Shiba geenitestissä: shibojen geneettinen monimuotoisuus

Geenitestisarjan kolmas ja viimeinen osa käsittelee shibojen geneettistä monimuotoisuutta. Tällä tarkoitetaan rodussa esiintyvien geenimuotojen runsautta. Vastakohtana on tilanne, jossa lähes kaikilla koirilla olisi samanlaiset, mahdollisesti vialliset geenimuodot elintärkeistäkin geeneistä. Tällöin peittyvästi periytyvät ongelmat alkaisivat yleistyä rodussa. Monimuotoisuuden vaaliminen auttaa näin vastustamaan sukusiitostaantumaa, joka uhkaa suljettuja rotukoirakantoja. Se hyödyttää myös jokaista syntyvää shibaa. Uusien tutkimusten perusteella shibojen monimuotoisuus on koirarotujen keskitasoa, mutta se on jakautunut rotuun epätasaisesti.   

Nykyiset shibat polveutuvat niistä koirista, joita alettiin NIPPO-rekisteröidä Japanissa 1920-luvulla. Jossakin vaiheessa rotuun ei enää otettu uusia koiria, ja uusien pentujen vanhemmat olivat itse NIPPO-rekisteröityjä kantakoirien jälkeläisiä. Shibojen geenipooli oli muodostunut ja sulkeutunut, minkä jälkeen samat geenimuodot ovat periytyneet uusille sukupolville sekoittuen uudenlaisiksi geeniyhdistelmiksi. 

Kennelliiton sukutaulussa näkyvä sisäsiitosprosentti voi kuitenkin näyttää nollaa siksi, että laskeminen ulottuu vain muutamien sukupolvien päähän ja olettaa, että vanhimmat esivanhemmat ovat keskenään täysin eri sukuisia. Shiboissa ja muissakin rotukoirissa kiertävät rodun kantakoirien geenimuodot – tähän perustuu rotujen olemassaolo ja säilyminen.  

Eriperintäisyys ylläpitää terveyttä 

Useimpien muiden eläinten tavoin shibapentu perii yhden setin geenejä emältään ja toisen isältään. Molemmissa seteissä on samat geenit, joilla on tietty nimi, sijainti ja tehtävä, mutta tarkemmin katsottuna geenit voivat esiintyä hiukan erilaisina geenimuotoina. Tällainen lisääntymistapa on kehittynyt eläimille jonkin syyn takia. On ollut edullista, että geenisettejä tulee kahdelta yksilöltä uudenlaisiksi yhdistelmiksi. 

Jos toisen vanhemman geenisetissä on rikkinäiseksi mutatoinut geenimuoto, pystyy toisen vanhemman toimiva geenimuoto yleensä pelastamaan tilanteen. Toisaalta jokin mutaatio voi joskus harvoin olla myös hyödyllinen tai muuttua tulevaisuudessa hyödylliseksi, mikäli elinolosuhteet muuttuvat. Lisäksi terveyden ja elinvoiman kannalta ajatellaan olevan hyvä, että jälkeläinen saa tietyistä geeneistä toimivat mutta hiukan erilaiset geenimuodot. Jos parittelevat yksilöt ovat sukulaisuuden takia keskenään liian samanlaisia, kahden eri geenisetin tarjoama turva ja hyöty menetetään.

Jälkeläisrajoitukset turvaavat monimuotoisuutta

Rotukoirien ongelmana pidetään sitä, että kantakoiria on ollut pieni määrä eivätkä kaikki niiden geenipooliin lahjoittamat geenimuodot ole pysyneet mukana. Toinen maailmansota ja tautiepidemiat romahduttivat monet rotukoirakannat. Näin kävi myös shiballe. Sittemmin rotujen geenimuotovalikoima on voinut yksipuolistua entisestään, kun pieni osa koirista on lisääntynyt ”muidenkin edestä”. Sekä ihmisten että eläinten arvioidaan kantavan perimässään aina muutamia haitallisia, resessiivisiä geenivirheitä – siis rikkinäisiä geenejä. Koirien tapauksessa ne voivat olla peräisin rodun kantayksilöiltä tai uusista mutaatioista, eikä resessiivistä geenivirhettä tyypillisesti pysty havaitsemaan päälle päin sen kantajasta. 

Kuvassa 1 kruunulla merkitty jalostuskoira on saanut monia jälkeläisiä. Myös sen jälkeläiset ovat lisääntyneet, jolloin rikkinäinen geenimuoto kuvitteellisesta C-geenistä (punainen) on alkanut yleistyä ehjien C-geenimuotojen (vihreät) kustannuksella. Kruunukoiralle sukua olevien kantajien jälkeläisellä on lopulta 25 % mahdollisuus periä sama viallinen geenimuoto kummaltakin vanhemmaltaan. Suomessa shibojen PEVISA-ohjelma rajaa yhden koiran jälkeläismääräksi 25 pentua. 

