¿Por qué tenemos mutaciones?
Las mutaciones son cambios en el ADN de un organismo que potencialmente afectan el funcionamiento correcto de los genes.
Ocurren naturalmente debido a errores de replicación, emparejamiento incorrecto de cromosomas homólogos o por exposición inevitable a la radiación natural (por ejemplo, rayos cósmicos). Las mutaciones pueden ocurrir en cualquier parte del ADN y en cualquier célula. Son heredables solo cuando se presentan en las células germinales (óvulos y espermatozoides), pero las mutaciones en el ADN de otras células (somáticas) pueden provocar cáncer. Aunque las enzimas de replicación del ADN son muy precisas y existen también sistemas complementarios para detectar y corregir daños, ningún sistema es perfecto. Por lo tanto, debemos reconocer que algún nivel de mutación es inevitable. Sin embargo, la tasa de mutación aumenta con la radiación, incluida la luz ultravioleta, y la exposición a ciertas sustancias químicas tóxicas. Por tanto, podemos tomar algunas precauciones para minimizar el riesgo.
La tasa de mutación para los perros no se puede determinar fácilmente, pero a partir de evidencia indirecta y extrapolación de otras especies, los genetistas creen que las tasas de mutación son normalmente del orden de 1 en 100.000 o menos. Para un mamífero que se reproduce sexualmente, eso significaría que una nueva mutación en un gen en particular probablemente no ocurriría con más frecuencia que una de cada 100.000 gametos. Puede que eso no parezca una probabilidad alta, pero considere que se estima que la mayoría de los mamíferos tienen entre 80 y 100 000 genes. Esto sugiere que cada individuo nacido tiene una buena probabilidad de portar una nueva mutación en algún gen.
¿Qué sucede con las nuevas mutaciones?
Es poco probable que ocurran mutaciones idénticas simultáneamente en el mismo gen de ambos padres (probabilidad: <1 en 10 mil millones), por lo que cualquier progenie será heterocigota. (La excepción son los genes ligados al sexo, ya que los cromosomas X e Y no son homólogos). Las mutaciones dominantes se expresarán y las que sean deletéreas se eliminarán casi inmediatamente de la población. Si la mutación es ventajosa, y el criador o la "naturaleza" notan esta ventaja, la mutación puede sobrevivir y su frecuencia aumenta gradualmente. Si una mutación es neutra, es decir, ni buena ni mala (solo diferente), su supervivencia estará determinada por la "deriva genética". Las nuevas mutaciones recesivas permanecen ocultas a la selección hasta que alcanzan una frecuencia en la que comienzan a aparecer algunos individuos homocigotos. Sin embargo, esto no evita la pérdida por deriva.
La deriva es una consecuencia de la naturaleza aleatoria de los eventos genéticos. Por ejemplo, si cruza una perra marrón con un perro negro que lleva marrón, esperaría que la mitad de la progenie sea negra y la mitad marrón, pero probablemente no se sorprendería demasiado si tuviera 7 negros y 3 marrones en una camada de 10 Funciona de la misma manera para cualquier gen que tenga dos o más alelos. Supongamos que solo tenemos un perro negro (Bb), y el resto es bb. El perro Bb puede transmitir el alelo B a ninguna oa toda su progenie, oa cualquier número intermedio. Si tiene más de 5 descendientes negros, la frecuencia del negro aumentará siempre que todos contribuyan por igual a la próxima generación. En las generaciones posteriores, la frecuencia puede aumentar aún más o retroceder.
En una población grande, la frecuencia tenderá a fluctuar solo en una pequeña cantidad. Sin embargo, las poblaciones pequeñas son inherentemente inestables y, si otros factores no intervienen, un alelo eventualmente se hará cargo. A esto se le llama fijación. El tiempo que tarda esto depende del tamaño de la población. Con una raza rara, la fijación puede ocurrir fácilmente dentro de las 25 generaciones (~ 100 años).
Muchas mutaciones recesivas persisten durante unas pocas generaciones a niveles bajos antes de volver a perderse. Muy raramente alcanzan un nivel significativo en la población (> 1 en 1000). En términos de estimaciones de la diversidad genética basadas en la heterocigosidad promedio, estos genes son efectivamente monomórficos, ya que una selección de 50 o 100 individuos de la población generalmente no revelaría diferencias para la mayoría de estos loci. Cuando dos individuos parecen portar la misma mutación, bien puede deberse a mutaciones independientes. Sin embargo, a menos que exista algún ancestro común, la probabilidad de producir una descendencia afectada no debe ser superior a 1 en un millón. [Notablemente, en el primer estudio de un "error innato del metabolismo", Garrod (1902) observó que solo alrededor del 3% de todos los matrimonios son entre primos hermanos]."
