DNA psa poprvé úplně dešifrována

Před nějakou dobou se spojilo velké množství vědců z celého světa při badatelském projektu jménem "Dog Genome Sequencing Consortium". Vědci si vzali za úkol dešifrovat genom domácího psa, tzn. chromozómy a v nich lokalizované geny (asi 20 000). Odborný výraz pro tuto analýzu zní "sekvencovat", čímž se rozumí přečtení sekvence bází (nukleotidů) DNA. Dohromady muselo být přečteno 2,41 miliard jednotlivých sekvencí, porovnáno prostřednictvím zvláštního programového vybavení počítače a seřazeno do správného pořadí. Tento projekt byl řízen renomovaným Broad Institute of MIT and Harvard (krátce zvaný "Broad") v Cambridge, Massachusetts (USA). Počátkem prosince 2005: v časopise Nature [1] bylo publikováno první úplné dekódování DNA psa.

Z velkého množství nových poznatků tohoto náročného projektu vám chceme tři představit, a to ty, které jsou i pro laika srozumitelné. Týkají se

– evoluce psa
– identifikace genů, způsobujících dědičná onemocněni
– "starých" plemen v protikladu k plemenům "moderním"

Evoluce psa

Spolu s poznatky dřívějších molekulárně biologických průzkumů můžeme nyní díky nové Broad studii s velkou jistotou říct, jak probíhala evoluce psa. Podle těchto poznatků je divokým praotcem psa vlk obecný (šedý), který patří do velké skupiny savců, které označujeme jako Carnivora (šelmy). Asi před 40 miliony let se z této skupiny vyvinula čeleď psovitých šelem (Canidae), ze kterých se znova asi před 15 miliony let vyvinuli lišky, vlci, šakali a jiná zvířata. Nejbližším příbuzným vlka obecného je kojot, následován šakalem obecným, vlčkem etiopským, asijským divokým psem (dhoul, vlk rudý) a africkým divokým psem (pes hyenový).

Fylogeneticky nejbližší příbuzení psa (Canis familiaris)
Vlk obecný (Canis lupus)	Kojot (Canis latrans)	Šakal obecný (Canis aureus)
Vlček etiopský (Canis simensis)	Asijský divoký pes (dhoul, vlk rudý) (Cuon alpinus)	Africký divoký pes (pes hyenový) (Lycaon pictus)

Nejméně před 15 000 let (a možná už dřív) začala domestikace jednotlivých vlků a vyvinul se pes domácí. Místo původu je s největší pravděpodobností jihovýchodní Asie. Doprovázeje člověka, osídlil domácí pes přes Beringou úžinu také Nový svět, to znamená, že také američtí psi jsou potomky domácího psa a ne nějakého vlastního původu, jak se nějakou dobu myslelo.

Studie Broad vědců dále dokazuje, že došlo v průběhu dějin vývoje psa dvakrát k poklesu populace, tzv. "bottleneck" ("hrdlo od láhve"). Jedna taková situace nastala v ranné fázi domestikace před asi 9000 generacemi a podruhé při vzniku různých moderních plemen před 50-100 generacemi, tj. asi v 18./19. století. V obou případech bylo k dispozici ještě málo jedinců, takže při rozmnožování muselo často dojít k úzké příbuzenské plemenitbě ("inbreeding"). Kromě toho se genofond některých plemen zmenšil v důsledku vnějších vlivů jako jsou epidemie či války.

Jedním z následků těchto bottleneck fází je až dodnes dokázané "zpevnění" genové struktury včetně dědičných nemocí, protože takříkajíc chyběla "čerstvá krev". Typickým příkladem jednoho plemene s bottleneck charakterem je akita inu, která byla Broad vědci za tímto účelem také analyzovaná.

Identifikace genů způsobujících dědičná onemocněni

Je známo několik set nemocí, které se vyskytují současně u člověka i psa. K nejčastějším společným onemocněním patří rakovina, epilepsie, alergie, nemoci selhání imunního systému (např. onemocnění kůže sebaceous adenitis, objevující se nově u akity), slepota, hluchota, šedý zákal (katarakt) a srdeční onemocnění.

Vedle těchto dědičných nemocí vyskytujících se ve velké míře u člověka a psa, existují také nemoci vyskytující se zřídka a sice pouze u jednotlivých plemen. Tak se zatím objevila určitá dědičná rakovina ledvin jen u německého ovčáka. Také smrtelná porucha ukládání metabolického produktu gangliosidóza je doposud kromě shiby známa jen u dalších 7 plemen.

