Linda Boettger1,2 i Diane P. Genereux2

1. Stanford University School of Medicine; 2. Broad Institute of MIT and Harvard

W przypadku psów czystej krwi, a czasami nawet mieszańców pierwszego pokolenia, usługi wnioskowania o rasie często po prostu potwierdzają to, co właściciel psa już wie. Niekiedy dostępny jest rodowód, prześledzenie wielu pokoleń przodków czystej krwi i dostarczenie w zasadzie kompletnych informacji o przodkach zwierzęcia. W innych przypadkach, bogate doświadczenie właściciela prowadzi do słusznej intuicji, że tak klapnięte uszy i tak zadarty nos muszą wskazywać na pełne lub prawie pełne pochodzenie beagla. Dla kontrastu, w przypadku zastosowania do badania rodowodu kundla, wnioskowanie na podstawie DNA często przynosi zaskakujące wnioski.

Wnioskowanie na podstawie DNA może mieć wielką wartość praktyczną. Może być wykorzystywane do rozstrzygania rodzinnych debat na temat rodowodu ukochanego kundla i może oferować co najmniej perspektywę ochrony zdrowia zwierzęcia. Na przykład, odkrycie, że kundel ma przodków z rasy znanej z wysokiego ryzyka raka może zalecić częstsze badania przesiewowe w kierunku nowotworów.

Jak z każdą pojawiającą się metodą, chociaż, wnioskowanie o przodkach nie jest pozbawione wyzwań i niepewności. Tutaj zapewniamy tło potencjalnie przydatne dla tych, którzy rozważają usługę rodowodu lub zmagają się z interpretacją zaskakujących wyników. Rozpoczynamy od omówienia procesów biologicznych, które powodują powstanie fascynujących, złożonych genomów mutków, a następnie przedstawiamy przegląd istniejących podejść, które mają na celu wyodrębnienie tej złożoności genomowej, aby zapewnić wgląd w rodowód rasy. Na zakończenie omawiamy niektóre z wyzwań, które mogą utrudnić wnioskowanie o pochodzeniu i komentujemy, jakiego rodzaju informacje będą wymagane do rozwiązania tych problemów w ciągu najbliższych kilku lat.

Co to jest pies czystej krwi? Co to jest kundel?

Aby dojść do precyzyjnej definicji kundla, warto zastanowić się, jak powstawały pierwsze psy. Dostępne dane wskazują, że początkowo przypadkowe interakcje z ludźmi mogą wyjaśniać ich starożytne pochodzenie (Larson i Fuller, 2014). Przyjmijmy na razie, że niektóre starożytne wilki były nieufne wobec ludzi, a inne czuły się stosunkowo swobodnie. Zgodnie z tą interpretacją, rosnąca dostępność resztek ludzkiego jedzenia wraz z rozwojem populacji ludzkiej mogła stanowić nowe główne źródło pożywienia dla bardziej stadnych wilków. Ostatecznie zwierzęta te utworzyły odrębną populację zwierząt, które wolały żyć w bliskim sąsiedztwie ludzi i raczej kojarzyły się między sobą niż ze swoimi bardziej dzikimi krewnymi.

Jeśli, jak jest to wymagane w każdym scenariuszu ewolucyjnym, istniała genetyczna podstawa dla cechy wyróżniającej te dwie początkowe populacje – tutaj byłby to zestaw mutacji, które modulują indywidualny komfort wilka wokół ludzi – wtedy jest możliwe, że dostępność żywności w pobliżu ludzkich populacji wyjaśnia pochodzenie psów od ich dzikich wilczych przodków. Ważne jest, aby zauważyć, że według tego scenariusza psy nie zostały udomowione przez ludzi per se. Zamiast tego, ludzie po prostu stworzyli środowisko, które pozwoliło na samozagładę podgrupy wilków, które przez przypadek były genetycznie predysponowane do bycia choć trochę tolerancyjnymi wobec ludzi.

