Bændablaðið - 17.12.2015, Blaðsíða 72

72 Bændablaðið | Fimmtudagur 17. desember 2015
Þegar jól nálgast færist viss ró
yfir sem gefur tækifæri til að rifja
upp liðna tíð og velta fyrir sér
hvað við höfum af henni lært.
Það sem mig langar að þessu
sinni að ræða um er einn þáttur í
uppbyggingu þeirrar fræðigreinar
sem ég helst tel mig hafa eitthvert
vit á sem er búfjárkynbótafræði. Þar
er hinn fræðilegi grunnur skapaður
af fremur fáum einstaklingum sem
hafa haft innsæi og þekkingu tals-
vert umfram okkur meðaljónana.
Þeim sem þróuðu þessi fræði í byrj-
un er það mörgum sameiginlegt að
reyna að prófa kenningar sínar með
tilraunadýrum. Þekktustu tilrauna-
dýrin eru mýs og bananaflugur.
Þegar kemur framundir miðja
síðustu öld fara víða um heim í
gang tilraunir með búfé, flestar
slíkar tilraunir hafa skilið takmark-
að eftir sig en nokkrar standa eftir
sem sterkur grunnur að þekkingu
okkar í dag. Hefðin fyrir notkun til-
raunadýra viðhélst misjafnlega en
þó hvergi eins og við háskólastofn-
unina í Edinborg sem sinnir þess-
um fræðum. Eftirlætisdýr þeirra til
tilrauna hafa verið bananaflugur
og mýs. Ég varð þeirrar hamingju
aðnjótandi að sækja námskeið
tveggja meginpostulanna þaðan á
námskeiðum í háskólanámi mínu
og kynnast þannig hugsun þeirra
talsvert. Þessir flugnatalningamenn
voru A. Robertson og W.G. Hill, sá
fyrrnefndi er fallinn frá fyrir all-
löngu en Hill situr enn á friðarstóli
og vafalítið í dag talinn fremstur
meðal jafningja á sínu fræðasviði.
Heimsráðstefna um
búfjárerfðafræði og
búfjárkynbætur
Á heimsráðstefnunni um búfjár-
erfðafræði og búfjárkynbætur í
Leipzig sumarið 2010 var síðasti
ráðstefnudagur sjötíu ára afmælis-
dagur Hill og flutti hann þar utan
dagskrár afmæliserindi um sögu
úrvalstilrauna hjá búfé og hvað þær
hefðu lagt til fræðanna. Þessa eld-
tölu hefur hann síðan skrifað í grein
sem hann birti í einu af þekktustu
tímaritum heims á sviðinu. Þessi
grein er notuð sem hryggjarstykkið
í mörgu af því sem segir hér á eftir
og sumt bein endursögn þaðan.
Námskeið í Helsingfors
Fyrir mig var námskeiðið í
Helsingfors með Hill vorið 1972
mikil upplifun. Þau fræði sem ég
hafði þá numið við háskólann á Ási
var búfjárkynbótafræði byggð á
mjög þéttum tölfræðilegum grunni
og var hann mikið sóttur til Lush og
var þessi grunnur ráðandi hjá okkur
Norðurlandabúunum. Hill kynnti
þarna þessi sömu fræði frá grunni
Edinborgarmanna sem rekur sig út
frá erfðafræðilegum grunnmódel-
um og víkkaði enn skilning á þeirri
hlið. Þessi samþætting var ómet-
anleg til víðari skilnings á faginu.
Eitt hliðaratriði í tengslum við
þetta námskeið vil ég nefna vegna
þess að öðrum kosti verður það
gleymskunni að bráð. Lokaþáttur
námskeiðsins var hlutur sem áreið-
anlega enginn hafði þá heyrt rætt
mikið um og var ekki þá neitt farið
að birta um í vísindaritum. Það var
verndun erfðabreytileikans. Þegar
ég kom til baka heim fór ég að
kynna og ræða þessar hugmynd-
ir við Stefán Aðalsteinsson, sem
voru honum alveg óþekktar þá,
en upptendraðist hann strax eins
og oft var með nýja og framsýna
hluti. Örfáum misserum síðar var
norræni genabankinn fyrir búfé
stofnaður að undirlagi Stefáns
og gamalla samstarfsmanna hans
frá Norðurlöndunum; Majala
í Finnlandi, Rendel í Svíþjóð,
Kolstad í Noregi og Neiman-
Sörensen í Danmörku. Í dag er mér
ljóst að neistinn sem kveikti þetta
var námskeið Hill þar sem Majala
var stjórnandi og sá neisti sem mér
tókst að vekja hjá Stefáni, þá var
tryggt að eldurinn brann. Þessar
hugmyndir voru þá byrjaðar að
skjóta rótum hjá kynbótafræðingum
sem störfuðu í þróunarlöndunum
þar sem þessir hlutir raunverulega
brunnu á fólki. Síðan hefur þetta
orðið mjög mikil grein á heimsvísu
og á sitt aðalvígi í dag hjá FAO.
