اریبی پیش بینی ارزش های اصلاحی ناشی از مدل دام

اخیرا دست نوشته­ای از پرفسور Larry Schaeffer دست به دست بین محققان کشورمان رد و بدل می شد و چندتایی از دوستان هم لطف کردند از طریق ایمیل یا حضوری این مقاله را به من معرفی کردند. لذا بنده ترجیح دادم پست حاضررا به بررسی این مقاله اختصاص دهم.

دانلود فایل کامل pdf مقاله

عنوان مقاله "Is The Animal Model Obsolete?" هست که به معنی "آیا از مدل دام نباید از این بعد استفاده کرد؟". در این مقاله توضیحات زیادی در رابطه با اینکه که  مدل دام (Animal Model) چه ایراداتی دارد به آنها پرداخته شده است. که در زیر به آنها اشاره خواهد شد:

اگر تکامل روش های ارزیابی ژنتیکی در صنعت دام های اهلی در طی 10 سال اخیر را مرور کنیم: از مقایسات دختر و مادری (Daughter-Dam Comparisons)، مقایسات بین گله ای (Herdmate Comparisons)، گروهای همزمان (Contemporary Comparisons)، مدل پدری (Sire Model) و نهایتاً مدل دام (Animal Model) بود که به عنوان یک مدل ایده آل برای ارزیابی ژنتیکی در صنعت اصلاح نژاد معرفی شد و این مدل از سال 1970 تاکنون در اصلاح نژاد دام و طیور به طور گسترده  استفاده شده است. اما به این نکته که ممکن است این مدل از این زمان به بعد، مدل مناسبی برای ارزیابی ژنتیکی نباشد، توجهی نشده است.

از سال 2006 به بعد کشورهای مختلف با فراهم شدن تراشه های DNA شروع به ژنوتیپ کردن گاوهای نر و تا حدودی گاوهای ماده کردند تا بتوانند به جای روش استفاده از شجره و رکوردهای فنوتیپی از نشانگرهای ژنتیکی برای پیش بینی ارزش های اصلاحی ژنومیک استفاده کنند. در این مسیر روش ها و استراتژی های مختلفی برای کاربرد انتخاب ژنومیک در اصلاح نژاد دام وطیور مورد مطالعه قرار گرفته است و یکی از این استراتژی ها جایگزین کردن ماتریس خویشاوندی ژنومیک به جای ماتریس خویشاوندی شجره ای بود و در حال حاضر به عنوان GBLUP (Genomic Best Linear Unbiased Prediction) نامیده می شود.

اریب ناشی از انتخاب زودهنگام (Pre-selection)

انتخاب زودهنگام (pre-selection) در گاوهای نر آنچنان شدید است که نتایج ارزیابی های ژنتیکی به وسیله P-BLUP (Pedigree BLUP) و GBLUP (Genomic BLUP) به شدت اریب هستند. گوساله گاوهای نر جوان به محض اینکه بتوانند تولید اسپرم کنند وارد برنامه تلقیح مصنوعی می شوند و لذا میتوان گفت این گوساله های نر یک نمونه تصادفی از تمام پسران گاو نر نیستند. به شکل شماره 1 توجه کنید:

برای مشاهدهشکل ها فایل کامل مقاله را از طریق لینک بالای صفحه دانلود کنید. 

شکل 1. پسران گاو نر پروف شده و سه گوساله نر جوان (کادر قرمز) که در بدو تولد وارد برنامه تلقیح مصنوعی (AI) شده اند.

اگرچه پسران تحت انتخاب زودهنگام به صورت تصادفی با گروهی از گاوهای ماده آمیزش داده شده اند اما میانگین دخترانشان نمایانگر نصف ارزش اصلاحی پدرشان نیست و میانگین ارزش اصلاحی این سه پسر جوان ممکن است به اندازه یک یا دو انحراف معیار بیشتر از ارزش اصلاحی پدرشان باشد.