Rysunek 1. Pochodzenie współczesnych ras. Chociaż dokładny czas pozostaje kontrowersyjny, powszechnie uważa się, że psy pojawiły się jako populacja odrębna od przodków wilków w Eurazji między 10 000 a 40 000 lat temu (Larson i Fuller, 2014). Zgodnie z tym scenariuszem, podczas gdy większość wilków nadal była nieufna wobec ludzi i podlegała naturalnej selekcji w środowisku naturalnym, kilka z nich było w stanie tolerować życie w pobliżu ludzi, a być może także korzystać z ich odpadów żywnościowych. Ten podzbiór wilków dał w końcu początek genetycznie odrębnej populacji zwierząt zdolnych do życia w pobliżu ludzi. Konkretne rasy psów powstały znacznie później, a większość z nich ukształtowała się mniej niż 150 lat temu (Larson i in., 2012). Podczas tego procesu psy były hodowane w różnych liniach poprzez selekcję pod kątem określonych cech, takich jak walka, pasterstwo, polowanie lub po prostu bycie dobrym towarzyszem.

Powszechnie uważa się, że współczesne rasy psów powstały około 150 lat temu, w epoce wiktoriańskiej – długo po tym, jak psy wywodzą się od swoich wilczych przodków. Takie wnioskowanie wynika z obserwacji, że ludzie tworzą pary kojarzeniowe psów, które dzielą cechy uważane za przydatne do określonych zadań, dając początek odrębnym grupom psów coraz bardziej wzbogaconym o mutacje genetyczne kodujące określone cechy (Larson i in., 2012). Jak w każdym procesie ewolucyjnym, odpowiednie mutacje początkowo powstawały losowo, a następnie były faworyzowane przez hodowlę selektywną. Różne grupy, w tym American Kennel Club i Kennel Club of India, ostatecznie zdefiniowały odrębne rasy, dając początek definicji psa czystej krwi jako takiego, którego cały rodowód jest reprezentowany przez osobniki wpisane do księgi stadnej (“Inherited Defects in Pedigree Dogs. Part 2: Disorders That Are Not Related to Breed Standards”, 2010). W kontekście procesów selektywnej hodowli, które po raz pierwszy ustanowiły, a obecnie utrzymują odrębne rasy, kundel może być zdefiniowany jako pies, którego przodkowie wywodzą się z więcej niż jednej genetycznie odrębnej linii.

Celem wnioskowania o przodkach jest zatem wykorzystanie informacji genetycznych pochodzących od kundla do wnioskowania, które rasy psów były obecne wśród jego przodków oraz do wnioskowania o ich względnym wkładzie genetycznym.

Zbieranie DNA od psa

Pierwszym krokiem we wnioskowaniu o przodkach jest pobranie i ekstrakcja DNA do oceny genetycznej. Na szczęście ślina jest doskonałym źródłem DNA – a większość właścicieli uważa, że jest ona dość łatwa do pobrania. Po kilku chwilach spędzonych w jamie ustnej psa, jeden z wymazów dostarczanych przez komercyjne firmy zajmujące się genotypowaniem zazwyczaj pokrywa się dużą ilością komórek. Komórki te są głównie dwojakiego rodzaju: białe krwinki, które są zawieszone w ślinie i pomagają w reakcjach immunologicznych oraz komórki nabłonka, które wyściełają jamę ustną i są zazwyczaj wymieniane co 24 godziny. Po pobraniu komórek, wymaz (Rys. 2A) jest wysyłany do firmy zajmującej się wnioskowaniem o pochodzeniu. Tam błony komórkowe są rozbijane (Rys. 2B) uwalniając jądro komórkowe (Rys. 2C), które zawiera DNA, a następnie uwalniane jest DNA z jądra (Rys. 2D). Białka i inne biomolekuły mogą być następnie wypłukane, dając wysokiej jakości próbkę DNA.

Figura 2. Izolacja DNA do wnioskowania o pochodzeniu. W ciągu kilku chwil w jamie ustnej psa, wymaz śliny (A) zbiera wiele komórek nabłonkowych i odpornościowych (B). Następnie, jądra (C) mogą być izolowane z komórek, a następnie lizowane w celu uwolnienia DNA (D), które może być następnie oczyszczone i wykorzystane do genotypowania lub sekwencjonowania.

