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萨摩英美2系的区别
宝宝是博美 发表于: 2007-6-12 16:14 来源:
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萨摩英美2系的区别
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本帖最后由 宝宝是博美 于 2007-6-12 16:22 编辑
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宝宝是博美 at 2007-6-12 16:15:56
自从基因一词在20世纪初进入科学家的词汇表以来,它不仅是生物学家最为常用的词汇之一,也成为当今普通大众最为熟悉的科学术语之一。随着遗传学和分子生物学的进步,人们不仅知道了基因的化学性质——DNA序列,而且还认识到了基因的功能——编码蛋白质的氨基酸序列。由此,逐渐形成了一种广为流行的“基因决定论”:生命的各种性质和活动都是受基因控制的,甚至人类的精神活动也在基因的控制之下。不久前,芬兰赫尔辛基大学和瑞典卡罗林斯卡医学院的研究人员在某些患有诵读困难的病人中,发现了一种名为“DYXC1”的基因发生了突变。也就是说,人类的阅读可能受到这种“DYXC1”基因的控制。不可否认,基因对生命具有非常重要的作用,基因的异常通常就会导致生命的异常。但是,作为开放的复杂系统,生命活动从来就不是由一种因素就能完全决定的。当前越来越多的证据,正在向“基因决定论”挑战。科学家正在以一种全新的视野来理解生命现象。
不再是“垃圾”
随着基因组研究的深入,人们发现,在多细胞真核生物的基因组中,基因仅是其全部DNA序列的一小部分。在人类基因组中,全部基因序列只占基因组的2%左右。基因组内的非基因序列曾一度被研究者称为“垃圾DNA”(junk DNA)。这些“垃圾DNA”中至少有一半是重复序列。过去一直认为这些重复序列没有功能,只是一些自私的DNA序列,热衷于自我扩张。但近年来的研究表明,重复序列在生命活动中有着重要的作用。
真核生物的染色体通常都是线状的,其末端由一段重复序列构成,称为端粒。端粒在染色体的稳定和控制细胞的寿命方面都起着关键的作用,还有可能涉及癌症的发生。在肿瘤细胞中,参与端粒复制的端粒酶具有异常的活性;如果用化合物抑制肿瘤细胞内的端粒酶活性,就有可能杀死肿瘤细胞。目前许多制药公司正在开发作为抗癌药物的端粒酶抑制剂。
在基因组的重复序列中有一个大家族,被称为Alu家族。每一个Alu片段大约有300个核苷酸。在人类基因组中,大约有140万个Alu序列,占整个基因组的10%。随着人类基因组全序列的测定,研究者对Alu家族的性质有了深入的了解。人们发现,Alu片段在过去的3000万年间快速而大量地富集于基因组GC碱基含量高的区域内,比GC贫乏区的Alu片段含量高13倍。有趣的是,GC富集的区域内基因的密度也比GC贫乏区大。显然,Alu序列与基因在基因组中的进化可能有某种相关性。2003年5月,以色列科学家在美国《科学》周刊上发表了他们的研究结果,揭示出Alu片段在基因剪接(splicing)过程中插入到完整的mRNA中的分子机理,表明重复序列在进化过程中可以用来帮助形成新基因。
不需要“序列”的遗传
随便打开一本经典遗传学教科书,里面都明确写着:遗传的分子基础是核酸,生命的遗传信息储存在核酸的碱基序列上。然而,随着“表观遗传学”(epigenetics)的兴起和有关研究工作的进展,这种经典的遗传观念正面临着巨大的挑战。
从遗传学的角度来看,同卵双生的孪生子具有完全相同的基因组。如果这两个孪生子在同样的环境下成长,从逻辑上说,俩人的气质和体质应该非常相似。但研究者发现,一些孪生子的情况并不符合预期的理论,往往在长大成人后出现性格、健康方面的很大差异。这种反常现象长期困扰着遗传学家。现在科学家们发现,可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰,这种改变不仅可以影响个体的发育,而且还可以遗传下去。因此,这类变异被称为“表观遗传修饰”,并被认为是导致遗传物质一致的孪生子出现个体差异的主要原因。
肿瘤过去一直被认为与基因突变有着密切的关系。研究者发现了许多促进肿瘤发生的癌基因和抑制肿瘤形成的肿瘤抑制基因。但最近10多年来,通过对DNA甲基化模式的研究,人们发现许多种类的癌细胞都有着异常的DNA甲基化行为,肿瘤抑制基因常常被过量地甲基化而导致失去活性,而基因的DNA序列并不发生变化。此外,在结肠癌的细胞内,一种编码DNA损伤修复酶的基因“MLH1”由于甲基化而被抑制,从而引起了DNA损伤的增加。由此种种,科学家意识到,“表观遗传修饰”也是细胞癌变的一个重要原因。
“表观遗传修饰”除了DNA甲基化这种主要的方式外,还有一种常见的方式是修饰染色质结构。细胞内的DNA并非裸露,而是与组蛋白一起包装成致密结构的染色质。不同的染色质结构常常影响到基因的表达。通过乙酰化或磷酸化等化学方法对组蛋白进行修饰,可以引起染色质结构的改变,从而导致基因活性的改变。
重要的是,这些表观遗传修饰不仅影响着个体的发育与生长,而且还可以在不改变DNA序列的情况下遗传给下一代。澳大利亚科学家曾报道过这样一个工作:一个遗传完全一致的小鼠品系,其皮肤却具有不同颜色,即取决于对一个基因的甲基化程度。这种皮毛颜色的性状差异往往由母鼠传递给后代。不久前在果蝇的研究中,美国科学家也观察到了类似的现象。由此,科学家提出了一门新的遗传学——表观遗传学,研究在不改变DNA序列的情况下基因功能改变的机制,以及这种改变在有丝分裂和减数分裂过程中的遗传机理。
