Inbreeding je rozmnožování z páření dvou geneticky příbuzných rodičů. Inbreeding má za následek zvýšenou homozygozitu, která může zvýšit pravděpodobnost ovlivnění potomstva recesivními nebo škodlivými znaky. To obecně vede ke snížené kondici populace, která se nazývá inbreeding depression.
Chovatelé hospodářských zvířat často praktikují selektivní šlechtění, aby eliminovali nežádoucí charakteristiky v rámci populace, což je také spojeno s utracením toho, co je považováno za nevhodné potomstvo, zejména když se snaží vytvořit nový a žádoucí znak v populaci.
Inbreeding může mít za následek daleko vyšší fenotypovou expresi škodlivých recesivních genů v populaci, než by se normálně očekávalo. V důsledku toho se u inbredních jedinců první generace s větší pravděpodobností projeví tělesné a zdravotní vady, včetně:
Přirozený výběr pracuje na odstranění jedinců s výše uvedenými typy znaků z genofondu. Proto se mnohem více jedinců v první generaci příbuzenského křížení nikdy nedožije rozmnožení. V průběhu času, s izolací, jako je populační úzký profil způsobený účelovým (asortativním) křížením nebo přirozenými environmentálními stresy, jsou škodlivé dědičné znaky utraceny.
Ostrovní druhy jsou často velmi inbrední, protože jejich izolace od větší skupiny na pevnině umožňuje přirozený výběr, který působí na jejich populaci. Tento typ izolace může mít za následek vznik rasy nebo dokonce speciace, protože příbuzenské křížení nejprve odstraňuje mnoho škodlivých genů a umožňuje expresi genů, které umožňují populaci přizpůsobit se ekosystému. Jak se adaptace stává výraznější, nový druh nebo rasa vyzařuje od svého vstupu do nového prostoru, nebo vymírá, pokud se nedokáže přizpůsobit a hlavně rozmnožovat.
Snížená genetická rozmanitost, která vyplývá z příbuzenského křížení, může znamenat, že se druh nemusí umět přizpůsobit změnám podmínek prostředí. Každý jedinec bude mít podobný imunitní systém, protože imunitní systém je založen na genetice. Pokud se druh stane ohroženým, může populace klesnout pod minimum, takže nucené křížení mezi zbývajícími zvířaty bude mít za následek vyhynutí.
Přírodní chovy zahrnují příbuzenské křížení z nutnosti a většina zvířat migruje jen v případě nutnosti. V mnoha případech je nejbližším dostupným druhem matka, sestra, babička, otec, dědeček… Ve všech případech představuje prostředí stres, aby byli z populace odstraněni ti jedinci, kteří nemohou přežít kvůli nemoci.
Existoval předpoklad, že volně žijící populace se nemnoží; to není to, co je pozorováno v některých případech ve volné přírodě. Nicméně u druhů, jako jsou koně, zvířata ve volné přírodě nebo v divokých podmínkách často zahánějí mláďata obou pohlaví, považovaná za mechanismus, kterým se druh instinktivně vyhýbá některým genetickým důsledkům příbuzenského křížení. Obecně platí, že mnoho druhů savců včetně nejbližších příbuzných primátů se vyhýbá blízkému příbuzenskému křížení možná kvůli škodlivým účinkům.
Gepard byl kdysi redukován nemocí, omezením přirozeného prostředí, nadměrným lovem kořisti a konkurencí jiných predátorů na velmi malý počet jedinců. Všichni gepardi nyní pocházejí z tohoto velmi malého genofondu. Pokud by se objevil virus, na který žádný z gepardů nemá rezistenci, je vždy možné vyhynutí. V současné době je nebezpečným virem kočičí infekční peritonitida, která má výskyt onemocnění u domácích koček od 1%-5%; v populaci gepardů se pohybuje mezi 50% až 60%. Gepard je také známý, navzdory svému malému genofondu, pro málo genetických onemocnění.
