Zuordnen des Verhaltens, der Gesundheit und des Erbes Ihres Hundes

Es war ein Paar Pflanzengenetiker, das begann, die DNA von Hunden zu kartieren.

Stellen Sie sich vor, es gibt eine Gruppe von Wissenschaftlern, die versuchen, aus den Hinweisen, die ihnen zur Verfügung stehen, eine Schatzkarte zu erstellen. Ganz anders als bei den typischen Abenteuergeschichten ist jedoch für manche Wissenschaftler nicht der Schatz wichtig, sondern die Karte selbst. Diese neue Klasse von Kartenherstellern sind Genetiker, die keine Territorien oder Geografien erfassen, sondern Ihren Hund darstellen. Die Karte, die sie erstellen, ist eine historische Karte, die die Entwicklung eines Hundes vom uralten Wolf der Ahnen zu einem modernen Labrador Retriever verfolgen kann. Es ist auch eine Karte der

Quelle: SC Psychological Enterprises Ltd.

Standorte von Genen, die Erbkrankheiten beim Hund auslösen. Diese Karte kann sogar die Quelle bestimmter Verhaltenstendenzen finden. Als besonderen Bonus kann diese Karte außerdem dazu beitragen, Menschen zu heilen. Es ist eine Karte der DNA des Hundes, und diese Karte wird als “Hundegenom” bezeichnet.

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Das Canine Genome Project ist ein massives Unterfangen, dessen Größe ständig zunimmt. Das genetische Material des Hundes wird in 39 Chromosomenpaaren gespeichert, die jeweils aus verworrenen DNA-Strängen bestehen. Das DNA-Molekül ist wie eine Leiter geformt, wobei jede Sprosse der Leiter ein Grundchemikalienpaar ist. Es ist sinnvoll, diese „Sprossen“ als die Buchstaben eines Alphabets zu betrachten, die die genetische Ausstattung eines Hundes beschreiben. An dem Versuch, die Botschaft in der DNA des Hundes zu interpretieren, waren bereits mehr als zwei Dutzend Laboratorien beteiligt, in denen die genetische Ausstattung von mehr als 1.700 Hunden aus mehr als 160 Hunderassen gemessen wurde. Für jeden von ihnen ist die Idee, das Muster des Auftretens dieser 2,8 Milliarden genetischen “Buchstaben” zu transkribieren und in Sequenzen zu organisieren, die die rund 19.000 Gene des Hundes ausmachen. Es ist sinnvoll, sich vorzustellen, dass diese Gene eine Reihe genetischer Wörter sind, die Sätze formulieren. Diese „schriftlichen“ Anweisungen teilen dem Körper mit, welche Proteine ​​er produzieren soll, und bestimmen letztendlich die Entwicklung und das Verhalten des Hundes.

Natürlich ist dies ein kostspieliges, arbeitsintensives Projekt. Sie fragen sich also: Warum sollte man sich so sehr bemühen, den bescheidenen Haushund zu verstehen? Um dies zu verstehen, müssen wir zum Anfang des Projekts zurückkehren.

Beginnen, eine Karte des Hundes zu zeichnen

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Seltsamerweise begann das Genomprojekt für Hunde durch die Tätigkeit eines Pflanzengenetikers an der University of California in Berkeley. Jasper Rine erkannte, dass Hunde für spezifisches Verhalten gezüchtet wurden und dass dieses Verhalten höchstwahrscheinlich eine starke und möglicherweise leicht erkennbare genetische Basis hatte. Als Nebenbeschäftigung seiner Pflanzenforschung kreuzte er ein Neufundland (freundliche Hunde, die Wasser lieben und nichts über das Hüten wissen) mit einem Border Collie (die etwas kühn sind, Wasser nicht mögen und eine Reihe von eingebetteten Hütungsverhalten haben). . Nach zwei Generationen von Studien wurde klar, dass eine Reihe von Schlüsselverhalten genetisch determiniert war. Rine wurde jedoch auch klar, dass ihm ein lebenswichtiges Werkzeug fehlte, nämlich eine Karte von genetischen Markern, die aus bekannten DNA-Abschnitten zusammengesetzt war, und um herauszufinden, welches genetische Material weitergegeben wurde, um starke Schwimmer oder gute Hütehunde herzustellen . So kam er auf die Idee, eine solche Karte zu erstellen, und diese Karte wäre das Hundegenom.