表观遗传学使人们对基因组的认识又增加了一个新视点:对基因组而言,不仅仅是序列包含遗传信息,而且其修饰也可以记载遗传信息。这种在基因组的水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学”(epigenomics)。1999年欧洲的生物学家成立了一个“人类表观基因组联合研究体”(Human Epigenome Consortium,HEC),开始了表观基因组的研究。
离不开的环境
以上的讨论,不论是“垃圾DNA”还是“表观遗传修饰”,始终是在遗传物质——核酸的层面上展开。然而我们不要忘记,这一切活动都离不开生物体的内外环境。在经典的遗传学教科书里,都写着这样一条公式:表型=基因型+环境。不过,在大多数研究者的心目中,环境只是一个被动的因素,仅仅是为基因的功能实现提供相应的物质条件。这里依然保持着一种线性思维和简单的因果推理,即基因决定蛋白质,蛋白质决定性状。随着系统生物学的出现和复杂性观念的形成,可以认为,在一个复杂的生命系统中,基因是否发挥作用和基因作用的最终结果(表型)是什么,都与环境的动力学特性有着密切的关系。
这些动力学性质在生物体的各种层次由不同的分子网络负责。在基因组到转录组之间,由基因表达网络以及各种小分子RNA调节基因的活动和转录。在转录组到蛋白质组之间,由蛋白质的翻译后修饰以及蛋白质-蛋白质相互作用网络给予控制。在蛋白质组与代谢组之间,主要是细胞的能量代谢和物质代谢网络参与协调。这种种复杂的网络与动力学系统的综合作用导致了特定的细胞行为或个体表型。
这种基因与环境的关系在复杂性疾病上有着明显的反映。首先,一个国家的疾病谱和发病率在一定时间内发生巨大改变的现象表明,环境对疾病有着巨大的影响,因为人群的遗传素质在短期内是比较稳定的。对结肠癌、中风、冠心病和II型糖尿病等多种复杂性疾病的统计学分析发现,至少70%的患者表现出各种不良的“环境因素”,如偏食、超重、不运动和抽烟。而且,如果对不良生活习惯加以改变,就可以大大地降低这些疾病的发生。例如,不抽烟,少喝酒,良好的饮食以及适量的运动,可以让冠心病和中风的患病率降低70%。也许可以这样说,越是复杂的性状或行为,环境发挥的作用就越强、越重要。
在“基因决定论”的背后,隐藏着一个重要的,长期以来争执不休的问题:环境的作用能否改变个体的遗传特性,并传递给下一代?这种被称为“拉马克学说”(Lamarckism)的观点一直被正统的生物学家拒之门外,但现实的生命世界又一次次地把这个话题送到研究者的视线内。瑞典一个科学家小组曾在2002年11月发表了一项研究,他们的统计结果表明,对于生于1890—1920年的瑞典男人的孙辈而言,如果其祖父在青少年期间吃得很好,那么孙辈因糖尿病而死亡的概率就很高;如果其祖父是在饥饿中长大的,那么孙辈死于心脏病的机会就很少。也就是说,祖父辈的饮食状态影响到了孙辈的健康状态。从这个例子可以得到这样一种结论:个体在发育和生长过程中获得的环境影响,被遗传给了后代。从这里可以引申出一个更根本的问题:什么决定基因。大自然(环境)如此丰富多彩、如此变化不停??打上它的烙印。也许这是一个“先有鸡还是先有蛋”的进化论问题,但不论怎样,基因不会代表一切,更不能决定一切。
宝宝是博美 at 2007-6-12 16:18:33
《家谱分析, 基因变化及基因疾病控制的来龙去脉》--作者:Jerold S. Bell, D.V.M. 译者: 狗敲键盘
作为犬类繁殖者, 我们计划的每次交配都是在从事基因"实验"。交配类型的选择应该与我们的目标相符。对某些繁殖者来说, 确定哪个特征(traits)将出现在所交配的后代中就象滚动的骰子 - 它是运气和机会的组合。对于其他繁殖者来说, 某些特征(traits)的生成,技巧的介入比运气要多些 - 它是仔细研究与计划的结果。作为繁殖者, 我们必须了解如何在种群内运用基因来产生我们希冀的那种狗。我们必须首先把狗理解成一个物种, 再把狗理解成基因个体。
该物种 - 犬科动物:包括所有种类的家犬。尽管我们可以争辩说在Chihuahua 和Saint Bernard 之间有些许相似性, 或者说那个已经建立的犬种在他们自己之中是单独的个体, 在基因上他们全部是同类。在同一犬种之内的交配可以被看作非近亲繁殖(outbred), 它仍然被看作是整体基因图画的一部分: 在一单一的, 紧密相关的, 杂交的种群内的交配。每个犬种是在一个确立的犬科祖先小群体中由近似繁殖与近亲繁殖发展起来的, 或通过一个漫长的基因选择阶段,或通过强近亲繁殖出一个较小数量的"代"。这个过程建立了犬种的特征(characteristics)并且让狗在它中犬种中得到真实的体现。
在评估你的繁殖项目时, 切记你正在寻找的多数特征(traits)在一代中不可能被改变, 被固定或被创造。某些明确的特征是如何由你的狗的祖先传送,你获得的信息越多, 你就越能更好地给予繁殖目标优先权。十倍数以万计基因互动产生了这条狗。所有基因都是成对继承的,一对来自父亲,一对来自母亲。如果一对从双方父母继承的基因相同, 这对基因被称为 homozygous(纯合=>homozygous 定义:指纯合基因型,其等位基因呈同质状态,如AA、aa,可真实遗传) 。如果这对基因不同,则被称为 heterozygous(杂合=>heterozygous 定义:拥有两种不同形式的特定基因,分别从双亲那遗传而来) 。万幸的是, 使狗之为狗而非猫也的基因对(the gene pairs)永远是 homozygous 。同样, 使一明确犬种得到真实体现的基因对也是 homozygous 。所以, 它们 - 大量的homozygous non-variable pairs - 赋予一个犬种之具体标准, 该标准存在于每一犬种。它是变化的基因对,诸如控制着犬种颜色, 尺寸及角度的基因, 产生了犬种内的变异.