Estas estimaciones suponen un uso igual de todos los individuos de la población, y todos sabemos lo común que es. Si un padre particularmente popular produce 10 veces su "proporción" de hijos e hijas, cualquier alelo (s) deletéreo que portara recibirá un impulso sustancial en la próxima generación. De esta forma, se puede promover una nueva mutación de única a moderadamente frecuente. Mientras insistamos en hacer de la elección de pareja un concurso de popularidad, corremos el riesgo de presentar nuevos problemas tan rápido como podamos desarrollar pruebas para los antiguos.
"Carga" genética y el efecto fundador
La población humana porta al menos 2500 genes mutantes deletéreos (o, más correctamente, alelos de genes) que causan problemas de salud importantes. En su mayor parte, están distribuidos de manera bastante uniforme en la población. Para toda la población de Canis familiaris , es probable que la situación sea bastante similar. Se estima que cada individuo tiene una "carga genética" de tres o cuatro "equivalentes letales", lo que implica alelos recesivos que matarían al portador si fueran homocigotos. Siempre que sean recesivos, no deberían causar problemas.
Sin embargo, considere lo que sucede si formamos una subpoblación eligiendo 10 individuos de una población mucho más grande. Aunque estos individuos no portarán la gran mayoría de los alelos recesivos perjudiciales no deseados que se encuentran en la población en general, los pocos que portan serán promovidos instantáneamente de alelos raros (0,1% o menos) a al menos 5% en nuestro ejemplo (o más). generalmente, 1/2N, donde N es el número de fundadores).
Debido a que la deriva aleatoria tiene un mayor impacto en una población pequeña, la población necesita crecer rápidamente, al menos hasta varios cientos de individuos reproductores, para minimizar la pérdida de alelos valiosos. Durante este tiempo, debemos seleccionar con cautela. Si bien es cierto que la fijación del "tipo" es uno de los principales objetivos de los criadores de perros de raza pura, una selección demasiado rigurosa durante las primeras generaciones aumenta la posibilidad de pérdida accidental de un gen valioso estrechamente vinculado a uno de los genes seleccionados. Los dálmatas, por ejemplo, son todos deficientes en una enzima necesaria para el correcto metabolismo del ácido úrico. El gen mutante parece estar estrechamente ligado a uno de los genes del patrón manchado característico y probablemente se fijó inadvertidamente cuando los primeros reproductores seleccionaron ese patrón (Nash, 1990).
Reconociendo la mutación
Aunque, con una frecuencia de alelos del 5%, los individuos afectados solo deberían representar alrededor del 0,25% de la población, este sería un buen momento para evitar que aumente aún más. Sin embargo, ¿se reconocería como tal una mutación que se produzca con esa frecuencia? Si estamos hablando de una raza con un tamaño promedio de camada de cuatro, entonces solo estamos viendo alrededor de una camada de cada 100 con un cachorro afectado. Si no ha habido otros informes, el criador puede simplemente descartarlo como "una de esas cosas". En una raza con camadas más grandes, la probabilidad de que dos o más cachorros afectados aparezcan en la misma camada es mayor, pero incluso en estos casos, la falta de intercambio de información entre los criadores y la falta de educación en genética pueden resultar en una falla en la identificación de la raza. problema como genético.
Selección
La selección solo es eficaz si se trata de fenotipos fácilmente reconocibles. Sin embargo, las mutaciones indeseables no siempre son tan complacientes. Existe una amplia gama de posibilidades, desde mutaciones silenciosas, que no tienen un efecto notable sobre las proteínas codificadas, hasta mutaciones que no logran producir ningún producto funcional. Incluso existe una pequeña posibilidad de mejora. Aquellos, y la clase silenciosa, no son una amenaza para nosotros. Sin embargo, aquellos que impiden el funcionamiento normal pero no lo eliminan por completo, probablemente presenten un problema sustancial. Un ejemplo es la mutación de la EvW en Dobermans. Esta mutación elimina el 85-90% del factor de coagulación activo, pero este nivel bajo sigue siendo suficiente para proteger a un individuo afectado homocigótico del sangrado excesivo en la mayoría de las situaciones. Un perro que tiene "suerte" lo suficiente para evitar una lesión mayor o una cirugía puede no ser reconocido e incluso puede ser reproducido. En consecuencia, la frecuencia del alelo mutante se elevó a poco más del 50% en la población (Brewer, 1999).