U lachtana jihoamerického panovaly obavy, že nedávné populační krachy sníží genetickou rozmanitost. Historická analýza ukázala, že populační expanze z pouhých dvou matrilineárních linií byla zodpovědná za většinu jedinců v populaci. I tak ale rozmanitost v rámci linií umožnila velké odchylky v genofondu, které mohou pomoci ochránit lachtana jihoamerického před vyhynutím.
U lvů jsou pýchy často následovány příbuznými samci v mládeneckých skupinách. Když dominantní samec je zabit nebo odehnán jedním z těchto mládenců, může být otec nahrazen svým synem. Neexistuje žádný mechanismus, jak zabránit příbuzenskému křížení nebo zajistit křížení. U pých je většina lvic příbuzná jedna s druhou. Pokud je více než jeden dominantní samec, skupina alfa samců je obvykle příbuzná. Dvě linie jsou pak „liniově šlechtěny“. Také u některých populací, jako jsou lvi kráteroví, je známo, že došlo k populačnímu zúžení. Výzkumníci zjistili mnohem větší genetickou heterozygozitu, než se očekávalo. Ve skutečnosti jsou predátoři známí nízkým genetickým rozptylem spolu s většinou horní části tropických úrovní ekosystému. Navíc alfa samci dvou sousedních pých mohou být potenciálně ze stejného vrhu; jeden bratr může získat vedoucí postavení nad pýchou druhého a následně se pářit se svými „neteřemi“ nebo bratranci. Nicméně zabití mláďat jiného samce po převzetí umožňuje, aby nový vybraný genový komplement příchozího alfa samce zvítězil nad předchozím samcem. Pro lvy jsou naplánovány genetické testy, které mají určit jejich genetickou rozmanitost. Předběžné studie ukazují výsledky, které neodpovídají outcrossingovému paradigmatu založenému na individuálním prostředí zkoumaných skupin.
Typické procentuální podíly koeficientů příbuzenského křížení jsou následující, za předpokladu, že nedošlo k předchozímu příbuzenskému křížení mezi žádnými rodiči:
K určení obecné genetické vzdálenosti mezi příbuznými násobením dvěma lze použít příbuzenský výpočet, protože u každého potomstva by existovalo riziko 1 ku 2, že by skutečně zdědilo identické alely od obou rodičů.
Například vztah rodiče/dítěte nebo sourozence/sourozence má 50% identickou genetiku.
POZNÁMKA: U sourozenců není stupeň genetického vztahu automatických 50% jako u rodičů a jejich dětí, ale pohybuje se od 100% v jednom extrému, jako v případě jednovaječných dvojčat (která se samozřejmě nemohou pářit, protože jsou stejného pohlaví), až po nadmíru nepravděpodobné 0%. Jinými slovy, sourozenci sdílejí v průměru 50% svých genů, ale na rozdíl od 50% poměru mezi rodiči a dětmi se skutečný poměr mezi sourozenci v daném případě může lišit.
Intenzivní forma příbuzenského křížení, kdy je jedinec S spářen se svou dcerou D1, vnučkou D2 a tak dále, aby se maximalizovalo procento genů S v potomstvu. D3 by měla 87,5% jeho genů, zatímco D4 by měla 93,75%.
Chov u domácích zvířat je především assortativní šlechtění (viz selektivní šlechtění). Bez třídění jedinců podle znaku by nebylo možné plemeno založit, ani odstranit špatný genetický materiál.
Homozygozita je případ, kdy se podobné nebo identické alely spojí a vyjádří znak, který není jinak vyjádřen (recesivita). Inbreeding, prostřednictvím homozygozity, odhaluje recesivní alely. Inbreeding se používá k odhalení škodlivých recesivních alel, které pak mohou být eliminovány prostřednictvím assortativního šlechtění nebo utracením.
Inbreeding používají chovatelé domácích zvířat k fixaci žádoucích genetických znaků v rámci populace nebo k pokusu o odstranění škodlivých znaků tím, že umožní jejich fenotypické projevy z genotypů. Inbreeding je definován jako využití blízkých příbuzných pro chov, jako je matka na syna, otec na dceru, bratr na sestru.
