آشنایی با همخوني گاوهاي شيري

جفت كردن گونه هاي خويشاوند همخوني ناميده مي شود. گونه هاي جديد حيوانات شيرده كه از طريق تلقيح مصنوعي و يا جفت گيري طبيعي توليد شده اند، وارث برخي از تركيبات ژنتيكي از هريك از والدين خود مي باشند. اگر والدين خويشاوند باشند، برخي از ژن هاي منتقل شده به نتاج توسط هريك از والدين درواقع نمونه يكسان ژن هايي است كه در اجدادشان نيز يافت شده است. اجدادي كه درواقع خويشاوندي والدين را سبب شده اند. اگر رابطه ژن هاي والدين افزايش پيدا كند، احتمال اينكه جفت هاي ژني در نتاج، نمونه يكساني از ژن هاي موجود در اجداد يك نسل قبل خود باشند، افزايش پيدا مي كند. يك چنين ژن هايي را ژن هاي يكسان وراثتي مي نامند.

حد نهايي در همخوني، جفت كردن حيوان با خودش است. اين فرآيند در بسياري از گونه هاي حيواني امكان پذير است، زيرا هرگونه، قادر به توليد سلول هاي جنسي نر و ماده مي باشد. فرض كنيد كه يك گياه داراي ژنوتيپ Bb در برخي از بخش هاي ساختمان كرومزومي خود مي باشد. به دليل اينكه سلول هاي جنسي نيمي از مواد ژنتيكي گياه را دربر دارد، نيمي از تمام سلول هاي جنسي حامل B و نيمي حامل b براي سلول هاي نر و ماده مي باشند. اگر گياه خودلقاحي داشته باشد، نتاج BB، Bb و يا bb در نسبت هاي ۱:۲:۱ خواهد بود. هر گونه BB براي آلل B هموزايگوس ناميده مي شود.
در حاليكه گونه هاي bb براي آلل b هموزايگوس هستند. گونه هاي Bb به علت اينكه در مواد ژنتيكي خود، حاصل B و b مي باشند، هتروزايگوس ناميده مي شوند. اگر نتاج يك گياه خودلقاح، خود نيز خودلقاح شود، تنها نتاج BB از گونه هاي BB و نتاج Bb از گونه  هاي bb حاصل مي شوند. گونه هاي Bb دوباره BB، Bb و bb را در نسبت هاي ۱:۲:۱ توليد خواهند كرد. اين روند كه در نسل هاي متعدد ادامه داشته است، براي افزايش فراواني گونه هاي BB و bb (هموزايگوس) و كاهش تعداد گونه هاي Bb در هرنسل به نصف تعداد، ادامه خواهد يافت. خود لقاحي در پستانداران همچون گاوهاي شيري امكان پذير نمي باشد. اما در فرآيندي مشابه (ذكر شده در بالا) به نام همخوني افزايش فراواني هموزايگوسي و كاهش فراواني هتروزايگوسي در تمام گونه ها رخ مي دهد.

همخوني، فراواني ژني كه در واقع تعداد كلي ژن هاي B و b در يك جمعيت مي باشد را تغيير نمي دهد. همخوني تنها آرايش و تركيب آن دسته از ژن ها در جفت هاي BB، Bb و يا bb را تغيير مي دهد. اگر برخي از آن تركيبات نابارور باشند، يك فرآيند گزينشي رخ خواهد داد كه فراواني ژني را تغيير مي دهد.

انجام عمل همخوني در گاو هاي شيري:
حيوان هاي همخون در مقايسه با حيوانات غيرهمخون، در موقعيت هاي كرومزومي بيشتري هموزايگوس مي شوند. نكته مثبت اين قضيه (همخوني) اين است كه نوع ارثي اسپرم يا سلول هاي تخمك در گونه هاي همخون، از گونه هاي غيرهمخون بيشتر قابل پيش بيني است. گونه هاي BB يا bb تنها قادر به توليد اسپرم و سلول هاي تخمك B يا b هستند. هتروزايگوت Bb تنها قادر به توليد توليد اسپرم و تخمك B يا b مي باشد. اگر حيوان همخون، غالب باشد و اين غالبيت را با قاعده منتقل كرده باشد، نكات مثبت و فوايد آن غيرقابل انكار است.