Rozšíření dědických nemocí u psa také napomohla, kromě již zmíněných bottleneck situací, regulace chovu ("standardy") jako například požadavek čistoty plemene (poprvé formulován v 19. století jako "Breed Barrier Rule"). Cena za množství moderních plemen, které vznikly selektivním chovem, je uchování určitých dědičných vloh, kterými byly dále předány také negativní vlohy a mutace. V extrémním případě se dokonce dědičná chyba povýší na normu, jako například bezsrstnost u psů naháčů.

Výzkum a identifikace genových defektů, které mají člověk a pes společné, byli vlastním cílem Broad projektu. Již teď existuje řada tzv. genových map ("gene maps"), ve kterých jsou zaznamenány a roztříděny znamé geny způsobující u psů onemocnění. Kromě toho existuje na univerzitě v Cambridge v Anglii projekt jménem IDID (Inherited Diseases In Dogs), ve kterém jsou zaznamenány všechny známé dědičné nemoci včetně odborné literatury. [2] Tento projekt je na internetu každému přístupný, podle jmen nemocí nebo plemen se dají cíleně hledat informace.

Výzkum dědičných nemocí u psa slouží často jako vzor pro výzkum stejných nemocí u člověka. Vědci Broad projektu si jsou jisti, že na podkladě nyní dešifrované DNA budou brzy zveřejněny další studie s novými poznatky. Tím udělá diagnóza a terapie velký pokrok a mohou být vypracovány nové chovné programy.

"Stará" plemena v protikladu k "moderním" plemenům

Vědci Broad projektu pracují úzce s American Kennel Club (AKC) a mnohými jinými chovatelskými sdruženími. Jednou z důležitých otázek bylo, které zástupce více než 400 plemen do výzkumu zvolit. Muselo být nalezeno plemeno u kterého se dalo předpokládat, že jeho genetická struktura je obzvlášť homogení a vykazuje pokud možno málo mutací. Toto mohlo být poměrně "moderní", ve vysoké míře úzkou přibuzenskou plemenitbou charakterizované plemeno. Po analýze 60 různých plemen padla volba konečně na fenku boxera Tasha (viz foto). Ke kontrole bylo navíc vzato víc než 30 dalších plemen, jeden kojot a čtyři různé populace vlků.

Shiba nebyla nikdy kandidátem pro genomovou analýzu – a sice z dobrého důvodu. Současně s Broad projektem byla provedena další šetření, na kterých spolupracovali též vědci tohoto projektu. V této studii bylo zkoumáno 414 psů z 85 plemen, aby se zjistila genetická příbuznost mezi plemeny a genetická blízkost k vlkovi obecnému. [3] Vědci zjistili, že se plemena dají rozdělit do čtyř skupin ("clusters"), třech "moderních" a jedné skupiny "starého" plemene. Jen tato "stará" skupina se vyznačuje jasně znatelnou blízkostí k vlku, zatímco všechna plemena "moderních" skupin nehrají v tomto směru žádnou roli.

"Stará" skupina zahrnuje jen 9 plemen z různých koutů světa. Nejbližší genetickou blízkost k vlku prokazuje v této skupině šar pei, basenji a shiba inu. Na následujícím zobrazení jsou všechny souvislosti graficky znázorněny:

Shiba je jedním z geneticky nejbližších příbuzných vlka – nesmíme se nechat zmást vnějším vzhledem, fenotypem. Proto se shiba nehodila pro Broad projekt, pro který se musel najít pes moderního plemene. Shiba inu – a jak také díky japonským výzkumům [4] víme i hokkaido ken – patří k těm několika málo opravdu původním plemenům.

[1]	Kerstin Lindblad-Toh, Claire M. Wade et al.: Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog, Nature 438, December 2005, pp. 803-819.
[2]	Sargan, D. R.: IDID: inherited diseases in dogs: web-based information for canine inherited disease genetics, Mammalian Genome 15 (2004), pp. 503-506.
[3]	Heidi G. Parker, Lisa V. Kim et al.: Genetic Structure of the Purebred Domestic Dog, Science 304 (2004), pp. 1160-1164.
[4]	Yuichi Tanabe: Phylogenetic studies on the Japanese dogs, with emphasis on migration routes of the dogs, in: Japanese as a Member of the Asian and Pacific Populations, ed. Kazuro Hanihara, Kyoto 1992, pp. 160-173.

© Dr. Holger Funk 2006