(二)BREEDING BY PEDIGREE(按照家谱做繁殖)
远缘繁殖(outbreeding)是较共性而言把两条没什么关系的狗放到一起。它通过匹配来自不同祖先的无关基因对(pairs of unrelated genes)在每条狗之内促进更多 heterozygosity(杂合性 => heterozygosity 定义:在同源染色体上的一个或多个位点上有不同等位基因存在的状态.)和基因之差异(gene diversity)。远缘繁殖还能掩盖隐性基因之表达, 并且允许它们以载体状态传播。
多数远缘繁殖倾向于在同窝犬中产生更多变异。也会有例外产生, 若父母犬差异(dissimilar)很大而导致它们产生杂合一致性(a uniformity of heterozygosity)。这就是通常发生在两个犬种之间的交配错误。由此繁殖出的这窝犬倾向于'同一'(uniform), 但它展示出位于特征差异之父母犬之间" 的"几乎点->half-way points~~"。诸如此类在表现上(表现型 => phenotype 定义:生物体的可见特征或特性,例如头发颜色,体重或患有或没有的疾病。表现型的特征不是必定遗传的。)可能是同一的, 但由于不相似基因之混合, 很少用远缘杂交繁殖作为真正的繁殖。
远缘繁殖的一个理由是它可以赋予你的种群未拥有的新特征(表现型~~。当父母犬在基因上存在差异时, 你应该选择一种改正狗的缺点的繁殖方法而不是从表现上去补全狗的良好特征
从远缘繁殖中产生一品质极佳的狗并非不寻常的事情。丰富的遗传变异可以把所有正确的片段安置于一单独个体中。很多顶级赛犬来自远缘繁殖。然而不管怎么说,可能它们近亲繁殖系数低并且可能缺乏把它们的好特征均匀传递给它们子女的能力。 在一远缘繁殖之后,繁殖者可能想使狗逆向繁殖(breed back)回到最初种群的特征, 来增加homozygosity(纯合性=>定义:指纯合基因型,其等位基因呈同质状态,如AA、aa,可真实遗传)并且试图去固定新近获得的特征。
血系内繁殖(Linebreeding) 试图在一个谱系(pedigree)内通过它们(基因)的多次出现来强调一具体的祖先或者祖辈的基因。祖先(的特征)应该在多于一代之子女后出现。如果一个祖先的特征总是在相同的后代里出现,你只是在血系内繁殖约50%的基因传给后代而并非祖先本身。
血系内繁殖更有益于谱系上的公犬和母犬双方均出现祖先的特征。那种方式使它们的基因成对补充得到更好的机会并体现在由此方式生出的小狗身上。祖先的显性基因较同来自其它个体的基因在相互配对时有更多的表达机会: 哪个可以掩盖或者改变它们的影响。
血系内繁殖可以生出品质超群的小狗~~但是如果这些品质并没有在血系内繁殖的小狗任何祖先身上呈现~~可能就是不准确的繁殖。因此,交配方的仔细选择是重要的~~但是为完成你的狗在遗传上的目标, 对于此情况产生的这窝小狗们的仔细选择也很重要。没有这种选择,你就正在降低强调在血系内繁殖中祖先基因的机会。 通过血系内繁殖可能不会增加个体的homozygosity(纯合性),然而,可能会复制一祖先(特征)。如果一祖先来自远缘繁殖的并且为杂合=>heterozygous(Aa)=>(定义:拥有两种不同形式的特定基因,分别从双亲那遗传而来),增加homozygosity(纯合性)将生产更多的AA 和aa 。复制一血系内繁殖祖先(特征)的方法是交配两个个体来模拟祖先父母的相貌及谱系。
近亲繁殖(Inbreeding) 极大地增强了homozygosity(纯合性)~~ 因此在繁殖结果中体现同一性。近亲繁殖能够通过(pairing up=>向上配对?? :~~~) 增强这种表达式 - 各有利弊的隐性基因。如果隐性基因(a) 在数量上稀少,它将总被显性基因(A)伪装。通过近亲繁殖,稀少的隐性基因(a) 可以从一杂合=>heterozygous(Aa)common ancestor(显性~~杂合) 通过公犬和母犬双方传递,产生一纯合=>homozygous recessive(aa)之后代。近亲繁殖不创造不良基因,它只是增加那些表达 - 已经处于杂合(heterozygous)状态.
近亲繁殖能够加重面向多基因控制的紊乱倾向~~如髋关节脱位(hip dysplasia)和先天性心脏异常(congenital heart anomalies)。除非你事先已经有对于在显性祖先(基因)上较弱的血系内繁殖(milder linebreedings)会得到什么的知识,否则近亲繁殖可以暴露出你的小狗(及小狗购买者)对遗传缺陷的极大风险。 研究显示近亲繁殖之不为时尚, 或者通过近亲繁殖之健康和生存能力的衰退. 它与所呈现的有害隐性基因数量直接关联。 某些方面由近亲繁殖直接造成~~也有与其无关的情况.