همخوني همچنين مي تواند براي پاكسازي يك دسته دامي داراي ژن هاي نامطلوب (مضر) نهفته و مغلوب به كار رود. وقتي اين ژن هاي نامطلوب در حالت همزايگوس (bb) ديده مي شوند، شرايط اغلب بسيار مهلك است. اين ميزان مهلكي ممكن است خيلي زود در مراحل رشد جنيني آغاز شود، امري كه در واقع شكستي براي پرورش دهندگان گاو شيري محسوب مي شود. اگر ژن ها خيلي خطرناك نباشند (نيمه كشنده Semi lethal) و حيوان زنده بماند، بازهم در مجموع بي ثمر خواهد بود و هيچ سودي دربر نخواهد داشت. بيشتر گونه هاي حيواني (بخصوص گاو هاي شيري و حتي انسان ها) حامل ميزان كمتري ژن هاي كشنده يا نيمه كشنده نهفته در حالت هتروزايگوس (Bb) مي باشند.

همخوني، با افزايش فراواني گونه هاي هموزايگوس (bb يا BB)، باعث برداشته شدن پوشش محافظ ژن غالب بي خطر مي شود و نتاج را بيشتر در معرض تركيب كشنده و خطرناك ژن هاي bb قرار مي دهد. براي گاوهاي شيري، همخوني سوددهي افرادي از حيوانات را كاهش مي دهد كه اين امر براي بيشتر توليدكنندگان غيرقابل قبول است.

نكات منفي و همخوني حيوانات، آن چنان از مزاياي آن بيشتر بوده است كه واژه <بحران همخوني> نيز به ميان آمده است. جدول شماره ۱ نشان دهنده بحران همخوني در طول عمر و ويژگي هاي شيردهي هر گونه از گاوهاي هلشتاين مي باشد. (براساس تحقيقات Smith و همكارانش از دانشگاه ويرجنيا). اين تغييرات بر اساس هر %۱ افزايش در همخوني، نشان داده شده اند. اين به اين معناست كه جفت گيري اي كه %۲۵/۶ همخوني ايجاد مي كند،
۱۵۰$ = ۲۵/۶   ۲۴$
خسارت دربر خواهد داشت. توجه كنيد كه بجز ناحيه سلول هاي سوماتيك (Somatic cell)، جايي كه ظاهراً همخوني هيچ اثري ندارد، تمام عواقب و پيامدهاي همخوني در جدول شماره ۱، نامطلوب و مضر هستند. سن در اولين آبستني افزايش پيدا مي كند، طول عمر مفيد كاهش پيدا مي كند و فاصله بين اولين گوساله زايي در گاوهاي همخون افزايش مي يابد.

آشنایی با همخوني گاوهاي شيري
برخي از تغييرات در اين جدول بيشتر از موارد تخمين زده شده در كتاب ها و مقالات مي باشند.
جدول اثر همخوني بر طول عمر و ميزان شيردهي هر گاو در گاو هاي هلشتاين
ويژگي ………………………………………….. …………………بحران همخوني هر %۱ افزايش در همخوني
درآمد خالص طول عمر (به دلار)………………………………..,۲۴-
سن در اولين آبستني ………………………………………..,۳۶ +
روزهاي عمر مفيد (سودمند)……………………………… …..,۱۳-
طول عمر توليد كلي شير ………………………………………,۷۹۰-
طول عمر توليد كلي چربي ……………………………………..,۲۹-
طول عمر توليد كلي پروتئين …………………………………..,۲۵-
توليد شير اولين شيردهي …………………………………….,۸۲-
توليد چربي اولين شيردهي …………………………………..,۳-
توليد پروتئين اولين شيردهي …………………………………,۳-
ميانگين منبع سلول هاي سوماتيك اولين شيردهي ……….,۰۰۴/۰-
فاصله اولين گوساله زايي……………………… ………………,۲۶/۰+

