W krajach gdzie wyścigi płaskie są sportem narodowym reklamy testów genetycznych są prawie tak powszechne, jak reklamy środków czystości. Jeszcze parę dekad temu takie ogłoszenia były wręcz niespotykane


Genetyczne uwarunkowania sukcesu w wyścigach płaskich u koni pełnej krwi angielskiej i czystej krwi arabskiej.

Genetyczne uwarunkowania sukcesu w wyścigach płaskich u koni pełnej krwi angielskiej i czystej krwi arabskiej.

W krajach gdzie wyścigi płaskie są sportem narodowym reklamy testów genetycznych są prawie tak powszechne, jak reklamy środków czystości. Jeszcze parę dekad temu takie ogłoszenia były wręcz niespotykane

Wyhodowanie, utrzymanie i wytrenowanie konia do poziomu wymaganego w startach w wyścigach generuje potężne koszty, bez gwarancji zwrotu kapitału. Brak precyzyjnie wypracowanych narzędzi hodowlanych, selekcyjnych i treningowych umożliwiających optymalizację i indywidulany dobór obłożenia pracą dla koni już od początku szkolenia, powoduje, że wiele koni rozpoczyna trening i nie kończy go lub też po ukończeniu szkolenia nie zdobywa wysokich pozycji podczas startów.

Rozwiązania tego problemu upatruje się w zastosowaniu selekcji wspomaganej markerami genetycznymi, która pozwala na wybór koni z największym potencjałem już na wstępnym etapie selekcji. Tego typu podejście ma na celu zwiększenie procentowego udziału koni startujących w rajdach/wyścigach i osiągających wybitne wyniki przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów ponoszonych na szkolenie zwierząt nie mających do tego predyspozycji.

Dzisiaj, dzięki zaangażowaniu jednostek badawczych z całego świata, usługi testów genetycznych – zarówno dla zwierząt, jak i ludzi – są liczniejsze, dokładniejsze, tańsze i wygodniejsze niż kiedykolwiek.

***

Pierwsze testy genetyczne dla koni pojawiły się w latach 90. i przez wiele lat były stosowane sporadycznie. Aktualnie na rynku oferowane są już dziesiątki testów o szerokim spektrum zastosowania. Większość z nich jest wykorzystywana w decyzjach hodowlanych, które będą kształtować przyszłe pokolenia koni, zarówno w obszarach wyglądu, zdrowia, czystości ras jak i szeroko rozumianej dzielności wyścigowej dzisiejszych koni.

Na efektywność treningu i wyniki uzyskiwane w wyścigach i sporcie ma wpływ wiele czynników zarówno środowiskowych jak i genetycznych. Jak powszechnie wiadomo na uzyskanie optymalnej formy zwierzęcia składa się jego stan zdrowia, odpowiednie żywienie i warunki utrzymania oraz tak dobrany program treningowy aby uzyskać maksymalne. Intensywność treningu przekraczająca możliwości adaptacyjne organizmu może prowadzić nie tylko do utraty wypracowanej formy, ale również do kontuzji. Dlatego też, nie bez znaczenia jest indywidualny dobór treningu uwzględniający również unikalne predyspozycje zwierzęcia zapisane w kodzie DNA. Badacze od wielu lat próbują określić wskaźniki odziedziczalności dla cech charakterystycznych dla użytkowania koni. Tego typu wskaźniki określają w jakim stopniu badana cecha jest dziedziczona, a jak duży wpływ na jej kształtowanie ma środowisko. Wartość wskaźnika waha się w zakresie 0-1. Im wyższa wartość tym niższy wpływ czynników środowiskowych na daną cechę, a wyższy efekt informacji genetycznej zakodowanej w DNA. Szacunkowe wartości współczynników odziedziczalności dla cech dzielności wyścigowej w wyścigach płaskich (ang. flat-racing) wynoszą od 0.15 do 0.55, dla rajdów wytrzymałościowych – 0.28. Jak widać największy wpływ czynniki genetyczne mają na cechy dzielności wyścigowej, gdzie mogą odpowiadać nawet za 55% wartości uzyskanych rezultatów.