Chovatelé musí vyhubit jedince s potlačeným chovem nezpůsobilých jedinců a/nebo jedince, kteří vykazují buď homozygozitu, nebo heterozygozitu u chorob genetického původu. Problematika náhodných chovatelů, kteří se chovají nezodpovědně, je diskutována v následujícím citátu o skotu:
Mezitím produkce mléka na krávu na laktaci vzrostla od roku 1978 do roku 1998 u holštýnského plemene ze 17 444 lbs na 25 013 lbs. Průměrné hodnoty chovu mléka holštýnských krav se v tomto období zvýšily o 4 829 lbs. Vysoce produktivní krávy jsou stále obtížněji šlechtitelné a jsou vystaveny vyšším zdravotním nákladům než krávy s nižší genetickou hodnotou pro produkci (Cassell, 2001).
Intenzivní selekce pro vyšší výnos zvýšila vztahy mezi zvířaty v rámci plemene a zvýšila míru příležitostného příbuzenského křížení.
Mnoho znaků, které ovlivňují výnosnost kříženců moderních mléčných plemen, nebylo v navržených experimentech zkoumáno. Veškerý výzkum křížení severoamerických plemen a kmenů je skutečně velmi zastaralý (McAllister, 2001), pokud vůbec existuje.
Linebreeding je forma příbuzenského křížení. Neexistuje žádný jasný rozdíl mezi těmito dvěma pojmy, ale linebreeding může zahrnovat křížení mezi jedinci a jejich potomky nebo dvěma bratranci. Tato metoda může být použita ke zvýšení podílu konkrétního zvířete na populaci. Zatímco linebreeding je méně pravděpodobné, že způsobí problémy v první generaci než inbreeding, v průběhu času může linebreeding snížit genetickou rozmanitost populace a způsobit problémy spojené s příliš malým genepoolem, který může zahrnovat zvýšenou prevalenci genetických poruch a inbreeding deprese.[citace nutná]
Outcrossing je případ křížení dvou nepříbuzných jedinců za účelem produkce potomstva. Při outcrossingu, pokud neexistuje ověřitelná genetická informace, lze zjistit, že všichni jedinci jsou vzdáleně příbuzní s prastarým původcem. Pokud se tento znak přenáší do celé populace, mohou mít tuto vlastnost všichni jedinci. Tomu se říká zakladatelský efekt. U dobře zavedených plemen, která jsou běžně chována, je přítomen velký genofond. Například v roce 2004 bylo registrováno přes 18 000 perských koček. Možnost úplného outcrossu existuje, pokud mezi jedinci neexistují žádné bariéry pro rozmnožování. Není tomu tak však vždy a dochází k určité formě vzdáleného linebreedingu. Opět je na asortativním chovateli, aby věděl, jaké znaky pozitivní i negativní existují v rámci rozmanitosti jednoho chovu. Tato rozmanitost genetické exprese, a to i v rámci blízkých příbuzných, zvyšuje variabilitu a rozmanitost životaschopné populace.
Systematické příbuzenské křížení a udržování inbredních kmenů laboratorních myší a potkanů má velký význam pro biomedicínský výzkum. příbuzenské křížení zaručuje konzistentní a jednotný zvířecí model pro pokusné účely a umožňuje genetické studie u kongenních a knock-out zvířat. Použití inbredních kmenů je důležité také pro genetické studie na zvířecích modelech, například pro odlišení genetických vlivů od vlivů na životní prostředí.