Chociaż proces izolacji DNA z wymazu śliny jest imponująco solidny i może dostarczyć wysokiej jakości DNA zarówno od dużych psów, małych psów, dorosłych, jak i szczeniąt, nie jest pozbawiony tajemnic. Tego lata, na przykład, wraz z kolegami zebraliśmy cotygodniowe próbki śliny od sześciu szczeniąt. Ku naszemu zaskoczeniu, stosunek liczby białych krwinek i komórek nabłonkowych na próbkę śliny był bardzo zróżnicowany u poszczególnych osobników, a także z tygodnia na tydzień. Jeszcze bardziej zaskakujące było to, że jedno szczenię konsekwentnie miało znacznie więcej komórek na próbkę niż jego siostry i bracia. Mamy nadzieję, że w końcu dowiemy się, co może tłumaczyć to dramatyczne zróżnicowanie. Na razie jednak pocieszające jest to, że nawet najmniej wydajne próbki zazwyczaj zawierają wystarczającą ilość DNA do wnioskowania o przodkach.

Jak stworzyć kundla: Dziedziczenie i wymiana chromosomów

W przypadku ludzi i psów matka i ojciec wnoszą niemal równy wkład w genom swojego potomstwa. Genom psa jest podzielony na 38 par autosomów (ludzie mają 22 zestawy) i jedną parę chromosomów płciowych (ludzie też mają jedną parę chromosomów płciowych). Każda z 38 par psich autosomów składa się z jednego chromosomu dostarczonego przez jajo od mamy i jednego dostarczonego przez plemnik od taty. Genom mitochondrium, małego fragmentu DNA, który zawiera wiele genów zaangażowanych w metabolizm, jest zawsze wnoszony przez mamę.

Aby wymodelować genetyczne pochodzenie kundla, rozważmy najpierw kojarzenie dwóch psów czystej krwi: samca Labradora retrievera i samicy pudla. Sperma od samca i jajo od samicy, każde niosące jedną kopię każdego chromosomu, łączą się, aby stworzyć mieszankę Labrador-Pudel, która niesie jedną kopię każdego chromosomu wniesionego przez każdego z rodziców.

Rysunek 3. Jajo samicy pudla zostaje zapłodnione przez plemnik samca labradora retrievera, tworząc mieszankę labradora i pudla. Dla każdej pary chromosomów, potomstwo ma jedną kopię wniesioną przez matkę (fioletowy) i jedną kopię wniesioną przez ojca (różowy). Uwaga: Dla jasności, tylko jedna z 39 par psich chromosomów jest pokazana na tym i kolejnych rysunkach.

W kryciu równoległym, samica beagle mama i samiec pug kopulują, dając początek męskiej mieszance pug-beagle.

Ryc. 4. Jajo samicy beagle zostaje zapłodnione przez plemnik samca pug, tworząc mieszankę pug-beagle. Dla każdej pary chromosomów, potomstwo ma jedną kopię wniesioną przez matkę (czarny) i jedną kopię wniesioną przez ojca (niebieski).

Aby zrozumieć, w jaki sposób kundel zawiera wkłady genetyczne z kilku różnych ras, musimy przejść do następnego pokolenia. Tak jak poprzednio, zarówno mama – tutaj, labradoodle – jak i tata – tutaj, puggle – wnoszą jeden z chromosomów w każdej parze. Jednak zamiast przekazywać te same chromosomy, które sami odziedziczyli, rodzice przekazują chromosomy zrekombinowane, które są połączeniem fragmentów pochodzących od ich własnych rodziców (rysunek 5). W tym przykładzie powstałe szczenię nazwano by kundelkiem, a jego DNA pochodzi od przodków czterech różnych ras.

Ryc. 5. Jajo samicy labradora-pudla zostaje zapłodnione przez plemnik samca mieszanki pug-beagle, tworząc kundla. Dla każdej pary chromosomów potomstwo dziedziczy jedną kopię chromosomu od matki (fioletowy i różowy) i jedną kopię chromosomu od ojca (czarny i niebieski). W tym kojarzeniu oboje rodzice są sami w sobie rasą mieszaną. Dlatego, gdy Labrador-pudel mix produkuje jaja i pug-beagle mix produkuje spermę, wynikające chromosomy zawierają DNA z więcej niż jednej rasy.