***

Intensywnie prowadzone badania w zakresie współczesnej genetyki molekularnej, doprowadziły do wytypowania pierwszego w tym zakresie markera genetycznego (genu miostatyny; MSTN) silnie skorelowanego z dzielnością wyścigową u koni pełnej krwi angielskiej. Naukowcy z Trinity College w Dublinie pod kierunkiem Profesor Emmelin Hill, zidentyfikowali zmianę sekwencji DNA w genie odpowiedzialnym za wzrost i rozwój mięśni. Kiedy Hill i inni badacze odczytali zapis sekwencji genu MSTN od 24 niespokrewnionych koni wyścigowych pełnej krwi angielskiej, zidentyfikowali zmianę w jednej konkretnej pozycji z „C” na „T”. Ponieważ jedna kopia wariantu jest dziedziczona po ojcu, a jedna po matce, osobnik może posiadać układ CC, CT lub TT. Porównując osiągi wyścigowe na różnych dystansach 179 koni wyścigowych wygrywających wyścigi grupowe z indywidualnymi genotypami MSTN, naukowcy byli w stanie zidentyfikować związki między genetyką a uzyskiwanym sukcesem na różnych dystansach. Wykazano, że konie z dwiema kopiami wariantu C [CC] w zdecydowanej większości mają większą masę mięśniową jako dwulatki i świetnie sprawdzają się na wyścigach sprinterskich do długości 1600m. Z kolei, konie o genotypie T:T najlepiej nadają się do wyścigów dłuższych i potrzebują więcej czasu do osiągnięcia optimum formy. Oznacza to, że dojrzewają dłużej.

***

W oparciu o zmiany mutacyjne w obrębie genu MSTN stworzono komercyjny test genetyczny (Equinome Speed Gen Test), który wykorzystywany jest do oceny indywidualnych predyspozycji konia do treningu czy też do wyboru optymalnej długości dystansu wyścigowego. Konie posiadające genotyp CC są predysponowane do wyścigów na krótkich dystansach, gdzie osiągają najlepsze rezultaty i charakteryzują się najlepszą szybkością. Z kolei osobniki o genotypie CT są biegaczami średniodystansowymi o większej wytrzymałości, podczas gdy konie TT charakteryzują się najlepszą wytrzymałością i sprawdzają się na dłuższych dystansach wyścigowych. Poznanie genetycznego potencjału konia na wczesnym etapie kariery sportowej pozwala zastosować powyższe informacje w praktyce i maksymalnie wykorzystać jego potencjał. Obiecujące wyniki uzyskiwane na podstawie analizy genu miostatyny jako markera, zaowocowały gwałtownym rozwojem metod genetycznych jako wsparcia dla decyzji treningowych i hodowlanych u wybranych ras koni. Od 2010 roku, opracowano szereg markerów związanych z dzielnością wyścigową umożliwiające już na wczesnym etapie hodowli oszacowanie predyspozycji konia do wysiłku fizycznego, optymalizację treningu, predykcję optymalnego dystansu wyścigu czy nawet predykcję optymalnego rodzaju podłoża toru wyścigowego (The Dirt vs Turf Test;).