Esto no debe considerarse una excepción. Menos de una de cada tres mutaciones parecen ser completamente letales, y las otras cubren el espectro completo desde el 0-100% de actividad. Además de lidiar con un puñado de enfermedades genéticas fácilmente reconocibles en una raza, también es probable que estemos tratando con muchas otras que reducen la aptitud pero que no presentan un fenotipo obvio que pueda usarse para identificarlas. Si podemos pasar por alto un gen que es sólo un 10-15% funcional, ¿qué tan bien es probable que lo hagamos con aquellos que retienen el 80 o el 90% de su función normal?
¿Por qué debería ser esto un problema?
En una población pequeña, la deriva conduce inevitablemente a la fijación de un alelo. Las simulaciones por computadora muestran que si partimos de un alelo neutro con una frecuencia del 5% en la población, como sería el caso si originalmente lo portara 1 de cada 10 fundadores, se fijará el 5% del tiempo (sorpresa, sorpresa !). A medida que disminuye la aptitud del fenotipo homocigoto, disminuyen sus posibilidades de ser el alelo ganador. Con una reducción del 5% en la aptitud, el 3,5-4% seguirá siendo fijo, la mayoría en 25 generaciones. Al 15%, la computadora dice que el otro alelo casi siempre ganará, si nuestro alelo ligeramente deletéreo no recibe ningún impulso por estar vinculado a un gen seleccionado o propagado por un padre popular. Sin embargo, generalmente se violan una o ambas condiciones, como se discutió anteriormente. Además, no hay garantía de que nuestra selección discrimine tan finamente como la computadora.
Si cada uno de estos genes redujera la aptitud en solo un 5% y los efectos fueran aditivos, fácilmente podríamos enfrentarnos a una población con un tamaño de camada significativamente menor, una esperanza de vida más corta y una mayor susceptibilidad a problemas no genéticos. Sin embargo, no tendríamos un gen fácilmente identificable al que atribuirlo.
Conclusiones
La longevidad y la fertilidad, comúnmente consideradas como indicadores de "depresión endogámica", se reducen en las poblaciones caninas que han sido endogámicas durante un período de tiempo relativamente corto (Laikre y Ryman, 1991; Nordrum, 1994). Sin embargo, la mayor parte de la endogamia en las poblaciones de perros domésticos no parece deberse a que los criadores se aparean intencionalmente con parientes cercanos 1 (aunque ciertamente hay excepciones), sino a la pérdida de diversidad debido a la deriva y la selección. La pérdida de opciones resultante convierte a cada individuo en un pariente cercano, sin importar la estrategia de reproducción que se utilice.
El resultado de cualquier raza dependerá tanto de la suerte como de la historia de la raza. ¿Cuál es el tamaño efectivo de la población? ¿Cuántos fundadores hubo? ¿Durante cuánto tiempo antes del cierre de los libros genealógicos se había perfeccionado la raza? ¿Cuán intensiva se utilizó la selección para definir el tipo? ¿Ha habido cuellos de botella? ¿Qué influencia han tenido los toros populares?
¿Qué podemos hacer?
1. Podemos controlar muchas de las enfermedades genéticas obvias apoyando la investigación dirigida a localizar los genes y desarrollando pruebas directas de ADN para los alelos mutantes. Los resultados de las pruebas deben emplearse para asegurarse de que los portadores solo se emparejen con individuos claros, en lugar de para la eliminación total de portadores, lo que empobrecería aún más el acervo genético.
2. Podemos explicar a los criadores que las mutaciones siempre estarán con nosotros, y no son un indicio de fracaso o mala práctica de crianza, y que un intercambio abierto de información producirá las mayores recompensas. También podemos mostrarles formas de lograr sus objetivos personales sin tomar decisiones que sean perjudiciales para su raza.
3. Podemos intentar educar a los clubes de razas sobre la importancia de maximizar la diversidad en el acervo genético. Como señaló el orador principal en la reciente conferencia de AKC/CHF, el Dr. Malcolm Willis, pocas razas tienen siquiera una buena idea de cuáles son sus principales problemas genéticos, cuántos cachorros hay en una camada promedio o cuánto tiempo viven sus perros.
Menos aún tienen alguna idea de cómo retener la diversidad existente o reducir la consanguinidad promedio.
1. Basado en un estudio de pedigrí de 3 y 5 generaciones de pastores australianos, Clumber Spaniels, caniches estándar y Malamutes.