(三)PEDIGREE ANALYSIS(家谱分析)
基因学家与繁殖者对近亲繁殖之定义是不同的。基因学家把近亲繁殖看作一可测之数字, 每当公犬与母犬双方的家谱中有一个共同品系原型时该数字上升; 繁殖者把近亲繁殖看作封闭式近亲繁殖, 譬如父亲对女儿或兄弟对姐妹之交配。即使在第八代, 一个共同品系原型在这部家谱中会增加该可测近亲繁殖数量。
近亲繁殖系数(或者被称为"怀特系数=> Wright's coefficient) 是所有变化之基因对(gene pairs)百分比的估算. 由于对共同品系原型之继承, 该变化之基因对为纯合。由于对共同品系原型之继承, 任一单独之基因对为纯合机会也是平均的。为确定相对于你的繁殖之一特殊交配是否为远缘繁殖或近亲繁殖, 就须确定该犬种的平均近亲繁殖系数。一犬种的平均近亲繁殖系数会变化, 该变化取决于这一种系的普及性或其种系繁殖数量之年龄范围。基于一个有十代家谱, 近亲繁殖系数为14%的交配, 对于拉布拉多寻血犬来说可被看作适度近亲繁殖(Labrador Retriever=>是一常见种系,它的近亲繁殖系数低); 但对于Irish Water Spaniel(是一稀有种系, 它的近亲繁殖系数较高)该百分比被看作远缘繁殖.
为使家谱的近亲繁殖系数计算准确, 该系数要根据几代谱系求得。在第5还有较近辈份(background inbreeding)中的近亲繁殖经常对由该家谱代表的该后代之基因构成起深刻作用。在对犬种所进行的研究中, 根据四代 对(against) 八代家谱, 近亲繁殖系数上的区别变化巨大。一部包含28个独一无二的品系原型并在这部家谱里占30个位置的四代家谱, 它可以生成一个低近亲繁殖系数; 相同家谱八代血系=>于510个可能位置中包含212个独一无二品系原型, 该家谱有相当高的近亲繁殖系数。在两三代里似远缘基因之混合, 它从在延长的”代”里受到影响的品系原型作为血系内基因之强调出现。
为使某些概念形象化, 请参考上述家谱。这部家谱中血系内繁殖之品系原型以颜色标注来形象化他们的作用。祖父 -> CH Loch Adair Firefly WD, 和祖母grandam -> CH Loch Adair Firefly WD, 它们完全是兄妹~~ 姑表亲。该姑表亲联姻之近亲繁殖系数是6.25%, 可看作轻度近亲繁殖。根据不同类型的联姻, 在名单上的近亲繁殖系数如下表所示。
交配类型——近亲繁殖系数——所列出品系原型的血缘百分比
父母 x 子女——25.00%——父母 75.0%
兄弟 x 姊妹——25.00% ——共同祖父母 50.0%
父 x 孙女 ——12.50% ——父 62.5%
½兄弟 x ½姊妹 ——12.50% ——共同祖父母 50.0%
叔 x 侄女 ——12.50% ——共同祖父母 37.5%
首次表亲联姻 ——6.25% ——共同曾祖父母 25.0%
在Bilye的家谱中, 四代之近亲繁殖系数计算到7.81% 。从首次表亲联姻之估算看 没有很大差异。基于增长中”代”的数字近亲繁殖系数如下: 5代 -> 13.34%; 6代 -> 18.19%; 7代 -> 22.78%; 8代 -> 24.01%; 10代 -> 28.63% 及12代 -> 30.81% 。比你在父母对子女联姻所要看到的(25%), 该近亲繁殖系数30.81百分点更多些。你会看到, 幕后的近亲繁殖较首次表亲联姻对总近亲繁殖系数有着更多作用, 表象更强。
除非知道谁的基因强, 于一家谱中近亲繁殖程度的知识给不了你什么必要的帮助。血缘系数之百分比测量在由这部家谱所代表的品系原型和个体之间的关联性。它估算从一个共同品系原型传递下来基因的可能百分点。我们知道父母传递其平均50%的基因, 祖父母传25%, 曾祖父母12.5%~~等等。在该家谱中这个品系原型每次出现, 其传递基因的百分比可能被累加, 其"血缘百分比"被估算出。
在许多犬种中, 一具影响力的个体只能在较新的”代”里才会呈现. 然而随后将多次呈现, 以致于该个体对这部家谱大部分之基因起了必要的作用。这会发生于所有犬种 -> 由于丰富的品系原型(通常为种犬), 或一小数量犬群生成之新犬种。根据25代之Bilye家谱, 只有852个独一无二的品系原型 -> 它们共计出现超过二百万次。
上述分析显示在Bilye的家谱中品系原型(->祖先)之作用 – 血系内的共同祖先特征。以颜色标注的犬是在5代家谱内显示的。CH Afternod Drambuie在血系内共同祖先特征中拥有全部最高基因 ->起重要作用。他在第6和第8代之间出现33次。一次出现在第6代, 给了这部家谱1.56%基因。他??这部家谱中, 最具影响的品系原型特征在5代家谱甚至都不曾出现。他的生母 CH Afternod Sue在第7和第10代之间出现61次, 在家谱里她比祖父母献出的基因还要多。
形成Gordon Setter犬种的基础犬在现代犬基因构成中扮演一个巨大角色。. 在第16和第25代之间Heather Grouse出现超过百万次, 并且几乎在第25代之外加倍那些出现。其作用超过对Bilye之血统基因的10%。这个例子表明家谱的层深对估计个体的基因构成非常重要。由Heather Grouse 或其它基础犬携带de任何有害隐性基因, 可以说普遍在犬种中存在。
(四)BREEDING BY APPEARANCE(按照品相做繁殖)这个文章没找到中文译文.