Margir lukkuriddarar hafa
stigið fram
Þarna hefur hins vegar vaxið fram
miklu fjölbreyttari hópur áhuga-
fólks en á öðrum sviðum búfjárkyn-
bótafræði. Sífellt eru þar fleiri og
fleiri af þekktum vísindamönnum
sem gera sér betur og betur ljóst
fræðilegt mikilvægi þessa fyrir
framtíðarþróun en um leið gíf-
urlega stór hópur áhugafólks sem
margt hvert gerir sér ekki minnstu
grein fyrir fræðilegum undirstöð-
um. Þar hafa margir lukkuriddarar
stigið fram og sumum tekist að færa
þetta starf á hreinar villigötur þó
að fleira hafi verið vel gert. Ég veit
ekki hvort frekar eigi að líkja þessu
fræðasviði við Jesú eða Múhamed
og frumsöfnuði þeirra eða Grýlu
og jólasveinanana.
Rétt er að fara örfáum
orðum um hinn aðalfræðimann
Edinborgarskólans og kenniföður
Hills, Alan Robertson. Aðkomu
hans að búfjárkynbótum má rekja
til þess að í stríðslok er ákveðið
að koma á stofn Í Bretlandi í
Edinborg stofnun til að endurreisa
búfjárræktarstarf í landinu á grunni
nýrrar þekkingar. Að stofnunni er
ráðinn hópur ungra afbragðsvís-
indamanna. Þarna er hrundið af stað
hugsjón til uppbyggingar sem er í
dag í öllu falli er í ljósára fjarlægð
frá hugsunarhætti forystumanna í
íslenskum stjórnmálum. Robertson
sem þá var þekktur sem afburða-
greindur nemandi hafði þá nýlokið
námi í efnafræði en flutti sig nú
alveg inna á nýtt fræðasvið hrað-
vaxandi vísindagreinar.
Robertson varð á næstu ára-
tugum einn mesti kenningasmið-
ur búfjárkynbótafræði og þróaði
margar kenninga sinna af einstöku
innsæi á grunni óteljandi úrvalstil-
rauna með bananaflugur. Með því
lyfti hann fræðilegum grunni hærra
en flestir aðrir. Bein aðkoma hans
að hagnýtum búfjárkynbótum varð
aldrei mikil en ber samt að nefna
að strax um 1950 leggur hann
grunninn að dreifðum afkvæma-
rannsóknum nauta við ræktun
mjólkurkúa sem þar varð líklega
ein byltingarkenndasta breytingin
í öllu ræktunarstarfi á síðustu öld.
Robertson var fádæma skýr í fram-
setningu sem kennari og einhver
mest gefandi einstaklingur að ræða
við um fræðileg vandamál sem ég
hef hitt.
Eftir þessa útidúra er rétt að leita
til greinar Hills. Upphaf úrvalstil-
rauna má raunar rekja aðeins aftar
en til enduruppgötunar á lögmál-
um Mendels um 1900. Metið er
raunar úrvalstilraunir í maís í
Illinois sem hófst 1896 og mun
enn haldið gangandi. Fljótt eftir
1900 hófust fyrstu úrvalstilraun-
ir með búfé og var þar á ferðinni
Bandaríkjamaðurinn Pearl sem
vann með hænsni.
Til hvers eru úrvalstilraun-
ir? Þannig spyr Hill og vitnar til
rástefnugreinar sinnar frá 1980
þar sem komu saman tæplega 100
meðal þekktustu kynbótafræðinga
heimsins á þeim tíma á ráðstefnu
í Edinborg sem oft er reiknaður
sem einskonar millifundur í heims-
rástefnum um búfjárerfðafræði og
búfjárkynbætur en fyrsta ráðstefnan
var haldin á Spáni 1974 og sú önnur
einnig þar 1982 og síðan víða um
heim með fjögra ára millibili.