همخوني در جمعيت گاوهاي شيري امروزي:
ترجيح و انتخاب براي توليد بيشتر و همچنين بهبود گونه هاي گاو شيري، تنوع ژنتيكي را كاهش داده است. تنوع حذف شده، شامل ژن هاي نامطلوب، براي بهبود ويژگي هاي مورد انتخاب ما هستند كه البته اين هدف ماست. امروزه تعداد محدودي از حيوانات در هر همخوني نقش پراثري را بعنوان والدين ايفا مي كنند. ويگانس و همكارانش (Wiggans, et al) متوسط همخوني در گاو هاي Ayrshire را %۷/۴، در گاوهاي Guernsey %۳، در گاوهاي Holestein %۶/۲، در گاوهاي Jersey %۳/۳ و و در گونه Brown Swiss %۳ بوده است. آيا اين آمار و ارقام هشدار دهنده هستند؟ مسئله بحراني و حساس اين است كه آيا گاوهاي شيري همخون تحت شرايط مديريتي و كنترلي امروز كارآمد هستند و آيا اين ميزان كارآيي با تنوع ژنتيكي كمتر در كل جمعيت دامي به مخاطره مي افتد يا نه؟ گاوهاي امروزي نسبت به اجداد خود از همخوني بيشتري برخوردارند اما آيا از سودمندي بيشتري نيز برخوردارند؟ گفتن اينكه درجات فعلي همخوني هشدار دهنده مي باشد، آنچنان هم درست و دقيق نيست.

بر طبق مطالعاتي كه در سال ۱۹۹۶ توسط يانگ و سيكورا انجام شد، تغييرات همخوني گاوهاي هولشتاين در طول قرن بيستم، مورد بررسي قرار گرفت. گاوهاي هولشتاين ابتدا در سال ۱۸۸۴ به آمريكا صادر شدند. مطالعات يانگ و سيكورا نشان داد كه گاوهاي هولشتاين امروزي %۵ نسبت به تاريخ اصلي ورود، همخون بوده اند. رابطه ميانگين <درصد ژن هاي مشترك بين دو حيوان> از حدود %۴/۳ در سال ۱۹۲۸ به تقريباً %۱۰ (دو برابر ميانگين ارزش همخوني %۵) در سال ۱۹۹۰ افزايش يافته است. اين رابطه افزايش يافته نشان دهنده آثار و پيامدهاي انتخاب گاوهايي با سوددهي و كارآمدي بيشتر است. همچنين منعكس كننده، كاهشي در منشاء ژنتيكي مي باشد. يانگ و سيكورا گزارش دادند كه Pawnee Farm Arlinda Chief و Round Oak Rag Apple Elevation مسئول جداسازي تقريباً ۴/۱ ژن هاي گاوهاي هلشتاين در سال ۱۹۹۰ بوده اند. اصل و نسب گاو هلشتاين بدون هريك از اين دو رئيس در اولين ۶ يا ۸ نسل، اغلب محصول تصميمات غيرعادي اصلاح نژادي هستند.

پيامدهاي همخوني:
. اكثر پرورش دهندگان گاو شيري، از جفتگيري يك پدر با دختر خود اجتناب مي كنند و خيلي ها تشخيص داده اند كه گاو نر حاصل از تلقيح مصنوعي نبايد با دختران پدرش جفتگيري كند. به هر حال تشخيص جفتگيري يك گاو نر با دختر برادر ناتني اش مشكل تر است. براي نمونه در گاوهاي هلشتاين، جفتگيري دختران Mattie با پسر ديگر Mascot مثل Javlin، حدوداً %۲۵/۶ همخحوني توليد مي كند.