无标题.jpg
PK at 2007-6-13 11:47:06
honeymoon at 2007-6-13 12:48:27
这个帖子非常专业哦
宝宝是博美 at 2007-6-13 20:53:06
呵呵,我还在学习中,有不足之处希望大家多提宝贵意见
stdi at 2007-6-18 11:56:28
太专业了,楼主
stdi at 2007-6-18 11:56:57
很多东西都看不懂
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不再是“垃圾”
随着基因组研究的深入,人们发现,在多细胞真核生物的基因组中,基因仅是其全部DNA序列的一小部分。在人类基因组中,全部基因序列只占基因组的2%左右。基因组内的非基因序列曾一度被研究者称为“垃圾DNA”(junk DNA)。这些“垃圾DNA”中至少有一半是重复序列。过去一直认为这些重复序列没有功能,只是一些自私的DNA序列,热衷于自我扩张。但近年来的研究表明,重复序列在生命活动中有着重要的作用。
真核生物的染色体通常都是线状的,其末端由一段重复序列构成,称为端粒。端粒在染色体的稳定和控制细胞的寿命方面都起着关键的作用,还有可能涉及癌症的发生。在肿瘤细胞中,参与端粒复制的端粒酶具有异常的活性;如果用化合物抑制肿瘤细胞内的端粒酶活性,就有可能杀死肿瘤细胞。目前许多制药公司正在开发作为抗癌药物的端粒酶抑制剂。
在基因组的重复序列中有一个大家族,被称为Alu家族。每一个Alu片段大约有300个核苷酸。在人类基因组中,大约有140万个Alu序列,占整个基因组的10%。随着人类基因组全序列的测定,研究者对Alu家族的性质有了深入的了解。人们发现,Alu片段在过去的3000万年间快速而大量地富集于基因组GC碱基含量高的区域内,比GC贫乏区的Alu片段含量高13倍。有趣的是,GC富集的区域内基因的密度也比GC贫乏区大。显然,Alu序列与基因在基因组中的进化可能有某种相关性。2003年5月,以色列科学家在美国《科学》周刊上发表了他们的研究结果,揭示出Alu片段在基因剪接(splicing)过程中插入到完整的mRNA中的分子机理,表明重复序列在进化过程中可以用来帮助形成新基因。
不需要“序列”的遗传
随便打开一本经典遗传学教科书,里面都明确写着:遗传的分子基础是核酸,生命的遗传信息储存在核酸的碱基序列上。然而,随着“表观遗传学”(epigenetics)的兴起和有关研究工作的进展,这种经典的遗传观念正面临着巨大的挑战。
从遗传学的角度来看,同卵双生的孪生子具有完全相同的基因组。如果这两个孪生子在同样的环境下成长,从逻辑上说,俩人的气质和体质应该非常相似。但研究者发现,一些孪生子的情况并不符合预期的理论,往往在长大成人后出现性格、健康方面的很大差异。这种反常现象长期困扰着遗传学家。现在科学家们发现,可以在不影响DNA序列的情况下改变基因组的修饰,这种改变不仅可以影响个体的发育,而且还可以遗传下去。因此,这类变异被称为“表观遗传修饰”,并被认为是导致遗传物质一致的孪生子出现个体差异的主要原因。
肿瘤过去一直被认为与基因突变有着密切的关系。研究者发现了许多促进肿瘤发生的癌基因和抑制肿瘤形成的肿瘤抑制基因。但最近10多年来,通过对DNA甲基化模式的研究,人们发现许多种类的癌细胞都有着异常的DNA甲基化行为,肿瘤抑制基因常常被过量地甲基化而导致失去活性,而基因的DNA序列并不发生变化。此外,在结肠癌的细胞内,一种编码DNA损伤修复酶的基因“MLH1”由于甲基化而被抑制,从而引起了DNA损伤的增加。由此种种,科学家意识到,“表观遗传修饰”也是细胞癌变的一个重要原因。
“表观遗传修饰”除了DNA甲基化这种主要的方式外,还有一种常见的方式是修饰染色质结构。细胞内的DNA并非裸露,而是与组蛋白一起包装成致密结构的染色质。不同的染色质结构常常影响到基因的表达。通过乙酰化或磷酸化等化学方法对组蛋白进行修饰,可以引起染色质结构的改变,从而导致基因活性的改变。
重要的是,这些表观遗传修饰不仅影响着个体的发育与生长,而且还可以在不改变DNA序列的情况下遗传给下一代。澳大利亚科学家曾报道过这样一个工作:一个遗传完全一致的小鼠品系,其皮肤却具有不同颜色,即取决于对一个基因的甲基化程度。这种皮毛颜色的性状差异往往由母鼠传递给后代。不久前在果蝇的研究中,美国科学家也观察到了类似的现象。由此,科学家提出了一门新的遗传学——表观遗传学,研究在不改变DNA序列的情况下基因功能改变的机制,以及这种改变在有丝分裂和减数分裂过程中的遗传机理。
表观遗传学使人们对基因组的认识又增加了一个新视点:对基因组而言,不仅仅是序列包含遗传信息,而且其修饰也可以记载遗传信息。这种在基因组的水平上研究表观遗传修饰的领域被称为“表观基因组学”(epigenomics)。1999年欧洲的生物学家成立了一个“人类表观基因组联合研究体”(Human Epigenome Consortium,HEC),开始了表观基因组的研究。
离不开的环境