Skammtímatilraunir
Hill telur eðlilegt þegar tilgangur
slíkra tilrauna er ræddur að byrja á
að skipta þeim í skammtímatilraun-
ir í innan við tíu ættliði oft aðeins
3–5 og síðan langtímatilraunir,
tugir kynslóða.
Hann byrjar á að greina mark-
mið skammtímatilrauna;
1. Reyna gildi spásagna um
úrvalssvörun á grunni stuðla
metnum í grunnhópnum sem
úrvalshópurinn(arnir) koma
frá.
2. Meta erfðabreytileika í grunn-
hópnum og arfgengi eigin-
leikans og sanna með úrvali
að erfðabreytileikinn sé fyrir
hendi.
3. Greina erfðasambönd fyrir eig-
inleika sem erfitt er að meta og
mæla út frá samhliðabreyting-
um við auðmældan eiginleika
sem valið er fyrir.
4. Kanna samspil milli erfða- og
umhverfisþætti þegar mögu-
legt er að skipta erfðahópum
á milli umhverfisaðstæðna á
báða vegu.
5. Kanna frávik frá línulegri svör-
un úrvals eftir val í andstæðar
áttir eða við breytilegan úrvals-
styrk.
6. Bera saman úrvalssvörun mis-
munandi úrvalsaðferða. Þegar
að langtímatilraunum kemur
þá bætir hann við eftirtöldum
ástæðum;
7. Kanna hve lengi úrvalssvörun
fyrstu kynslóða viðhelst.
8. Gera tilraun til að mæla
úrvalsmörk.
9. Greina áhrif stofnstærðar og
mismunandi úrvalsþrýstings
á úrvalssvörun til lengri tíma.
10. Mæla samhliða breytingar í
öðrum eiginleikum og þá sér-
staklega þá sem snúa að endur-
nýjun stofnsins (fitness).
11. Meta fjölda gena, áhrif
einstakra gena og tíðni þeirra
út frá þeirri úrvalssvörun sem
tekst að mæla.
12. Framleiða mjög ólíkar línur
til nota fyrir síðari rannsóknir
einkum á lífefnafræðilegum
og lífeðlisfræðilegum þáttum.
Við endurskoðun sína fyrir
Leipzig fyrirlesturinn bætir
Hill nokkrum atriðum við.
Vegna skammtímatilrauna
bætir hann við eftirtöldu atriði;
13. Gera skammtímatilraunir til að
leiða í ljós fyrir bændum hve
úrval eða mismunandi úrvals-
aðferðir geta breytt stofninum
á skömmum tíma. Slíkar til-
raunir hafa verið gerðar fyrir
fjölda búfjártegunda og ara-
grúa eiginleika. Hér á eftir
verður mest fjallað um nokkr-
ar slíkar heimsfrægar tilraunir
sem gerðar hafa verið víða
um heim fyrir mjólkurkýr og
sauðfé. Fyrir langtímatilraun-
ir bætir Hill en við nokkrum
atriðum um tilgang þeirra;
14. Greina erfðabreytileika sem
sprottin er af stökkbreytingum
í úrvalshópunum.
15. Meta áhrif óerfðabundinna
þátta og möguleika á að breyta
þeim með úrvali.
16. Skyggnast á bak við erfðaupp-
byggingu eiginleikanna með
aðferðum þeim sem erfðatækn-
in hefur lagt okkur í hendur á
síðustu árum.
Í framhaldinu er rétt að víkja að
örfáum atriðum úr erindi Hill í
Leipzig og verður þar stikað á
tólfmílnaskónum. Fyrst spyr hann
hvað slíkar tilraunir hafi kennt.
Fjölmargt. Meginniðurstaðan er
að við fáum úrvalssvörun ef erfða-
breytileiki er fyrir hendi fyrir við-
komandi eiginleika. Svörun fæst
yfir fjölda kynslóða. Þetta segir
okkur að flestir mikilvægir eig-
inleikar í búfé stjórnast af fjölda
erfðavísa þannig að ólíklegt er að
jafnvel eftirsóttustu erfðavísarnir
verði einráðir í erfðahópnum fyrr
en að löngum tíma liðnum.