Es war 1990, und Elaine Ostrander war gerade in Berkeley eingetroffen, um Postdoktorandenforschung in der Pflanzengenetik durchzuführen. Unglücklicherweise gab es eine Wartezeit, bevor ihre Stipendienfinanzierung anfing, und sie nahm eine befristete Anstellung bei Rine an. Er beauftragte sie mit dem Aufbau der Karte, die er für Hunde-DNA benötigte. Sie hat es nie in das Pflanzengenetiklabor geschafft, aber als sie drei Jahre später Berkeley verließ, engagierte sie sich für das Hundegenomprojekt. Dies war äußerst wichtig, da Rine seine Hundeverhaltensstudien wegen mangelnder Finanzierung beenden musste und weil er von Aktivisten für Tierrechte belästigt wurde.

Daten sammeln

Was Ostrander für ihre Forschung brauchte, waren viele Proben genetischen Materials von so vielen verschiedenen Einzelhunden und Hunderassen, wie sie nur in der Lage war, sie in die Finger zu bekommen. So zeigt dieser engagierte Forscher Hund, der Züchter und Besitzer auffordert, solches genetisches Material zu sammeln. Der Fortschritt verlief langsam, bis sie entdeckte, dass zwei Ermittler der Veterinärmedizinischen Fakultät der University of Pennsylvania, Gustavo Aguirre und Gregory Acland, eine erbliche Form von Blindheit untersucht hatten, die in Collies üblich war. Sie hatten betroffene und nicht betroffene Individuen gezüchtet, um die Vererbungsmuster zu ermitteln, und hatten auch Blutproben von Rassen gesammelt, die nicht die Krankheit hatten. Unglücklicherweise wussten sie wie Rine, dass sie das Gen, das die Blindheit verursacht hat, niemals finden können, bis es eine richtige Genomkarte für Hunde gibt. In der Hoffnung, dass eine solche Karte schließlich verfügbar wird, lagern und dokumentierten sie sorgfältig die riesige Sammlung von Blutproben, die sie gesammelt hatten.

Mit der Kombination von Proben und Forschungsdaten aus diesen beiden Laboren dauerte es nur ein Jahr, um eine vorläufige Karte mit den Positionen von 150 Markern auf dem Hundegenom zu erstellen. Dies ermöglichte den Wissenschaftlern zu bestimmen, dass das Gen, das die häufig bei Collies beobachtete Form der erblichen Blindheit verursacht, auf Chromosom 9 lag. Einige Jahre später isolierten sie das spezifische Gen selbst.

Zu dieser Zeit erkannten einige andere Wissenschaftler, dass Hunde der Traum eines Genetikers sein könnten. Reinrassige Rassen sind für bestimmte Merkmale stark miteinander verbunden. Reinrassige Hunde haben eine erweiterte Familiengeschichte und gut dokumentierte Genealogien, was die Suche nach Mutationen, die Krankheiten verursachen, oder von Genen, die für Größe, Form oder Fellfarbe der Hunde verantwortlich sind, erheblich vereinfacht. Innerhalb jeder Rasse gibt es jedoch ein bemerkenswertes Maß an genetischer Ähnlichkeit zwischen Individuen.

