Erfðamengjaúrval og „Svarti kassinn“
– Af heimsráðstefnu um búfjárerfðafræði (WCGALP) 2026, þriðji hluti
Hér ætla ég að halda áfram með hugleiðingar um þróun kynbótafræði á heimsvísu í tengslum við heimsráðstefnu um búfjárerfða- fræði (WCGALP) sem haldin var í Madison í Bandaríkjunum í júlí síðastliðnum.
25 ár frá hugmyndinni um erfðamengjaúrval
Erfðamengjaúrval hefur verið áberandi á síðustu ráðstefnum en nú hefur það fest sig í sessi sem aðalaðferðin í kynbótum, að minnsta kosti fyrir nautgripi, svín og sauðfé víða í heiminum. Þess var minnst á ráðstefnunni að 25 ár eru liðin frá útgáfu vísindagreinar sem oftast er vitnað í fyrir að hafa kynnt aðferðafræðina sem erfðamengjaúrvalið byggir á. Þess var minnst með boðsfyrirlestri frá Ben Hayes, einum af höfundum greinarinnar. Hann horfði til framtíðar – hvernig er líklegt að aðferðirnar þróist næstu 25 ár.
Hugmyndin sem kynnt var í greininni fyrir 25 árum snerist í grófum dráttum um það að nýta arfgerðargreiningar á breytileikum sem er auðvelt að greina, dreift um allt erfðamengi skepnunnar, til að spá fyrir um kynbótagildi þeirra fyrir hvaða eiginleika sem verða vill. Það er gert án þess að reyna endilega að vita hvaða gen eru þar að verki. Þetta virkar vegna fyrirbæris sem nefnist samsætutengsl sem lætur arfgerðir í genum sem eru nærri hvert öðru á litningum fylgjast að. Tengingin milli arfgerðargreininganna og eiginleikanna sem unnið er með hverju sinni fæst einfaldlega með því að finna hvaða genasamsætur eru algengari hjá gripum sem eru góðir í eiginleikunum. Síðan er hægt að arfgerðargreina kálfa, lömb, grísi eða hvaða ungviði sem er og reikna strax á unga aldri nokkuð nákvæma spá um kynbótagildi þeirra byggt á arfgerðargreiningunum. Með því að velja kynbótagripi strax á unga aldri má þannig stytta kynslóðabilið mikið í sumum tegundum sem stóreykur erfðaframför. Í öðrum tegundum getur þetta aukið öryggi kynbótamats. Síðustu tæp 20 ár hafa þessar aðferðir verið teknar upp í æ fleiri búfjárstofnum, meðal annars fyrir íslenska kúastofninn.
Framtíðarþróun erfðamengjaúrvals
Varðandi framtíðarþróun nefndi Ben að tækni til að keyra rýriskiptingu (meiósu) í frumum í tilraunaglasi væri í þróun. Það myndi gera kleift að keyra margar „kynslóðir“ í tilraunaglasi, og með erfðamengjaúrvali væri fræðilega hægt að velja erfðafræðilega bestu frumurnar í hverri kynslóð. Með algengustu aðferðum sem núna eru notaðar í erfðamengjaúrvalinu er þó líklegt að spárnar yrðu fljótt mjög ónákvæmar eftir nokkrar kynslóðir því engar mælingar (t.d. á nyt eða vöðvaþykkt) væri hægt að gera á frumunum til að sannreyna spána. Samsætutengslin á milli arfgerðanna sem eru greindar og þeirra sem hafa raunveruleg áhrif brotnar niður með hverri kynslóð sem gerir erfðamengjaspána ónákvæma. Lausnin sem Ben nefndi við þessu er að nýta raðgreiningargögn sem greina alla breytileika í erfðamenginu og komast því nær því sem hefur raunverulega áhrif. Með því móti mætti betur halda nákvæmni erfðamengjaspánna í margar kynslóðir.
Annað mögulegt þróunarsvið sem Ben talaði um eru nákvæmar erfðabreytingar, kallað gene-editing á útlensku, en með þeirri tækni er nú orðið hægt að gera mjög nákvæmar og stýrðar erfðabreytingar ef maður veit hvað það er sem á að breyta. Einstaka breytingar hafa þó yfirleitt ekki mjög stór áhrif en Ben nefndi að tæknina mætti nýta til að koma á stýrðum endurröðunum sem geta flýtt fyrir að erfðamengjaúrvalið skili bestu samsetningu genasamsæta. Þessu þyrfti að stýra þannig að mikilvægar setraðarblokkir, sem erfðamengjaúrvalið byggir meðal annars á, séu ekki brotnar upp.
Eitt atriði til viðbótar sem Ben nefndi er valið fyrir eiginleikum eins og frjósemi, heilbrigði og áfallaþoli. Dæmi eru um það að erfðamengjaúrval hafi dregið úr árangri í þessum greinum og jafnvel leitt til hnignunar því árangurinn í vali fyrir framleiðslueiginleikum hefur verið mun meiri. Framleiðslueiginleikarnir eru svo oft með óheppilega erfðafylgni við heilbrigðiseiginleikana. Lausnirnar sem Ben nefndi voru svo sem ekkert byltingarkenndar og svipaðar aðferðum sem ég nefndi í síðustu grein, svo sem nýting á alls kyns mælitækni og tengdum eiginleikum til að safna gögnum um heilbrigði.