以上的讨论,不论是“垃圾DNA”还是“表观遗传修饰”,始终是在遗传物质——核酸的层面上展开。然而我们不要忘记,这一切活动都离不开生物体的内外环境。在经典的遗传学教科书里,都写着这样一条公式:表型=基因型+环境。不过,在大多数研究者的心目中,环境只是一个被动的因素,仅仅是为基因的功能实现提供相应的物质条件。这里依然保持着一种线性思维和简单的因果推理,即基因决定蛋白质,蛋白质决定性状。随着系统生物学的出现和复杂性观念的形成,可以认为,在一个复杂的生命系统中,基因是否发挥作用和基因作用的最终结果(表型)是什么,都与环境的动力学特性有着密切的关系。
这些动力学性质在生物体的各种层次由不同的分子网络负责。在基因组到转录组之间,由基因表达网络以及各种小分子RNA调节基因的活动和转录。在转录组到蛋白质组之间,由蛋白质的翻译后修饰以及蛋白质-蛋白质相互作用网络给予控制。在蛋白质组与代谢组之间,主要是细胞的能量代谢和物质代谢网络参与协调。这种种复杂的网络与动力学系统的综合作用导致了特定的细胞行为或个体表型。
这种基因与环境的关系在复杂性疾病上有着明显的反映。首先,一个国家的疾病谱和发病率在一定时间内发生巨大改变的现象表明,环境对疾病有着巨大的影响,因为人群的遗传素质在短期内是比较稳定的。对结肠癌、中风、冠心病和II型糖尿病等多种复杂性疾病的统计学分析发现,至少70%的患者表现出各种不良的“环境因素”,如偏食、超重、不运动和抽烟。而且,如果对不良生活习惯加以改变,就可以大大地降低这些疾病的发生。例如,不抽烟,少喝酒,良好的饮食以及适量的运动,可以让冠心病和中风的患病率降低70%。也许可以这样说,越是复杂的性状或行为,环境发挥的作用就越强、越重要。
在“基因决定论”的背后,隐藏着一个重要的,长期以来争执不休的问题:环境的作用能否改变个体的遗传特性,并传递给下一代?这种被称为“拉马克学说”(Lamarckism)的观点一直被正统的生物学家拒之门外,但现实的生命世界又一次次地把这个话题送到研究者的视线内。瑞典一个科学家小组曾在2002年11月发表了一项研究,他们的统计结果表明,对于生于1890—1920年的瑞典男人的孙辈而言,如果其祖父在青少年期间吃得很好,那么孙辈因糖尿病而死亡的概率就很高;如果其祖父是在饥饿中长大的,那么孙辈死于心脏病的机会就很少。也就是说,祖父辈的饮食状态影响到了孙辈的健康状态。从这个例子可以得到这样一种结论:个体在发育和生长过程中获得的环境影响,被遗传给了后代。从这里可以引申出一个更根本的问题:什么决定基因。大自然(环境)如此丰富多彩、如此变化不停??打上它的烙印。也许这是一个“先有鸡还是先有蛋”的进化论问题,但不论怎样,基因不会代表一切,更不能决定一切。
作为犬类繁殖者, 我们计划的每次交配都是在从事基因"实验"。交配类型的选择应该与我们的目标相符。对某些繁殖者来说, 确定哪个特征(traits)将出现在所交配的后代中就象滚动的骰子 - 它是运气和机会的组合。对于其他繁殖者来说, 某些特征(traits)的生成,技巧的介入比运气要多些 - 它是仔细研究与计划的结果。作为繁殖者, 我们必须了解如何在种群内运用基因来产生我们希冀的那种狗。我们必须首先把狗理解成一个物种, 再把狗理解成基因个体。
该物种 - 犬科动物:包括所有种类的家犬。尽管我们可以争辩说在Chihuahua 和Saint Bernard 之间有些许相似性, 或者说那个已经建立的犬种在他们自己之中是单独的个体, 在基因上他们全部是同类。在同一犬种之内的交配可以被看作非近亲繁殖(outbred), 它仍然被看作是整体基因图画的一部分: 在一单一的, 紧密相关的, 杂交的种群内的交配。每个犬种是在一个确立的犬科祖先小群体中由近似繁殖与近亲繁殖发展起来的, 或通过一个漫长的基因选择阶段,或通过强近亲繁殖出一个较小数量的"代"。这个过程建立了犬种的特征(characteristics)并且让狗在它中犬种中得到真实的体现。
在评估你的繁殖项目时, 切记你正在寻找的多数特征(traits)在一代中不可能被改变, 被固定或被创造。某些明确的特征是如何由你的狗的祖先传送,你获得的信息越多, 你就越能更好地给予繁殖目标优先权。十倍数以万计基因互动产生了这条狗。所有基因都是成对继承的,一对来自父亲,一对来自母亲。如果一对从双方父母继承的基因相同, 这对基因被称为 homozygous(纯合=>homozygous 定义:指纯合基因型,其等位基因呈同质状态,如AA、aa,可真实遗传) 。如果这对基因不同,则被称为 heterozygous(杂合=>heterozygous 定义:拥有两种不同形式的特定基因,分别从双亲那遗传而来) 。万幸的是, 使狗之为狗而非猫也的基因对(the gene pairs)永远是 homozygous 。同样, 使一明确犬种得到真实体现的基因对也是 homozygous 。所以, 它们 - 大量的homozygous non-variable pairs - 赋予一个犬种之具体标准, 该标准存在于每一犬种。它是变化的基因对,诸如控制着犬种颜色, 尺寸及角度的基因, 产生了犬种内的变异.