Elinvoimaisuuden lasku on hälytysmerkki

Suurin osa geeneistä ei liity koirien ulkomuodon yksityiskohtiin vaan koodittaa valmistusohjeita solun ja elimistön toiminnan kannalta tärkeille proteiineille. Viallinen geenimuoto, jolloin proteiini ei rakennu tai toimii huonosti, voi johtaa johonkin selkeään diagnosoitavaan sairauteen tai epämääräisempään elinvoiman laskuun. 

Viallisten geenimuotojen kertymistä pidetään syynä sukusiitostaantumaan, joka ilmenee esimerkiksi  lisääntymisvaikeuksina, kitukasvuisuutena, infektioherkkyytenä ja jopa kognitiivisten kykyjen heikkenemisenä. Vakavimmat geenivirheet ovat homotsygoottisina (peritty sekä emältä että isältä) letaaleja, jolloin tällaiset pennut kuolevat jo alkioina tai syntyvät elinkelvottomina, ja pentueluvut pienenevät.         

Toistojaksot tutkimuksen työkaluina

Shibojen geneettistä monimuotoisuutta on kartoitettu useammassakin tutkimuksessa (kts. Taulukko 1). Näissä on tarkasteltu monessa kohtaa koiran perimää sijaitsevia toistojaksoja, joiden pituus vaihtelee herkästi eri sukulinjoissa. Myös arkisempi geenitesti eli polveutumismääritys perustuu toistojaksoihin. Koska toistojaksot eivät täytä geenin määritelmää, kutsutaan niiden eri pituisia versioita tässä alleeleiksi eikä geenimuodoiksi.

Toistojaksoissa havaittava alleelien lukumäärä ja eriperintäisyys (eli heterotsygotia) ei suoraan kerro siitä, montako erilaista geenimuotoa rodussa on jostakin elintärkeästä geenistä. Asian merkitys on ehkä helpompi hahmottaa käänteisesti: jos kaikilla koirilla olisi samanlaiset, yhdeltä koiralta periytyneet versiot toistojaksoista, olisivat myös tämän koiran piilevät geenivirheet voineet levitä koko rotuun. Näin on käynyt esimerkiksi lunnikoirasyndroomasta kärsiville lunnikoirille. 

Shibojen monimuotoisuus keskitasoa mutta epätasaista

Shibojen geneettistä monimuotoisuutta on pidetty vuoden 2001 tutkimuksen (Kim ym.) perusteella varsin alhaisena myös muihin japanilaisrotuihin verrattuna. Uudemmat tutkimukset, joissa otoksena on ollut huomattavasti suurempi määrä shiboja sekä Japanista (Arata ym., 2016) että Yhdysvalloista (Veterinary Genetics Laboratories VGL, 2021), ovat löytäneet rodusta enemmän muuntelua. Näiden tutkimustulosten perusteella shibojen monimuotoisuus on toistojaksojen alleelien määrällä mitattuna ja muihin koirarotuihin verrattuna keskitasoa. Toisaalta on havaittu, ettei monimuotoisuus esiinny rodussa tasaisesti, sillä tietyt 3-4 alleelia ovat ”yliedustettuina” ja löytyvät suurelta osalta tutkituista shiboista. Tämän joukon ulkopuolelle jää perimältään harvinaisempia shiboja. 

Rotukoirat ja hukattu geeniperimä

VGL:n geenitestauksessa rotukoiria verrataan myös geneettisesti kaikkein monimuotoisimpiin kyläkoiriin maailman eri kolkista. Vertailun perusteella shiboissa arvellaan säilyneen noin 30 % koirille mahdollisesta muuntelusta. Lukema on korkeampi kuin länsigöötanmaanpystykorvilla (7 %), samaa tasoa kuin akitoilla (24 %) ja alhaisempi kuin toyvillakoirilla (60 %). Noin puolet tutkituista shiboista vastasi oman heterotsygotiansa määrässä sellaista pentua, joka syntyisi vapaasti lisääntyvien kyläkoirien joukossa täyssisarusten paritellessa.    

DLA-geenialue voi vaikuttaa pariutumiseen

VGL:n geenitesti tarkastelee erityisesti dog leukocyte antigen (DLA) -geenialuetta. DLA-geenit periytyvät yhdessä geenisetteinä. Tämä alue on erittäin mielenkiintoinen, sillä se liittyy immuunijärjestelmän toimintaan kaikilla selkärankaisilla eliöillä. Geenialueen yleisnimi on major histocompatibility complex (MHC) ja siinä tavataan enemmän muuntelua kuin missään muissa tunnetuissa geeneissä. Juuri näiden geenien osalta eri lajien naaraat suosivat itsestään poikkeavia parittelukumppaneita. Menettelyn ansiosta pennut perisivät vanhemmiltaan erilaiset setit DLA-geenejä, joten luonto näyttää pyrkivän heterotsygotian säilyttämiseen.

Allergiaa ja autoimmuunisairauksia? 