اما شاید سوال برای شما این باشد که این اریب چطور وارد مدل دام و نهایتاً ارزیابی های ژنتیکی می شود؟

در مدل مدام، ارزش اصلاحی پیش بینی شده هر فرد از سه منبع نشات می گیرد: رکورد خود فرد، رکورد والدین و رکورد نتاج. بخش رکورد نتاج را میتوان به به دو بخش فرزندان ماده و فزندان نر تقسیم بندی کرد که به صورت زیر است:

در رابطه بالا (W₁, W₂, W₃ and W₄) ضرایبی هستند که به تعداد رکورد، تعداد والد معلوم، تعداد فرزندان نر و ماده و وراثت پذیری صفت بستگی دارند. به دلیل انتخاب زودهنگام گوساله های نر جوان، اریبی از طریق فرزندان نر وارد پیش بینی ارزش های اصلاحی می شود. در حقیقت، این پسران انتخاب شده یک نمونه تصادفی از تمام پسران گاو نر نبوده و میانگین دختران این سه پسر، باعث می شوند ارزش اصلاحی پدر یا مادرش بیش از حد تخمین زده شود. به شکل شماره 2 توجه کنید:

 

برای دنبال کردن مطلب بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

بازگشت مجدد به نظریه لامارک، واقعیت یا رویا (Resurrection to Lamarck's theory, its reality or myth)

در ابتدا سال جدید را با کمی تاخیر خدمت همه دوستان و پژوهشگران  عزیز به ویژه بازدیدکنندگان این وبلاگ تبریک عرض میکنم. انشالله که سالی پر از خیر و برکت در پیش رو داشته باشید.

با توجه به پیشرفت­های اخیری که در زمینه­های مختلف علوم به ویژه ژنتیک و علوم مرتبط با آن نظیر، ریاضیات (کاربرد نظریه گراف (Graph Theory) و ... در علوم زیستی جهت بررسی تعامل بین ژن­ها، پروتئین­ها و ... با یکدیگر)، آمار، فیزیک (نظریه کوانتومی؛ تئوری Flux یا شار مغناطیسی در مطالعات ژنومیک تحت عنوان Fluxomic؛ استفاده از روش­های C3، C4، C5 و Optical tweezers جهت تفکیک و انتخاب با قدرت بسیار بالای ساختارهای DNA و پروتئین و اثرات متقابل آن­ها در سلول­های منفرد نظیر اسپرم و ... که به اصطلاح بازپرسی بیولوژی با اجبار نامیده می­شود) و بیوانفورماتیک و ... ایجاد شده است، این زمینه را در محافل علمی فراهم کرده است تا بازبینی مجددی بر نظریه­های قبلی در زمینه ژنتیک گردد. که انشااله در پست­های آتی به شرح کاربرد این علوم و ارتباط آن با ژنتیک و شرح بازبینی تعدادی از این نظریه­ها در علم ژنتیک پرداخته خواهد شد. در این پست مختصری از بازبینی مجدد نظریه لامارک مورد بررسی قرار می­گیرد.

بر طبق نظریه­ی " ژان باتیست پیر آنتوان دو مونه شوالیه دو لامارک "، فنوتیپ جاندار در نتیجه ناهماهنگی در استفاده یا عدم استفاده از اندامهای مختلف بدن، در طول عمر خود ممکن است تا حدی تغییر یابد و بعضی از صفات را از محیط اطراف خود کسب کند که به نظریه توارثی بودن صفات اکتسابی شهرت یافت (لامارک، 1809) هر چند که این نظریه در ابتدا توسط Baldwin و تحت عنوان  BaldwinEffect گزارش شد. لامارک این گونه صفات را وراثتی و قابل انتقال به نسل­های بعد گزارش کرد. ولی سرانجام نظریه لامارک مورد پذیرش قرار نگرفت، چراکه عقیده بر این بود که هر گونه تغییری که بر اثر استفاده یا عدم استفاده، یا به هر علت دیگر در سلولهای دیگر بدن به غیر از سلول­های زاینده رخ دهد قابل انتقال به نسل بعدی نیست و اطلاعات ژنتیکی تنها از طریق ژنها به سلول­های بدنی منتقل می­شود (به اصطلاح Weismann’s Genetic Barrier؛ 1914-1834). حال سوالی که مطرح می­شود این است که بعد از سالها، و پیشرفت­های اخیر و متحولی که در علم ژنتیک و تعامل آن با سایر علوم بدست آمده است، آیا این نظریه­ واقعیت دارد یا یک رویایی بیش نبوده است؟