(二)BREEDING BY PEDIGREE(按照家谱做繁殖)
远缘繁殖(outbreeding)是较共性而言把两条没什么关系的狗放到一起。它通过匹配来自不同祖先的无关基因对(pairs of unrelated genes)在每条狗之内促进更多 heterozygosity(杂合性 => heterozygosity 定义:在同源染色体上的一个或多个位点上有不同等位基因存在的状态.)和基因之差异(gene diversity)。远缘繁殖还能掩盖隐性基因之表达, 并且允许它们以载体状态传播。
多数远缘繁殖倾向于在同窝犬中产生更多变异。也会有例外产生, 若父母犬差异(dissimilar)很大而导致它们产生杂合一致性(a uniformity of heterozygosity)。这就是通常发生在两个犬种之间的交配错误。由此繁殖出的这窝犬倾向于'同一'(uniform), 但它展示出位于特征差异之父母犬之间" 的"几乎点->half-way points~~"。诸如此类在表现上(表现型 => phenotype 定义:生物体的可见特征或特性,例如头发颜色,体重或患有或没有的疾病。表现型的特征不是必定遗传的。)可能是同一的, 但由于不相似基因之混合, 很少用远缘杂交繁殖作为真正的繁殖。
远缘繁殖的一个理由是它可以赋予你的种群未拥有的新特征(表现型~~。当父母犬在基因上存在差异时, 你应该选择一种改正狗的缺点的繁殖方法而不是从表现上去补全狗的良好特征
从远缘繁殖中产生一品质极佳的狗并非不寻常的事情。丰富的遗传变异可以把所有正确的片段安置于一单独个体中。很多顶级赛犬来自远缘繁殖。然而不管怎么说,可能它们近亲繁殖系数低并且可能缺乏把它们的好特征均匀传递给它们子女的能力。 在一远缘繁殖之后,繁殖者可能想使狗逆向繁殖(breed back)回到最初种群的特征, 来增加homozygosity(纯合性=>定义:指纯合基因型,其等位基因呈同质状态,如AA、aa,可真实遗传)并且试图去固定新近获得的特征。
血系内繁殖(Linebreeding) 试图在一个谱系(pedigree)内通过它们(基因)的多次出现来强调一具体的祖先或者祖辈的基因。祖先(的特征)应该在多于一代之子女后出现。如果一个祖先的特征总是在相同的后代里出现,你只是在血系内繁殖约50%的基因传给后代而并非祖先本身。
血系内繁殖更有益于谱系上的公犬和母犬双方均出现祖先的特征。那种方式使它们的基因成对补充得到更好的机会并体现在由此方式生出的小狗身上。祖先的显性基因较同来自其它个体的基因在相互配对时有更多的表达机会: 哪个可以掩盖或者改变它们的影响。
血系内繁殖可以生出品质超群的小狗~~但是如果这些品质并没有在血系内繁殖的小狗任何祖先身上呈现~~可能就是不准确的繁殖。因此,交配方的仔细选择是重要的~~但是为完成你的狗在遗传上的目标, 对于此情况产生的这窝小狗们的仔细选择也很重要。没有这种选择,你就正在降低强调在血系内繁殖中祖先基因的机会。 通过血系内繁殖可能不会增加个体的homozygosity(纯合性),然而,可能会复制一祖先(特征)。如果一祖先来自远缘繁殖的并且为杂合=>heterozygous(Aa)=>(定义:拥有两种不同形式的特定基因,分别从双亲那遗传而来),增加homozygosity(纯合性)将生产更多的AA 和aa 。复制一血系内繁殖祖先(特征)的方法是交配两个个体来模拟祖先父母的相貌及谱系。
近亲繁殖(Inbreeding) 极大地增强了homozygosity(纯合性)~~ 因此在繁殖结果中体现同一性。近亲繁殖能够通过(pairing up=>向上配对?? :~~~) 增强这种表达式 - 各有利弊的隐性基因。如果隐性基因(a) 在数量上稀少,它将总被显性基因(A)伪装。通过近亲繁殖,稀少的隐性基因(a) 可以从一杂合=>heterozygous(Aa)common ancestor(显性~~杂合) 通过公犬和母犬双方传递,产生一纯合=>homozygous recessive(aa)之后代。近亲繁殖不创造不良基因,它只是增加那些表达 - 已经处于杂合(heterozygous)状态.
近亲繁殖能够加重面向多基因控制的紊乱倾向~~如髋关节脱位(hip dysplasia)和先天性心脏异常(congenital heart anomalies)。除非你事先已经有对于在显性祖先(基因)上较弱的血系内繁殖(milder linebreedings)会得到什么的知识,否则近亲繁殖可以暴露出你的小狗(及小狗购买者)对遗传缺陷的极大风险。 研究显示近亲繁殖之不为时尚, 或者通过近亲繁殖之健康和生存能力的衰退. 它与所呈现的有害隐性基因数量直接关联。 某些方面由近亲繁殖直接造成~~也有与其无关的情况.