Rekombinacja obejmuje sprawiedliwy handel materiału genetycznego między dwoma chromosomami, które tworzą każdą parę. Każde zdarzenie rekombinacji produkuje nową wersję oryginalnego chromosomu, dla którego ogólna ilość materiału genetycznego jest taka sama jak wcześniej, ale jest podzielona inaczej między dwa chromosomy. Należy zauważyć, że rekombinacja jest nieodłącznym elementem produkcji plemników i jajeczek – nawet u czystej krwi beagle’a czy pudla, chromosomy w każdej parze wymieniają się kawałkami. Konsekwencje są jednak najbardziej widoczne, gdy rekombinujące chromosomy mają różne historie.

Wnioskowanie o rodowodzie kundla przez porównanie z genomami referencyjnymi psów czystej krwi

Wnioskowanie o rodowodzie lokalnym działa przez określenie, która rasa najprawdopodobniej wniosła każdy fragment genomu kundla. Gdy wnioskowanie jest dokonywane dla każdego fragmentu chromosomu, te wnioskowania mogą być zsumowane w celu oszacowania całkowitej frakcji genomu kundla wniesionej przez każdą wnioskowaną rasę.

Aby wnioskować o najbardziej prawdopodobnym sprawcy danego fragmentu chromosomu, oczywiście potrzebujemy jakiegoś sposobu na rozróżnienie genetycznego wkładu różnych ras. Na szczęście, podczas gdy większość genomu jest bardzo podobna u wszystkich psów, każda rasa zawiera specyficzne zmiany genetyczne zwane mutacjami, które są albo unikalne dla niej, albo przynajmniej znacznie bardziej powszechne niż u jakiejkolwiek innej rasy. Niektóre z tych mutacji są bezpośrednio związane z cechami danej rasy. Inne po prostu są unikalne lub występują częściej u jednej rasy niż u innych, ale nie mają żadnego znanego związku ze specyficznymi cechami fizycznymi danej rasy. Mutacje obu typów są użyteczne dla wnioskowania o pochodzeniu. Na Rysunkach 3-6, mutacje specyficzne dla poszczególnych ras, przydatne do wnioskowania o rodowodzie rasy, są reprezentowane przez kolor chromosomów.

Ryc. 6. Wnioskowanie o rodowodzie rasy poprzez porównanie genomu mutta do zestawu genomów referencyjnych. W celu wnioskowania o rodowodzie rasy dla kundla, zestaw genomów referencyjnych rasy (A) jest gromadzony, a następnie porównywany z genomem kundla będącym przedmiotem zainteresowania (B) w celu umożliwienia wnioskowania o rodowodzie dla każdego fragmentu chromosomu oraz oszacowania ogólnego wkładu rodowodowego. Powyższy kundel ma mniej więcej równy udział przodków pug, labrador retriever, pudel i beagle, zgodnie z oczekiwaniami, biorąc pod uwagę, że miał jednego dziadka z każdej z tych czterech różnych ras.

Kroki we wnioskowaniu o rodowodzie dla kundla są wtedy:

1. Zebranie zestawu danych genetycznych od psów czystej krwi (Rysunek 6A)
2. Zebranie danych genetycznych od interesującego nas kundla (Rysunek 6B)
3. Porównanie genomu kundla z genomem referencyjnym, dokonanie najlepszych przypuszczeń co do pochodzenia rasy dla każdego fragmentu chromosomu, i zsumuj te fragmenty chromosomów, aby oszacować ogólne pochodzenie rasy (Rysunek 6C)

Dane z nawet niewielkiego ułamka genomu kundla mogą być przydatne do wnioskowania o pochodzeniu

Genom psa zawiera około 2.5 miliardów nukleotydów – As, Ts, Cs i Gs, które tworzą DNA. Nie różni się to drastycznie od około 3 miliardów nukleotydów, które składają się na ludzki genom. W idealnym świecie, oczywiście, byłoby to finansowo wykonalne, aby zebrać dane dotyczące sekwencji całego genomu każdego psa. W ciągu ostatnich dwóch dekad zbliżyliśmy się do tego celu. W 2001 roku, kiedy opublikowano pierwszą kompletną sekwencję ludzkiego genomu, sekwencjonowanie każdego z naszych około 3 miliardów nukleotydów kosztowało 2,7 miliarda dolarów. Ogromny spadek kosztów sekwencjonowania umożliwił realizację przedsięwzięć na wielką skalę, takich jak Projekt 1000 Genomów, w ramach którego skatalogowano sekwencje całych genomów ludzi z całego świata.