پرورش دهندگان گاو شيري ممكن است يك چنين جفتگيري هايي را انجام دهند، زيرا آنها رابطه بين Mattie و Javlin را تشخيص نمي دهند. اسامي كوتاه NAAB چيز زيادي راجع به اصل و نسب را نمايان نمي كند!

ما انتظار داريم كه يك گوسفند Javlin از يك دختر Mattie (%۲۵/۶ همخون) در مقايسه با يك گوسفند همخون با مزاياي يكسان، ۱۵۰ دلار درآمد خالص طول عمر از دست دهد. آيا چنين جفت گيري اي بايد انجام شود؟ طبق تمام تصميمات مربوط به همخوني پاسخ مي تواند بيش از يك مورد باشد. (بيشتر از يك پاسخ مي توانيم داشته باشيم).

آيا گاو نرِ دور جفتي (Outcross) يافت مي شود كه ارزش و مزيت ژنتيكي اش به اندازه كافي براي فرزند بالا باشد كه بتواند نسبت به فرزند يك جفت گيري همخون بهتر عمل كند؟ اگر ما مقايسه را برروي PTA شير، بجاي درآمد خالص طول عمر انجام دهيم، مسئله روشن تر خواهد بود. يك جفت گيري با Javlin، اولين شيردهي را تا بيش از lbs ۵۰۰ كاهش مي دهد. اين بدين معناست كه يك پدر جايگزين مي تواند حدود lbs ۵۰۰ تأثير داشته باشد. همچنين PTA شير نسبت به Javlin پائين تر باشد. به شرطي كه او هيچ همخوني اي در جفت گيري توليد نكند.

در كه در بهار سال ۱۹۹۸ صورت گرفت، Javlin براي ۲۳۷۴+ بود. يك گاو نر غير خويشاوند با دختر Mattie، مي توانست به كميِ ۱۸۶۱+ در PTA شير و به اندازه مساوي با Javlin در اولين شيردهي ترقي كند. اگر فقط پدرهاي غيرخويشاوند، در توليد پائين تر از اين باشند، اجتناب از همخوني در واقع هزينه بيشتري را در خواهد داشت، چه بسا كه شكست در پيشرفت ژنتيكي نسبت به بحران همخوني، ضرر بيشتري را متحمل مي شود. جستجو براي مناسب ترين جفت گيري، نبايد به گاوهاي غيرخويشاوند (نامرتبط) محدود شود. گاوهاي نر رده بالا كه گاو ماده با آنها خويشاوند است نيز بايد مورد بررسي و توجه قرار گيرند.
در اجرا و اداره يك برنامه همخوني، بايد مراقب آثار همخوني بود، هميشه در نظر باشيد كه درجه همخوني، ميزان بازدهي و كارآمدي حيوان را مشخص مي كند. علاوه براين، همخوني فقط امتياز ژنتيكي افزايشي را كاهش مي دهد. فقدان همخوني به امتياز ژنتيكي نمي افزايد.
پرورش دهندگان نبايد از استفاده از بهترين پسرهاي يك گاو نر مشخص، اجتناب كنند، چراكه گاو نر نتاج ماده نيز در گله دارد. برخي آميزش هاي گاوهاي نر با ماده در يك گله ممكن است، همخوني بيشتري را توليد كند، بايد از جفت گيري هايي كه مقدار قابل توجهي از همخوني را توليد مي كنند، اجتناب كرد. تا اينكه بخواهيد گاو نر را از برنامه همخوني حذف كنيد.