(三)PEDIGREE ANALYSIS(家谱分析)
基因学家与繁殖者对近亲繁殖之定义是不同的。基因学家把近亲繁殖看作一可测之数字, 每当公犬与母犬双方的家谱中有一个共同品系原型时该数字上升; 繁殖者把近亲繁殖看作封闭式近亲繁殖, 譬如父亲对女儿或兄弟对姐妹之交配。即使在第八代, 一个共同品系原型在这部家谱中会增加该可测近亲繁殖数量。
近亲繁殖系数(或者被称为"怀特系数=> Wright's coefficient) 是所有变化之基因对(gene pairs)百分比的估算. 由于对共同品系原型之继承, 该变化之基因对为纯合。由于对共同品系原型之继承, 任一单独之基因对为纯合机会也是平均的。为确定相对于你的繁殖之一特殊交配是否为远缘繁殖或近亲繁殖, 就须确定该犬种的平均近亲繁殖系数。一犬种的平均近亲繁殖系数会变化, 该变化取决于这一种系的普及性或其种系繁殖数量之年龄范围。基于一个有十代家谱, 近亲繁殖系数为14%的交配, 对于拉布拉多寻血犬来说可被看作适度近亲繁殖(Labrador Retriever=>是一常见种系,它的近亲繁殖系数低); 但对于Irish Water Spaniel(是一稀有种系, 它的近亲繁殖系数较高)该百分比被看作远缘繁殖.
为使家谱的近亲繁殖系数计算准确, 该系数要根据几代谱系求得。在第5还有较近辈份(background inbreeding)中的近亲繁殖经常对由该家谱代表的该后代之基因构成起深刻作用。在对犬种所进行的研究中, 根据四代 对(against) 八代家谱, 近亲繁殖系数上的区别变化巨大。一部包含28个独一无二的品系原型并在这部家谱里占30个位置的四代家谱, 它可以生成一个低近亲繁殖系数; 相同家谱八代血系=>于510个可能位置中包含212个独一无二品系原型, 该家谱有相当高的近亲繁殖系数。在两三代里似远缘基因之混合, 它从在延长的”代”里受到影响的品系原型作为血系内基因之强调出现。
为使某些概念形象化, 请参考上述家谱。这部家谱中血系内繁殖之品系原型以颜色标注来形象化他们的作用。祖父 -> CH Loch Adair Firefly WD, 和祖母grandam -> CH Loch Adair Firefly WD, 它们完全是兄妹~~ 姑表亲。该姑表亲联姻之近亲繁殖系数是6.25%, 可看作轻度近亲繁殖。根据不同类型的联姻, 在名单上的近亲繁殖系数如下表所示。
交配类型——近亲繁殖系数——所列出品系原型的血缘百分比
父母 x 子女——25.00%——父母 75.0%
兄弟 x 姊妹——25.00% ——共同祖父母 50.0%
父 x 孙女 ——12.50% ——父 62.5%
½兄弟 x ½姊妹 ——12.50% ——共同祖父母 50.0%
叔 x 侄女 ——12.50% ——共同祖父母 37.5%
首次表亲联姻 ——6.25% ——共同曾祖父母 25.0%
在Bilye的家谱中, 四代之近亲繁殖系数计算到7.81% 。从首次表亲联姻之估算看 没有很大差异。基于增长中”代”的数字近亲繁殖系数如下: 5代 -> 13.34%; 6代 -> 18.19%; 7代 -> 22.78%; 8代 -> 24.01%; 10代 -> 28.63% 及12代 -> 30.81% 。比你在父母对子女联姻所要看到的(25%), 该近亲繁殖系数30.81百分点更多些。你会看到, 幕后的近亲繁殖较首次表亲联姻对总近亲繁殖系数有着更多作用, 表象更强。
除非知道谁的基因强, 于一家谱中近亲繁殖程度的知识给不了你什么必要的帮助。血缘系数之百分比测量在由这部家谱所代表的品系原型和个体之间的关联性。它估算从一个共同品系原型传递下来基因的可能百分点。我们知道父母传递其平均50%的基因, 祖父母传25%, 曾祖父母12.5%~~等等。在该家谱中这个品系原型每次出现, 其传递基因的百分比可能被累加, 其"血缘百分比"被估算出。
在许多犬种中, 一具影响力的个体只能在较新的”代”里才会呈现. 然而随后将多次呈现, 以致于该个体对这部家谱大部分之基因起了必要的作用。这会发生于所有犬种 -> 由于丰富的品系原型(通常为种犬), 或一小数量犬群生成之新犬种。根据25代之Bilye家谱, 只有852个独一无二的品系原型 -> 它们共计出现超过二百万次。
上述分析显示在Bilye的家谱中品系原型(->祖先)之作用 – 血系内的共同祖先特征。以颜色标注的犬是在5代家谱内显示的。CH Afternod Drambuie在血系内共同祖先特征中拥有全部最高基因 ->起重要作用。他在第6和第8代之间出现33次。一次出现在第6代, 给了这部家谱1.56%基因。他??这部家谱中, 最具影响的品系原型特征在5代家谱甚至都不曾出现。他的生母 CH Afternod Sue在第7和第10代之间出现61次, 在家谱里她比祖父母献出的基因还要多。
形成Gordon Setter犬种的基础犬在现代犬基因构成中扮演一个巨大角色。. 在第16和第25代之间Heather Grouse出现超过百万次, 并且几乎在第25代之外加倍那些出现。其作用超过对Bilye之血统基因的10%。这个例子表明家谱的层深对估计个体的基因构成非常重要。由Heather Grouse 或其它基础犬携带de任何有害隐性基因, 可以说普遍在犬种中存在。
(四)BREEDING BY APPEARANCE(按照品相做繁殖)这个文章没找到中文译文.
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