Í hugleiðingum um gildi skamm-
tímatilrauna nefnir hann tilraun
sem Falconer, einn páfinn enn í
Edinborg og höfundur þekktustu
bókar í heiminum á síðari árum um
búfjárkynbætur, ásmat samstarfs-
manni gerði með mýs. Þar voru þeir
að kanna þá kenningu sem var þá
nær algildi í búfjárrækt að best sé
að vinna að kynbótum búfjár þegar
gripirnir lifa við bestu aðstæður
og „ná að sýna hvað í þeim býr“.
Þessi kenning er yfirleitt kennd
við Hammond og lærisveinn hans
Halldór Pálsson hélt henni mjög
ákveðið fram í sauðfjárrækt hér á
landi. Falconer og samstarfsmaður
hans voru með mýs við tvær mjög
breytilegar umhverfisaðstæður en
víxluðu músum úr úrvalshópunum
á milli umhverfisaðstæðna. Þannig
fundu þeir að hópurinn sem var
bestur við aðrar umhverfisaðstæð-
urnar var lakari við hinar og öfugt.
Einnig sýndu þeir framá að þessi
kenning var ekki algild. Þetta er
það sem kallað er samspil á milli
erfða- og umhverfisaðstæðna.
Að þessu erum við t.d. að ýja
þegar við í kynningu á einstökum
sæðingahrútum gefum í skyn að
kostir þeirra nýtist best þar sem
dilkar eru mjög vænir eða rýrir.
Þetta þekkja menn líka að vissu
marki af því hve erfiðlega geng-
ur yfirleitt að flytja landgæði með
hrútum úr landgæðasveitum og fyrr
á árum hve lítil mjólk fékkst yfir-
leitt með afkvæmum nautanna sem
verið var að sækja á afurðahæstu
kúabúin og nautsmæður voru vald-
ar á grunni eigin afurða.
Fyrir nokkrum áratugum gerði
ég útreikninga bæði í sauðfjár-
og nautgriparækt sem sýndu að
umhverfibreytileiki væri ekki meiri
á milli búa hér á landi en svo að
samspilið á milli umhverfis og
erfða truflaði nánast ekki kyn-
bótamat gripa í ræktunarstarfinu
hér á landi fyrir mikilvægustu
eiginleika. Þessu samspili hefur
samt verið gefinn of lítill gaumur
í búfjárkynbótarannsóknum hér-
lendis á síðustu árum og þola þau
mál áreiðanlega frekari skoðun í
dag. Í því sambandi þurfum við
að gera okkur grein fyrir að fyrir
marga eiginleika geta umhverfis-
áhrif verið svo fjölmargt annað en
fóðrunarástand.
Hætta á skekkju vegna
takmarkaðs umfangs
Ágalli margra úrvalstilrauna er
hve umfang þeirra er takmarkað.
Þetta felur í sér hættu á verulegri
skekkju í mælingum bæði vegna
lítils umfangs og úrtaksskekkju í
byrjun. Tilraunakostnaður er að
sjálfsögðu meginskýring þessa. Það
heyrir nánast til undantekninga að
endurtekningar séu notaðar í úrval-
stilraunum með búfé. Talsvert af
slíkum tilraunum með tilraunadýr
hafa hins vegar verið gerðar með
fleiri úrvalshópum af hverri tegund
( hátt-lágt-samanburður). Þær haf
leitt skýrt í ljós hve þessi skekkja
er mikil með litla hópa. Þetta segir
Hill að margir virðist ekki skilja
og enn fleiri ekki viðurkenna. Þrátt
fyrir marga augljósa ágalla hafa
skammtímatilraunir skilað mikilli
þekkingu.
skilið takmarkað eftir sig en nokkrar standa eftir sem sterkur grunnur að þekkingu okkar í dag. Hefðin fyrir notkun
tilraunadýra viðhélst misjafnlega en þó hvergi eins og við háskólastofnunina í Edinborg sem sinnir þessum fræðum.
Mynd / Edinphoto
Ráðgjafarmiðstöð landbúnaðarins
Úrvalstilraunir með búfé og tilraunadýr I. hluti
Jón Viðar
Jónmundsson
Ráðunautur hjá RML
jvj@rml.is