DLA-geenialue liittyy siis immuniteettiin ja omien solujen erottamiseen tunkeilijoista. Joskus nämä toiminnot häiriintyvät. Koiraroduilta on tunnistettu lukuisia DLA-versioita, jotka yhdistyvät autoimmuunisairauksien ja atopian kohonneeseen riskiin. Myös shiboissa on tavattu kilpirauhasongelmia, vaikeita tulehduksellisia suolistosairauksia ja allergioita. 

VGL:n tutkimus on löytänyt shiboista 15 erilaista versiota luokan I DLA-geenisetistä ja 17 versiota luokan II DLA-geenisetistä (kts. Taulukko 2). Versiomäärien vertailua muihin rotuihin: länsigöötanmaanpystykorva 6 ja 4, suursnautseri 14 ja 15, ja kääpiövillakoira 33 ja 23. Monimuotoisuus ei DLA-geenienkään perusteella esiinny rodussa tasaisesti: yli 60 %:lla shiboista on jokin kolmesta yleisimmästä versiosta sekä luokan I että luokan II DLA-geeniseteistä. Ilmiö saattaa kuvastaa nykyshibojen historiaa, sillä Japanissa shiboista on määritetty 3-4 suurta sukulinjaa. Toisaalta kaikki harvinaisemmat geeniversiot eivät automaattisesti ole arvokkaampia kuin “tavisversiot” – ne saattavat olla harvinaisia myös siksi, että periytyvät yhdessä jonkin terveysongelman tai täysin epärodunomaisen piirteen kanssa.

DLA-geenisettien kokonaislukumäärä antaa osviittaa kantakoirista (ainakin 9-17), jotka ovat antaneet panoksensa tutkittujen shibojen geenipooliin. Tutkimuksessa käytetyn nimeämistavan vuoksi shibojen DLA-geeniseteistä ei ilmeisesti voi suoraan tunnistaa muissa tutkimuksissa havaittuja riskiversioita eri autoimmuunisairauksille. 

Onko shibasi monimuotoinen tai jopa harvinaisuus?

Shibojen monimuotoisuuden kartoitus VGL-geenitestillä jatkuu edelleen. Uusia tuloksia rodusta päivitetään tietokantaan aika ajoin. Sukulaisrotu akitan rotuyhdistys Suomessa kannustaa akitanomistajia VGL-geenitestaukseen. Suomalaisten shibojen monimuotoisuus voisi olla kiinnostava yhteinen tutkimusidea. Löytyykö shibojemme geeneistä esimerkiksi lainkaan muita luokan I DLA-versioita kuin yleisimmät 1054, 1091 tai 1191, ja onko jokin näistä muuttunut vallitsevaksi? Näyttääkö eriperintäisyys DLA-alueella suojaavan shiboja allergioilta ja autoimmuunisairauksilta?

Jos oman shiban monimuotoisuus alkoi kiinnostaa, voi VGL-testikitin tilata kotiin nettiosoitteessa https://vgl.ucdavis.edu/canine-genetic-diversity/shiba-inu. Näyte otetaan itse hieromalla tikulla shiban posken sisäpintaa ja postitetaan kirjekuoressa.              

Geneettisen monimuotoisuuden vaalimisen etuja

• Syntyvät shibapennut saavat jokaisesta tärkeästä geenistä ainakin yhden toimivan version.
• Syntyvät shibapennut saavat erilaiset versiot myös sellaisista geeneistä, joiden kohdalla saattaa olla hyödyllistä, että vastingeeneinä on kaksi hiukan eri tavalla toimivaa versiota.  
• Ainakin osa shiboista voi olla perinnöllisesti vastustuskykyisempiä ja säilyä hengissä, mikäli koiramaailmaan ilmestyisi ”uusi penikkatauti” eli jokin vaarallinen ja herkästi leviävä tartuntatauti.
• Jalostustyö on ylipäänsä mahdollista, jos ominaisuuksiin vaikuttavissa geeneissä esiintyy muuntelua. 

Lähteitä ja luettavaa:

An Estimate of the Average Number of Recessive Lethal Mutations Carried by Humans (Gao ym., 2015)

Association of DLA-DRB1 Alleles and Canine Atopic Dermatitis (Bozorgpanah ym., 2020)

DLA class II risk haplotypes for autoimmune diseases in the bearded collie offer insight to autoimmunity signatures across dog breeds (Gershony ym., 2019)

Genetic Variability in East Asian Dogs Using Microsatellite Loci Analysis (Kim ym., 2001)

Genetic Diversity Testing for Shiba Inu (Veterinary Genetics Laboratory, 2019)

https://www.akitayhdistys.fi/monimuotoisuustutkimus2

Koiranjalostus: perinnöllisyyden ja jalostuksen perusteet (Katariina Mäki ja Salme Mujunen, 2018)

Low neutral genetic variability in a specialist puffin hunter: the Norwegian Lundehund (Melis ym., 2013)

Microsatellite loci analysis for individual identification in Shiba Inu (Arata ym., 2016)