8.2.4. Использование инбредных линий в генетике поведения
Селектированные и инбредные линии представляют собой основной материал для работы в области генетики поведения. Селекция мышей и крыс на степень выраженности ряда признаков поведения была успешной. В настоящее время осуществлены селекционные программы, которые охватили практически весь диапазон признаков поведения, показавших генетическую изменчивость, – от скорости проведения нервного возбуждения в нервно-мышечном синапсе (см.: Лопатина, Пономаренко, 1987) до высокой и низкой способности к обучению (см.: 8.6). В то же время с помощью селекции формируются линии, которые состоят из животных, сходных по выраженности исследуемого признака и иногда ряда других признаков, но не обладающих генетической однородностью. Это затрудняет использование их в целях идентификации генов, влияющих на данный признак.
В ряде случаев удается провести работу по выведению инбредных селектированных линий, т.е. полностью гомозиготных животных с контрастными в случае двух линий величинами интересующего нас признака. Инбридинг (близкородственное скрещивание) начинают после того, как получены неперекрывающиеся межлинейные различия по интересующему нас признаку. Таких линий немного. В качестве примера можно привести инбредные линии мышей Short-и Long sleep, у которых после гипногенной дозы этанола развивается либо короткий, либо длинный период сна. Основную же массу составляют инбредные линии мышей и крыс, выведенные ранее, до начала активных исследований в области генетики поведения. Такие линии были необходимы для исследований по иммунологии, гисто-совместимости, онкологии и др. (см. также: Бландоваи др., 1983).
Инбредные линии мышей и крыс получаются при размножении животных путем братско-сестринского скрещивания в течение примерно двадцати поколений. Полезные свойства этих линий позволяют использовать их для генетического анализа и выявления локусов, влияющих на поведение. Образно говоря, инбредная линия представляет собой неумирающий клон, состоящий из генетически идентичных друг другу особей.
Ниже перечислены основные свойства, отличающие инбредные линии от генетически гетерогенных аутбредных (Wimer, 1992).
Изогенность. Все животные инбредной линии генетически иден тичны друг другу практически по всем локусам. Это означает, что для получения генетического "профиля" линии соответствующее определение можно сделать на одном животном. Для начала дочер ней колонии инбредной линии можно использовать только одну пару.
Гомозиготность. Инбредные линии гомозиготны практически по всем локусам. У них нет никаких "скрытых" генов, которые не выявлялись бы при размножении линии "в себе". Естественно, что никаких изменений генетического состава, связанных с дрейфом генов или отбором, в инбредной линии произойти не может.
Фенотипическое подобие. Поскольку инбредная линия не может иметь генетических отклонений, фенотипическое единообразие таких животных по многим признакам также оказывается более высоким, чем в аутбредных стоках. Это относится в первую очередь к признакам с моногенным или олигогенным (т.е. когда задействовано малое число генов) определением. Так, например, после введения гексобарбитала мышам линии Balb/c их сон продолжается в среднем 41±2 мин, а у животных аутбредного стока Swiss примерно столько же – 43±15 мин, но разброс величин у последних был значительно большим. Если предполагается оценить изменение длительности сна в ответ на какое-либо воздействие, то, согласно простым расчетам, для получения достоверного результата достаточно использовать лишь 15 мышей линии BALB/c, но 290 аутбредных мышей Swiss.
Инбредные линии могут иметь повышенную чувствительность к средовым воздействиям и, следовательно, фенотипическое сходство особей по признакам поведения, имеющим полигенную природу, может нарушаться (см. п. 7).
"Индивидуальность'' линии. Каждая инбредная линия генети чески уникальна; ее поведенческий и неповеденческий фенотипы всегда будут непохожи на фенотипы любой другой линии. Это оз начает, что практически для всех проявлений поведения можно об наружить межлинейные различия. Из этого следует очень важный вывод о том, что выявление различий между линиями по поведе нию требует в дальнейшем исследования их физиологических и био химических причин.
Долговременная стабильность. Инбредные линии остаются гене тически стабильными в течение больших отрезков времени. Приме ром может служить постоянство генетического состава двух родст венных сублиний – C57BL/6 и C57BL/10, которые, хотя и ведутся независимо уже более 50 лет, но остаются, как и в начале, на 97% генетически сходными.
Нарушение генетической стабильности инбредной линии может произойти в результате одной из трех причин – наличия остаточной гетерозиготности, новых мутаций и генетического "заражения". Остаточная гетерозиготность есть следствие того, что инбридинг даже в течение многих поколений по какой-то причине не может привести к полной гомозиготности. Возникновение мутаций – событие достаточно редкое, но есть случаи, когда появлялись мутации, влияющие и на поведение.
Возможность идентификации. Поскольку каждая линия имеет свой генетический "профиль", не составляет большого труда прове рить принадлежность животного к этой линии. Это особенно важно при подозрении на засорение линии посторонним генетическим ма териалом. Подобное "заражение" линии может, к сожалению, слу чаться при ошибках или
небрежности
в разведении.
Чувствительность. Гомозиготность особей инбредной линии считается причиной того, что эти животные часто оказываются более чувствительными к внешним воздействиям. Инбредные животные гомозиготны в том числе и по аллелям, которые не обязательно способствуют повышению их жизнеспособности, а нередко, наоборот, ведут к ее снижению. Противоположное явление, а именно малую чувствительность гибридов первого поколения к сре-довым влияниям, объясняют наличием генетического буфера, т.е. формированием гетерозиготного организма, у которого каждый аллель, вызывающий снижение жизнеспособности, с большой вероятностью имеет "парой" аллель другого происхождения, который такого действия не оказывает.
Отсутствие подобных "буферных" свойств у гомозиготного генотипа может быть причиной слабой защищенности инбредного организма от внешних, нарушающих развитие влияний. Это же явление лежит в основе иногда обнаруживаемой повышенной чувствительности животных инбредных линий к средовым воздействиям, что может приводить к появлению фенотипических различий между инбредными животными одной линии, противодействуя тем самым свойству фено-типического подобия, о котором говорилось выше (п. 3).
Использование в разных странах. Поскольку инбредные линии обладают свойствами изогенности, гомозиготности и возможностью быть идентифицированными, их можно использовать в лаборатори ях разных стран без опасения каких-либо генетических изменений в них, связанных с малым числом основателей колонии (как это имеет место при работе с аутбредными стоками, например селекти рованными линиями).
Использование данных прошлых лет. Данные по инбредным ли ниям в силу их генетической стабильности можно сравнивать с ре зультатами, полученными на тех же линиях, но ранее. Это облегча ет планирование и проведение новых исследований.