لازم به ذکر است که اخیرا این تئوری با یک شکل تغییریافته­ای در محافل علمی مورد بررسی قرارگرفته است. در این زمینه فاکتورهای اپی­ژنتیکی محیطی، ارتباط بین ژنوتیپ­ و محیط را بدون اینکه تغییری در توالی DNA رخ دهد تحت تاثیر قرار داده و منجر به تغییر بیان ژن­ها در سطوح مختلفی نظیر متیلاسیون و استیلاسیون DNA و هیستون­ها می­شوند که این مکانیسم اپی­ژنتیکی برای اکثریت محققین علم ژنتیک پوشیده نیست. بر این اساس در این دست نوشته سعی بر آن شده است که به طور خلاصه دو مکانیسم ملکولی وابسته به اگزوزوم­ها (Exosomes) و میکروRNA (microRNAs) و نقش­ آنها در توارثی بودن صفات اکتسابی و واقعیت یا افسانه بودن نظریه لامارک (یا به عبارتی BaldwinEffect) ارائه گردد.

اگزوزوم­ها ملکول­های ویزیکولی مشتق شده سلولی هستند که در تمام مایعات بیولوژیکی بدن، شامل ادرار، خون، مایع منی، ترشحات رحمی (هیستوتروف) و ... حضور داشته و عملکردهای خاصی را در سلول شامل علامت دهی سلولی، لخته کردن خون و ... برعهده دارند. در مطالعات مختلف حضور انواع مختلفی از RNA شامل miRNAs، piRNAs (RNAهای مرتبط با سلول­های جنسی)؛ DNA و پروتئین­ها در اگزوزوم­ها ثابت شده است، که انتقال این ملکول­ها به واسطه فرایند انتقال ویزیکولی غشایی (membrane vesicle trafficking) از سلولی به سلول دیگر انجام و نقش مهمی را در ارتباط بین سلول­ها برعهده دارند (شکل 1). علاوه بر این در مطالعات اخیر با توجه به نقش مهم آن در ارتباط با بیماری­ها و در راستای مطالعات مربوط به miRNAs و مطالعات پویش ژنوم (Genomic)، از آن­ها به عنوان یک بیومارکر خارج سلولی به عنوان مثال اگزوزوم­های موجود در ادرار و ارتباط آن با صفات خاص استفاده شده است (لین و همکاران، 2013).

از طرفی، miRNA ها یک کلاس از RNAهای کوچک 25-21 نوکلئوتیدی هستند که نقش مهمی را در تنظیم بیان ژن­ها و به ویژه در تغییرات پس از ترجمه به واسطه شناسایی mRNA های هدف و تجزیه و یا ترجمه آن­ها برعهده دارند. که در ابتدا از پیش سازهای pri-miRNA سنتز شده و توسط گروهی از انزیم­های RNaseIII تحت عنوان آنزیم­های Drosha در هسته و Dicer در سیتوپلاسم پردازش شده و ملکول بالغ miRNA حاصل می­شود که در مراحل بعدی در حضور کملکس Risc و پروتئین­های Argonaut، بیان ژن­های هدف را تنظیم می­کنند (شکل 2). جزئیات مربوط به miRNA ها شامل بیوسنتز، مکانیسم عمل و عملکرد، انشااله در پست­های آتی ارائه خواهد شد.

برای مطالعه ادامه مطلب بر روی لینک "ادامه مطلب" کلیک کنید  و همچنین میتواند متن کامل مقاله همراه با عکس ها را از طریق لینک زیر دانلود کنید:

بازگشت مجدد به نظریه لامارک، واقعیت یا رویا