Pomimo tych spadków cen, sekwencjonowanie całego genomu psa tutaj, na Platformie Genomicznej Broad Institute, nadal kosztuje około 1400 dolarów. Cena ta jest z pewnością ogromnym postępem w stosunku do wcześniejszych cen, ale pozostaje znaczna. Na szczęście genotypowanie stanowi tańszą – i wciąż w dużym stopniu informatywną – alternatywę. W przeciwieństwie do sekwencjonowania całego genomu, genotypowanie bada podzbiór nukleotydów w genomie. W przypadku genomu psa, na przykład, najbardziej popularny chip bada około 170 000 mutacji.

Na początku trudno sobie wyobrazić, jak dane z zaledwie około 0,000068% genomu kundla (170 000 z 2,5 miliarda) mogą zapewnić odpowiednie przybliżenie dla całego genomu. Część odpowiedzi leży w szczegółach procesu rekombinacji, o którym mowa powyżej. W każdym pokoleniu kawałki chromosomów pochodzące od danego przodka stają się coraz mniejsze. Pomimo tych ogólnych spadków długości, fragmenty chromosomów pozostają przez wiele pokoleń duże w stosunku do całego genomu. Dlatego też, z pewnymi ważnymi zastrzeżeniami i uznaniem, że niektóre błędy będą nieuchronnie występować – jest to zazwyczaj rozsądne, aby użyć tożsamości jednego nukleotydu w genomie mutta, aby odgadnąć tożsamość sąsiedniego nukleotydu (Rysunek 7). To podejście, określane mianem imputacji, znacznie poprawiło możliwości stosunkowo taniego wnioskowania o składnikach przodków u psów mieszanych ras.

Rysunek 7. Imputacja wykorzystuje informacje o genotypie z niektórych nukleotydów, aby dokonać świadomych przypuszczeń na temat innych. Dla chromosomu utworzonego przez rekombinację DNA z DNA pudla (fioletowy) i Labradora retrievera (różowy), identyfikacja rodowodu rasowego pozycji 1 i 2, które zostały wniesione przez Labradora retrievera, umożliwia prawidłowe odgadnięcie pochodzenia rasowego otaczającego regionu. Dla kontrastu, pozycja 3 znajduje się w pobliżu punktu przerwania pomiędzy fragmentami chromosomu; dane z tego miejsca prowadzą do poprawnego odgadnięcia pochodzenia pozycji na lewo, ale nie na prawo od próbkowanej pozycji.

Jak działa chip genotypowy?

Chipy genotypowe dla psów zaprojektowane przez firmy takie jak Affymetrix i Illumina są zoptymalizowane do identyfikacji mutacji istotnych dla choroby. W rezultacie tylko podzbiór mutacji, które najprawdopodobniej będą miały znaczenie kliniczne, jest badany dla każdego psa, co pozwala obniżyć koszty.

DNA jest bardzo lepką dwuniciową cząsteczką, w której każda nić chce się związać z inną, komplementarną sekwencją. W DNA wszelkiego życia na ziemi, A (adenina) pary z T (tymina), a C (cytozyna) pary z G (guanina). Dlatego też sekwencja DNA “ATCG” przylegałaby do komplementarnej sekwencji “TAGC”. Jednakże, nawet różnica jednej litery (np. “TGGC”) może uniemożliwić związanie się dwóch kawałków DNA ze sobą. Chipy genotypowe wykorzystują tę zasadę selektywnego wiązania w celu określenia, które mutacje są obecne u danego psa. Sondy DNA są zaprojektowane w taki sposób, aby wiązały fragmenty DNA psa zawierające zmutowaną i alternatywnie niezmutowaną formę DNA. Te krótkie sekwencje są przymocowane do górnej części małego szklanego szkiełka powszechnie określanego jako “chip” lub “array” (rysunek 8).