شناسايي امري ضروري است:
همخوني غيرقابل اجتناب است مگر اينكه اصل و نسب گاو ماده اي كه قرار است باردار شود، بطور كلي مشخص و شناخته شده باشد. جفت گيري هاي خيلي نزديك درصورتي رخ مي دهد كه هويت نامشخص باشد. اما بيشتر زيان همخوني از اجداد مشترك سه نسل گذشته يا بيشتر در يك تبار حاصل مي شود. بيشتر از يك جد مشترك مي تواند باعث همخوني شود. اين بدين معناست كه اطلاعات كامل راجع به تبار تا ۴ تا ۵ نسل گذشته مورد نياز است تا بتوان همخوني را كنترل و مديريت كرد.

امتيازات ارزشمند داشتن يك گاو ثبت شده در طي سال ها، توانايي انتخاب يك زوج براي او در شرايط مشخص و با ميزان همخوني كنترل شده را به شما خواهد داد.

حيوانات ناخالص، مخصوصاً تعداد روزافزون حيوانات فاقد اطلاعات و داده هاي كامل تباري در گله هاي بزرگ گاو شيري، مربوط به چندين نسل گذشته مي باشند. اگر هم بتوان يك شجرنامه كامل حيوان ناخالص را با استفاده از DHI ثبت شده پرورش داد، اطلاعات هنوز كامل نيست، مگر اينكه از يك نوع برنامه كامپيوتري جفت گيري استفاده شود.

مشاهده كرديم كه اطلاعات كامل تباري مربوط به چندين نسل چقدر در مطالعات همخوني Smith و همكارانش مهم بود. در اين كار ما آثار همخوني را بطور جداگانه در گاوهايي از گله هاي ثبت شده و گله هاي اصلاح نژاد شده بررسي كرديم. بحران همخوني به ازاي هر %۱ افزايش در همخوني در گله هاي ثبت شده، بالغ بر ۲۴ دلار هرينه داشته است، اما در حيوانات اصلاح نژاد شده، به ازاي هر %۱ افزايش در همخوني، كمتر از ۱۰ دلار هزينه دربر داشته است. براي اولين شيردهي در گاوهاي ثبت شده lbs ۸۲ بحران همخوني داشته اند. درحاليكه در گاوهاي اصلاح نژاد شده فقط lbs ۳۵ بوده است.

آيا ژن ها در گاوهاي اصلاح نژاد شده متفاوت با ژن هاي گاوهاي ثبت شده عمل مي كنند؟
همخوني درگله هاي اصلاح نژاد شده به علت فقدان اجداد شناخته شده در تباري شناخته شده، احتمالاً بيشتر از مقدار تخميني مي باشد. ضريب تخميني همخوني در گاوهاي ثبت شده ۳ برابر بيشتر از گاوهاي اصلاح نژاد شده است. اگر ما نتوانيم همخوني را در يك جفت گيري، به علت داده هاي محدود تباري تخمين بزنيم، همخوني غيرقابل اجتناب و كنترل خواهد بود و هزينه ها نيز بسيار غيرقابل پيش بيني خواهند بود.

جمع بندي:
در شرايطي كه خويشاوندي ميان حيوانات در نژادهاي شيري افزايش مي يابد، اجتناب از همخوني مشكل تر خواهد بود. افزايش خويشاوندي، نتيجه طبيعي استفاده كردن، تنها از تعداد كمي پدر در يك برنامه همخوني AI مي باشد. همخوني قابل اجتناب است، اما نه به قيمت فدا كردن رشد و پيشرفت در برابر بهره وري و بازدهي روزافزون.در بهترين روش ها براي كنترل همخوني، پدري را با بالاترين مزايا و ارزش هاي ژنتيكي سازگار با همخوني را در جفت گيري هاي خاص انتخاب مي كنند تا اينكه بخواهند از همخوني تا حد امكان اجتناب كنند. اطلاعات و داده هاي كامل و دقيق راجع به گاوهاي ماده اي كه قرار است جفت گيري شوند و پدراني كه به عنوان زوج عمل مي كنند، مهم ترين و ضروري ترين بخش در چنين تصميماتي براي انجام جفت گيري خواهد بود.