Warum ist die Ähnlichkeit zwischen Mitgliedern derselben Rasse für Genetiker wichtig? Stellen Sie sich vor, Sie versuchen ein mutiertes Gen zu finden, das für eine erbliche Störung verantwortlich ist. Wenn Sie Gruppen von Testpersonen mit sehr ähnlichen Genomen verwenden – abgesehen von der Tatsache, dass eine Gruppe die Krankheit hat und eine andere nicht -, wird das eine andere Gen deutlich hervorstechen. Vergleichen Sie dies mit der Verwendung von Gruppen von Testpersonen, die sich neben einer unterschiedlichen Krankheitsanfälligkeit auch in vielen anderen Faktoren unterscheiden. Alle diese fremden genetischen Unterschiede werden eine geräuschvolle Art von Statik ausmachen und es schwierig machen, das eine wichtige Gen zu finden, das den gesuchten Unterschied verursacht.

Warum das Hunde-Genom für Menschen wichtig ist

Es wurde auch klar, dass diese Arbeit am Hundegenom Auswirkungen auf das Verständnis des Menschen haben könnte. Hunde und Menschen teilen 95 Prozent ihrer DNA und auch einige der häufigsten Krankheiten ihrer Spezies wie Krebs, Epilepsie, Allergien, Herzkrankheiten und sogar psychische Erkrankungen wie Alzheimer, Phobien und Zwangsstörungen . Es gab jedoch immer noch Widerstand von der wissenschaftlichen Gemeinschaft, ob die Hundegenetik uns etwas Nützliches sagen würde.

Diese Skepsis verschwand schnell, nachdem das Emmanuel Mignot-Forscherteam an der Stanford University das Gen isoliert hatte, das bei Hunden Narkolepsie auslöst, angefangen mit genetischen Proben, die von betroffenen Dobermann-Schergen entnommen wurden. Narkolepsie ist eine Schlafstörung, die bewirkt, dass eine Person in einen unkontrollierbaren, unfreiwilligen Schlafzustand gerät, unabhängig davon, was sie gerade tut. Basierend auf ihrer Hunderunde isolierten diese Forscher das Narkolepsie-Gen, und dies führte zum Verständnis eines neuen molekularen Signalwegs im Schlaf. Diese Ergebnisse führten auch zu einem zunehmenden Interesse von Wissenschaftlern, die an der Humangenetik interessiert waren, und darüber hinaus, und da nun klar war, dass diese Ergebnisse zum Verständnis menschlicher genetischer Probleme beitragen könnten, standen mehr Forschungsgelder für diese Art von Arbeit zur Verfügung.

Letztendlich wurde ein nahezu vollständiges Genom des Hundes erfasst, angefangen mit dem genetischen Material eines hoch inzüchter Boxers namens Tasha. Mit einer vollständigen Karte der Hunde-DNA können nun Vergleiche angestellt werden, um die Unterschiede zwischen den Hunderassen zu bestimmen, und es können auch Vergleiche mit wilden Eckzähnen wie zeitgenössischen Wölfen und sogar ihren uralten Vorfahren gemacht werden.

Die Geschichte der Hunde entdecken

Dieses grundlegende Genom des Hundes erlaubt es uns, die Geschichte der Hunde, ihre Entwicklung und die Auswirkungen der Domestikation und der selektiven Zucht auf sie zu verfolgen. Um zu sehen, wie dies funktionieren würde, stellen Sie sich vor, dass wir (wie die meisten Wissenschaftler) annehmen, dass die ursprünglichen Vorfahren aller unserer Hunde Wölfe waren. Wenn eine Hunderasse in der fernen Vergangenheit direkt aus dem Wolf hervorgegangen ist, wäre ihre DNA sehr wolfähnlich. Wenn jedoch seit der Schaffung einer bestimmten Rasse viele Generationen und eine lange Zeitspanne vergangen sind, würden wir viele Mutationen und Unterschiede zwischen dieser moderneren Rasse und der des alten Wolfes erwarten. Dies bedeutet, dass wir einen Zeitrahmen für die Erstellung bestimmter Hunderassen erstellen können. Dies erlaubt uns auch, die Beziehung zwischen verschiedenen Hunderassen zu untersuchen.