Rysunek 8. Genotypowanie w celu określenia, jakie mutacje posiada każdy pies. Sondy DNA (krótkie sekwencje komplementarne do interesujących nas mutacji) są obecne w różnych miejscach na matrycy genotypowej. Tutaj ilustrujemy wykrywanie jednej z tysięcy mutacji oznaczanych przez chip. Po dodaniu psiego DNA i pozwoleniu mu na związanie się z DNA na chipie, DNA, które się nie związało jest zmywane. Następnie dodawane są cząsteczki fluorescencyjne, które wiążą się z pozostałym psim DNA. W ten sposób mutacje obecne u psa mogą być zidentyfikowane poprzez wizualizację, które regiony tablicy genotypowej są świecące.

Aby zapewnić wiązanie z tymi krótkimi sondami genotypowymi, DNA wyizolowane ze śliny kundla jest najpierw łamane na małe kawałki. Następnie do DNA psa dołącza się substancję chemiczną, która świetnie radzi sobie z przyklejaniem się do cząsteczek fluorescencyjnych, które będą miały decydujące znaczenie dla interpretacji wyników. DNA kundla jest przepłukiwane przez chip i każda nić wiąże się z komplementarną sekwencją sondy. W ten sposób fragmenty DNA kundla znajdują pasującą sondę na chipie genotypowym. Dwie cechy zapewniają specyficzne wiązanie, a tym samym wiarygodne dane. Po pierwsze, sonda genotypowa nie może wiązać DNA mutta pochodzącego z innej części genomu. Po drugie, nie może wiązać zmutowanej formy sekwencji, chyba że pies posiada tę specyficzną mutację (tj. sekwencję “A” przedstawioną powyżej). Niezwiązane DNA jest wypłukiwane ze szkiełka, a na koniec cząsteczki fluorescencyjne są przyłączane do pozostałego DNA, które skutecznie związało sondy. Ponieważ każda sonda została utworzona w określonym miejscu na tablicy, możemy zinterpretować, jakie mutacje ma pies, obserwując, które maleńkie punkty na tablicy świecą.

Faktory, które mogą podważyć wnioskowanie o przodkach

Pomimo ostatnich postępów, kilka utrzymujących się wyzwań może podważyć wysiłki na rzecz dokładnego wnioskowania o przodkach rasowych u psów mieszanych.

Ryc. 9. Przodek może być wywnioskowany tylko wtedy, gdy odpowiedni genom jest obecny w zbiorze referencyjnym. W przypadku ras, które są dobrze reprezentowane wśród genomów referencyjnych i dobrze reprezentowane przez matrycę genotypową (na przykład, pudel, pug i Labrador retriever w powyższym scenariuszu) wysiłki w zakresie wnioskowania o przodkach będą zazwyczaj skuteczne w identyfikacji zarówno obecności, jak i przybliżonego procentu DNA pochodzącego od niedawnych przodków tej rasy. Jednakże, dla ras, które nie są dobrze reprezentowane wśród genomów referencyjnych (na przykład, beagle w powyższym scenariuszu), fragmenty chromosomów są często błędnie przypisane do lepiej reprezentowanej rasy (na przykład, basset hound w powyższym scenariuszu), co prowadzi do nieprawidłowej oceny przodków kundla.

Podczas gdy niektóre problemy mogą skutkować jedynie niedoszacowaniem procentu przodków kundla, który pochodzi od konkretnej rasy, inne problemy mogą uniemożliwić identyfikację prawidłowej rasy. Najbardziej znaczącym z tych problemów jest brak prawdziwej rasy przodków w referencyjnym zbiorze danych (rys. 9). Ponieważ rodowód rasy jest wnioskowany poprzez porównanie fragmentów DNA kundli z czystymi rasowo psami znanych ras, jeśli rasa jest nieobecna w referencyjnym zbiorze danych, rasa ta po prostu nie może być wykryta, nawet jeśli wniosła bardzo duży ułamek DNA kundla. Ten problem zostanie ostatecznie rozwiązany tylko poprzez włączenie genomów referencyjnych uznanych ras; w międzyczasie, jeśli jesteś zainteresowany wiedzą, czy Twój pies ma przodków z konkretnej rzadkiej rasy, ważne jest, aby upewnić się, że wybrana przez Ciebie firma zajmująca się badaniem przodków rasowych jest w stanie sprawdzić tę rasę. Dla tych, którzy zdecydują się kontynuować wnioskowanie o przodkach, nawet jeśli wiadomo, że interesująca nas rasa jest nieobecna w zestawie referencyjnym, ważne jest, aby pamiętać, że nieobecność tej rasy na liście wnioskowanych przodków nie dostarcza informacji, czy kundel rzeczywiście nie ma tego konkretnego przodka.