Svarti kassinn
Aðferðafræðinni sem erfðamengja- úrvalið byggir á, raunar enn þá frekar hefðbundið val eftir ætterni, hefur oft verið líkt við svartan kassa. Með því er vísað til þess að við vitum ekki vel hvað það er sem tengir arfgerðargreiningarnar við eiginleika skepnanna. Við vitum ekki hvaða gen það eru sem við erum að velja fyrir, hvaða próteinum þau skrá fyrir, hvort örveruflóra meltingavegarins hefur áhrif, og svo framvegis. Á ráðstefnunni voru settar upp fjórar sérstakar kappræður um ákveðin álitaefni tengd erfðarannsóknum búfjár og eitt þeirra var hversu mikilvægt er að fylla upp í svarta kassann fyrir kynbótastarfið. Mark Cooper frá Queensland-háskólanum talaði fyrir því að við ættum að greina undirliggjandi virkni, fylla í svarta kassann á meðan Oscar GonzálezRecio frá Roslin-stofnuninni við Edinborgarháskóla í Skotlandi talaði fyrir því að við þyrftum ekki að fylla upp í hann, tölfræðilíkön væru nóg til að gera þessar tengingar. Niðurstaðan var eins og við var að búast ekki afgerandi, mismunandi aðferðir henta við mismunandi aðstæður.
Nokkuð hefur verið reynt til að brúa bilið á milli arfgerða og svipgerða með því að greina fjölbreyttari „mengi“ en bara erfðamengi, svo sem hvaða RNA er í frumunum, prótein í blóði eða afurðir efnaskipta í blóði. Þetta eru allt skref í ferlinu frá arfgerð (genum) yfir í einhvern mældan eiginleika sem við viljum bæta með kynbótum, sem sagt innan svarta kassans. Mér hefur virst að þessar greiningar séu ágætar til að bæta líffræðilegan skilning okkar en þær hafa ekki endilega skilað miklu til kynbótastarfs. Mark Henryon, sem vinnur við svínakynbætur í Danmörku, sagði frá athugunum á því hversu mikið mætti bæta öryggi úrvals í svínakynbótum með því að greina efni í blóði sem segja til um efnaskipti. Niðurstaðan er að þar sé ekki eftir miklu að slægjast umfram það sem hægt er að gera með ætternisgögnum og hefðbundnum arfgerðargreiningum.
Eitt dæmi um að áhrif geta komið fram eftir nokkuð óvæntum tengingum (við fyrstu sýn) inni í svarta kassanum kom fram í fyrirlestri sem Daniel Brown frá Nýja-Englands-háskóla í Ástralíu flutti. Hann sagði frá rannsókn sem Sara de las Heras-Saldana, samstarfskona hans, hafði að mestu unnið um skoðun á því hvaða gen hafa helst áhrif á þol kinda fyrir sníkjudýrum, svo sem iðraormum. Þar kom kannski ekki mikið á óvart að fá fram gen sem vitað er að tengjast ónæmiskerfinu. Aftur á móti var áhugavert að gen sem tengjast lyktarskyni kom einnig ákveðið fram sem áhrifavaldur þarna. Það er trúlega vegna þess að kindur nýta lyktarskyn að einhverju leyti til að velja beitargróður og meðal annars til að forðast gras með skít sem er líklegt að í sé ormasmit.
Fjölbreytt erindi á ágætri samkundu
Í þessum greinum hef ég nefnt eitt og annað sem mér þótti áhugavert á WCGALP-ráðstefnunni 2026. Fjölmargt annað áhugavert kom þar fram sem ég ýmist náði ekki að fylgjast með eða nennti ekki að skrifa um hér. Þar má til dæmis nefna erfðir á að kindur ganga úr ullinni, sem þykir víða orðið eftirsóknarverður eiginleiki þar sem ullarverð er lágt og kostnaðarsamt að þurfa að rýja fé. Eins erfðarannsókn á bragðgæðum lambakjöts, þróun á reikniaðferðum í kynbótafræði, skordýrakynbætur, kynbætur eldisfiska og svo framvegis. Í heildina var þetta vel lukkuð ráðstefna þó staða heimsmálanna hafi ekki hjálpað skipuleggjendum. Lokakvöldið endaði með heilmiklu dansiballi, þar sem hinir fjölmörgu Suður-Ameríkumenn sem starfa á þessu sviði nutu sín kannski betur en misklunnalegir norrænir kynbótanördar.
Í skipulagsnefnd fyrir ráðstefnuna voru þrír prófessorar í þremur bandarískum háskólum (en ekkert þeirra þó borið og barnfætt í Bandaríkjunum), þau Jack Dekkers frá Ríkisháskólanum í Iowa, Alison Van Eenennaam frá Kaliforníuháskóla í Davis og Guilherme Rosa frá Wisconsin-háskóla í Madison. Næst verður svo fundað í Flórens árið 2030.
Höfundur er lektor við Landbúnaðarháskóla Íslands.