Bei der Untersuchung der verschiedenen Mutationen bei verschiedenen Hunderassen wurde deutlich, dass es mindestens 23 Clades gibt (oder Gruppen von Hunden, basierend auf ihren körperlichen und Verhaltensmerkmalen). Des Weiteren ist nun klar, dass sich Hunderassen in zwei getrennten historischen Stadien entwickelt haben. Das frühe Stadium begann, als Hunde zum ersten Mal domestiziert wurden und die Menschen sich mit einer Art angewandter Genetik beschäftigten. Wenn eine Person einen Hund hatte, der eine besonders wünschenswerte Eigenschaft aufwies, z. B. die Fähigkeit, Schafe zu hüten, dann paarte er diesen Hund mit einem anderen, der etwas ähnliche Eigenschaften hatte, in der Hoffnung, dass er einen besseren Hütehund bekommt. Auf diese Weise entstanden die ersten Rassen des Hüttens, der Jagd und der Bewachung von Hunden. Obwohl es klare Unterschiede zwischen den verschiedenen Hunderassen gab, war das Konzept der „Rasse“ viel lockerer definiert.

Die Welt der Hunde hat sich im viktorianischen Zeitalter abrupt und für immer verändert. Mit einem besseren Verständnis der Hundezucht wurde das Gestalten von Hunden zu einem Hobby der Mittel- und Oberklasse in England. Tatsächlich waren Hunde nun etwas, das vom Menschen geformt und gestaltet werden musste, und zwar oft mehr aufgrund der körperlichen Merkmale, die das Aussehen des Hundes als die besonderen angeborenen Fähigkeiten und Verhaltensweisen bestimmten. Kennel-Clubs wurden gegründet, um Aufzeichnungen über die Zucht bestimmter Hunde zu führen und Hundeausstellungen zu überwachen, auf denen diese selektiv gezüchteten Exemplare ausgestellt und ausgewertet wurden. Dies führte zu einer Explosion neuer Rassen, wobei viele der beliebtesten Retriever, Spaniels und Begleithunde in dieser Ära auftauchten.

Die Genomkarte des Hundes hat uns auch gezeigt, wie Hunde auf der ganzen Welt unterwegs sind. Zum Beispiel liefert es Daten, die scheinen zu zeigen, dass fast alle Hunderassen, die in Amerika heimisch waren, ursprünglich aus Asien kamen und von Migranten gebracht wurden, die über eine Landbrücke reisten, die über die Beringstraße existierte. Diese ursprünglichen Rassen wurden dann durch den späteren Zustrom von Europäern, die ihre eigenen Hunderassen mitbrachten, praktisch ausgerottet.

Wo sind wir jetzt?

Viele Wissenschaftler erkennen heute den Forschungswert, den die genetische Ähnlichkeit zwischen Hund und Mensch bietet. Aus diesem Grund wird der Hund zu einem beliebten “Modell”, mit dem Ermittler ein Verständnis der Störungen des Menschen erlangen können, einschließlich psychischer Störungen wie der Alzheimer-Krankheit und Zwangsstörungen.

Trotz all dieser Jahre und dieser großen Forschungsbemühungen können Elaine Ostrander (die jetzt an den National Institutes of Health in Bethesda, Maryland ist) und ihre Mitarbeiter immer noch durch Hundeausstellungen streifen und nach relativ seltenen Hunderassen suchen deren DNA im Hunde-Genomprojekt nicht ausreichend vertreten ist. Sie fordert immer noch Proben von genetischem Material an (das jetzt durch einfaches Abwischen des Mundes des Hundes erhalten werden kann). Auf diese Weise entwickelt sich unser Verständnis der genetischen Karte von Hunden ständig weiter und wird genauer.

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