Mutacje wybrane do genotypowania również określają, które rasowe przodki mogą być dokładnie zidentyfikowane u psa rasy mieszanej. Tablice genotypowe mają tendencję do uwzględniania większej ilości mutacji występujących u wspólnych ras. Oznacza to, że fragmenty chromosomów pochodzące od pudli i owczarków niemieckich mogą być szczególnie łatwe do zidentyfikowania, ponieważ wiele mutacji występujących u tych ras jest oznaczanych na tablicach genotypowych. Podczas gdy wiele mutacji może pomóc w identyfikacji fragmentów DNA rzadkich ras, takich jak nowogwinejskie psy śpiewające lub Skye teriery, niektóre z tych mutacji mogą nie być reprezentowane na szeroko stosowanych tablicach genotypowych, co może utrudnić identyfikację tych ras. Problem ten zostanie ostatecznie rozwiązany poprzez stworzenie referencyjnych zestawów danych rasowych z danymi sekwencyjnymi, które pozwoliłyby na interpretację wielu więcej mutacji i nie byłyby ukierunkowane na wykrywanie przodków z określonych ras.

Związek kundla z jego przodkami czystej krwi również wpływa na wiarygodność określania rasy. W szczególności, łatwiej jest zidentyfikować rasę przodka DNA od przodka czystej krwi, który jest bliskim krewnym (takim jak rodzic), ponieważ mutacje od niedawnych przodków będą rezydować w dłuższych odcinkach DNA z bardziej informacyjnymi mutacjami. Na przykład, podczas gdy pierwsza mutacja zaobserwowana na chromosomie kundla może być wspólna zarówno u Labradorów jak i Golden Retrieverów, być może pierwsza, druga i trzecia zaobserwowana mutacja jest widoczna razem tylko u Golden Retrieverów. DNA wnoszone przez przodków z wielu pokoleń wstecz będzie istniało tylko jako krótkie fragmenty chromosomów, z mniejszą ilością mutacji, które pomogą zidentyfikować ich wkład w rodowód kundla, co utrudni wnioskowanie. Problem ten może być złagodzony poprzez wykorzystanie danych z sekwencjonowania zamiast genotypowania, co pozwala na analizę wszystkich mutacji. Jednakże DNA odziedziczone po wielu pokoleniach wstecz może być w tak krótkich odcinkach chromosomowych, że nie będzie zawierało odcinków chromosomowych charakterystycznych dla danej rasy, przez co nie będzie można wykryć udziału rasy w rodowodzie kundla nawet przy użyciu danych z całego genomu (Li i in., 2014).

Co dalej? Should I genotype my dog?

Jak w przypadku każdej nowej technologii, wnioskowanie o rasie jest ekscytującą możliwością, która wprowadza pewne nierozwiązane wyzwania. Wielu właścicieli psów zaintrygowanych dowiedzeniem się czegoś więcej o pochodzeniu swojego pupila z pewnością doceni możliwość wglądu w to, które rasy przyczyniły się do powstania unikalnej genetyki ich kundla. Możesz nawet zyskać prawo do spekulacji, że doskonała wytrzymałość Twojego psa na dużych wysokościach pochodzi od jego dziadka Lhasa Apso (Li i in., 2014)! Mimo to, zachęcamy właścicieli do zachowania ostrożności i pamiętania, że różnorodne problemy mogą podważyć wiarygodność wnioskowania, jednocześnie pozostając optymistami, że wnioskowanie poprawi się w miarę gromadzenia danych referencyjnych.

“Inherited Defects in Pedigree Dogs. Część 2: Zaburzenia, które nie są związane z normami rasowymi.” 2010. The Veterinary Journal 183 (1). W.B. Saunders:39-45.

Larson, Greger, and 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, and Ya-Ping Zhang. 2014. “Population Variation Revealed High-Altitude Adaptation of Tibetan Mastiffs”. Molecular Biology and Evolution 31 (5):1200-1205.

.