuden koiran syntyperässä, mikä vaikeuttaa johtopäätösten tekemistä. Tätä ongelmaa voidaan lieventää käyttämällä genotyypin määrittämisen sijasta sekvensointitietoja, jolloin kaikki mutaatiot voidaan analysoida. Monta sukupolvea taaksepäin periytyvä DNA voi kuitenkin olla niin lyhyissä kromosomipaloissa, että se ei sisällä tietylle rodulle ominaisia kromosomipaloja, jolloin rodun osuutta koiran syntyperään ei voida havaita edes koko genomia koskevilla tiedoilla (Li ym., 2014).

Mitä seuraavaksi? Pitäisikö minun genotyypittää koirani?

Kuten mikä tahansa uusi teknologia, rotuihin päättely on jännittävä mahdollisuus, joka tuo mukanaan joitakin ratkaisemattomia haasteita. Monet koiranomistajat, jotka haluavat oppia lisää lemmikkinsä alkuperästä, arvostavat varmasti sitä, että he saavat tietoa siitä, mitkä rodut ovat vaikuttaneet heidän koiransa ainutlaatuiseen genetiikkaan. Saatat jopa ansaita oikeuden spekuloida, että koirasi erinomainen kestävyys korkeilla paikoilla on peräisin sen Lhasa Apso -isovanhemmalta (Li ym., 2014)! Kehotamme silti omistajia olemaan varovaisia ja muistamaan, että erilaiset ongelmat voivat vaarantaa johtopäätösten luotettavuuden, ja pysymään samalla optimistisina sen suhteen, että johtopäätökset paranevat, kun vertailutietoja kertyy.

“Inherited Defects in Pedigree Dogs. Osa 2: Vauriot, jotka eivät liity rotumääritelmiin.”. 2010. The Veterinary Journal 183 (1). W.B. Saunders:39-45.

Larson, Greger ja Dorian Q. Fuller. 2014. “The Evolution of Animal Domestication”. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 45 (1):115-36.

Larson, Greger, Elinor K. Karlsson, Angela Perri, Matthew T. Webster, Simon Y. W. Ho, Joris Peters, Peter W. Stahl, et al. 2012. “Rethinking Dog Domestication by Integrating Genetics, Archeology, and Biogeography”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 (23):8878-83.

Li, Yan, Dong-Dong Wu, Adam R. Boyko, Guo-Dong Wang, Shi-Fang Wu, David M. Irwin ja Ya-Ping Zhang. 2014. “Population Variation Revealed High-Altitude Adaptation of Tibetan Mastiffs”. Molecular Biology and Evolution 31 (5):1200-1205.