V přehledu 48 studií o dětech mezi bratranci a sestřenicemi byla většina dětí narozených bratrancům a sestřenicím zdravá v rozporu s všeobecným vnímáním, vrozené vady představovaly 4 % narozených u příbuzných párů oproti 2 % u běžné populace. Inbreeding po mnoho generací však rizika zvyšuje. Potomci příbuzných vztahů jsou vystaveni většímu riziku určitých genetických poruch. Autozomálně recesivní poruchy se vyskytují u jedinců, kteří jsou homozygotní pro určitou recesivní genovou mutaci. To znamená, že jsou nositeli dvou kopií stejného genu (alely). S výjimkou určitých vzácných okolností (nové mutace nebo uniparentální porucha) budou oba rodiče jedince s takovou poruchou nositeli genu. Takoví nositelé nejsou ovlivněni a nebudou vykazovat žádné známky toho, že jsou nositeli, a tak si nemusí být vědomi toho, že jsou nositeli mutovaného genu. Vzhledem k tomu, že příbuzní sdílejí část svých genů, je mnohem pravděpodobnější, že příbuzní rodiče budou nositeli stejného autozomálně recesivního genu, a proto jsou jejich děti vystaveny vyššímu riziku autozomálně recesivní poruchy. Míra, do jaké se riziko zvyšuje, závisí na stupni genetického vztahu mezi rodiči; riziko je tedy větší v případě pářících vztahů, kdy jsou rodiče blízkými příbuznými, ale u vztahů mezi vzdálenějšími příbuznými, jako je druhý bratranec a sestřenice, je riziko nižší (i když stále větší než u běžné populace). Studie z roku 1994 zjistila, že potomci prvních bratranců v Pákistánu vykazují o
1% až 4% vyšší míru nemocnosti než u potomků nepříbuzných párů. Dále však uvedli, že toto číslo je významně nadsazeno sociodemografickými proměnnými.
Zákazy příbuzenského křížení
Pro splnění pokynů Psychology Wiki’sstyle a v souladu s našimi zásadami ohledně NPOV a ověřitelnosti, prosím poskytněte příslušné citace a/nebo poznámky pod čarou.
Tabu incestu diskutovalo mnoho sociálních vědců. Jak dokládají antropologové, toto tabu existuje ve většině kultur. Jelikož příbuzenské křížení v rámci první generace často vyvolává projev recesivních rysů, zákaz byl diskutován jako možná funkční odpověď na požadavek na utracení těch, kteří se narodili deformovaní, nebo s nežádoucími rysy.[citace nutná] Někteří biologové jako Charles Davenport obhajovali tradiční formy asortativního křížení, tj. eugeniky, aby vytvořili lepší „lidskou populaci“.
Někteří hinduisté se řídí systémem Gotra, který předepisuje zákaz sňatků mezi příbuznými na základě jména spojeného s příbuznými z otcovy strany, aby se zabránilo příbuzenskému křížení [nutná citace]. Přímé příbuzenské křížení je zakázáno i v islámu, jak je popsáno v Koránu (kapitola 4, verš 23).
Rodinné vztahy královské rodiny jsou obvykle velmi dobře známé, což vede pozorovatele k názoru, že královská rodina je vysoce inbrední, ale často jsou srovnatelné s mnoha etnickými skupinami, kde nejsou vztahy také medializovány.[citace nutná] Královské sňatky byly často praktikovány k ochraně majetku, bohatství a postavení.
Mezi genetickými populacemi, které jsou izolované, jsou možnosti exogamie omezené. Izolace může být geografická, což vede k příbuzenskému křížení mezi lidmi v odlehlých horských údolích. Nebo může být izolace sociální, vyvolaná nedostatkem vhodných partnerů, jako jsou protestantské princezny pro protestantské královské dědice, v takovém případě je příbuzenské křížení žádoucí. Od pozdního středověku je to městská střední třída, která měla nejširší příležitost k příbuzenskému křížení a nejmenší touhu po příbuzenském křížení.[citace nutná]
Některé příbuzenské křížení může zvýšit plodnost
Nedávná studie, kterou na Islandu provedla genetická společnost deCODE a kterou zveřejnil časopis Science, zjistila, že bratranci ze třetích zemí mají více dětí a vnoučat, což naznačuje, že „navzdory skutečnosti, že spojení dvou alel recesivního znaku může být špatné, ve spojení relativně blízce příbuzných lidí zjevně existuje nějaká biologická moudrost“. Po stovky let bylo příbuzenské křížení na Islandu historicky nevyhnutelné kvůli jeho tehdy nepatrné a izolované populaci.