***

Obecnie, na rynku dostępne są  komercyjne testy (np. firma Plusvtal czy Animal Genetics) oferujące kompleksowe podejście do predykcji potencjału genetycznego koni polegające na analizie 50 000 zmian w obrębie pojedynczych nukleotydów (SNP) występujących w genomie. Na podstawie analizy wszystkich tych  mutacji u badanego zwierzęcia firma oferuje wyznaczenie genomowej wartości wyścigowej, genomowej wartości hodowlanej i genomowej wartości inbredu. Twórcy testu „Elite Performance Test” (Plusvital), określają potencjał genetyczny konia do osiągnięcia elitarnego sukcesu podając genomową wartość wyścigową przypisaną do każdego testowanego zwierzęcia. Z kolei test „Racing GenePak” łączy w sobie zalety wyników testu miostatyny (Speed gene) z testowaniem większej ilości markerów genetycznych dla podniesienia dokładności predykcji optymalnego dystansu wyścigu. W celu zminimalizowania kosztów ponoszonych na trening koni nieposiadających predyspozycji do sportu stworzono test genetyczny „Raced/Unraced Test”. Szacuje się, że około 33% koni pełnej krwi angielskiej, mimo szkolenia nie dociera na tor wyścigowy. Co ciekawe wyniki powyższego testu przewidują prawdopodobieństwo czy źrebię będzie miało co najmniej jeden start na torze wyścigowym w ciągu dwóch lub trzech lat. Test, na podstawie analizy DNA, klasyfikuje konie na posiadające wyższy, średni lub najniższy potencjał do startu w wyścigach.

 

Ryc 1. Predykcja optymalnego dystansu wyścigu szacowna na podstawie genu o dużym efekcie – miostatyna MSTN (konie o genotypach CC, CT oraz TT) oraz uzupełniona o informacje zapisaną w innych genach (około 50 000 markerów). 5f – 1000m dystanse sprinterski; 8f – 1600m dystanse średnie; 12f 2500m dystanse długie. Ryc. Firma Plusvital, test komercyjny Racing GenePak.

***

Proces tworzenia ras i związana z nim selekcja w wyniku których otrzymuje się  osobniki o konkretnych predyspozycjach związany jest z różnicami między nimi na poziomie metabolicznym anatomicznym i finalnie molekularnym. W odróżnieniu  do koni pełnej krwi konie arabskie, sprawdzają się w wyścigach na dłuższych dystansach oraz rajdach długodystansowych. Badania naukowe potwierdziły wyższe stężenie wolnych kwasów tłuszczowych we krwi i ich zużycie podczas wysiłku u koni arabskich w porównaniu do koni pełnej krwi angielskiej. Dodatkowo, podczas intensywnego treningu w mięśniach szkieletowych koni Arabskich potwierdzono wysoką aktywność genów odpowiedzialnych za degradację kwasów tłuszczowych przy jednoczesnym spadku aktywności genów regulujących metabolizm glukozy. Odmienny metabolizm oraz predyspozycje do wysiłku obu ras skłoniły do opracowania panelu markerów dedykowanych dla koni Arabskich. Badania takie prowadzone są od kilku lat w Instytucie Zootechniki w Balicach we współpracy z zespołem Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. Na szczególną uwagę zasługuje gen SLC16A1 kodujący białko odpowiedzialne za szybki transport kwasu mlekowego przez błony komórkowe. Wykazano bardzo intensywny wzrost jego aktywności podczas treningu, co wskazuje na intensywny metabolizm kwasu mlekowego w mięśniach, mający kluczowe znaczenie dla uniknięcia gromadzenia się mleczanu i utrzymania homeostazy tkanki mięśniowej i całego organizmu po powtórnej serii ćwiczeń. Co ciekawe gen ten u ludzi uważany jest za kluczowy czynnik determinujący predyspozycje do wysiłku krótko- lub długookresowego (sprint lub endurance), a mutacje w jego obrębie wykorzystywane są do komercyjnych testów genetycznych dla sportowców. Prowadzone badania potwierdziły istotny związek mutacji w genie SLC16A1 z częstotliwością wygrania wyścigu na pierwszym lub drugim miejscu, liczbą wyścigów, w których konie brały udział oraz wygranymi w postaci korzyści finansowych. Zidentyfikowana mutacja miała również związek z predyspozycją do wygranych na określonych dystansach. Konie Arabskie o genotypie TT istotnie częściej uczestniczyły w wyścigach i zdobywały wygrane na pierwszym, drugim i trzecim miejscu. Dodatkowo konie te były predysponowane do wygranych na średnich (1600-2000m) i długich dystansach (2200-3000m). W wyścigach na krótkich dystansach (do 1400m) wygrane zdobywały wyłącznie konie o genotypie GG

 

***

Równie intersujący wydaje się być gen aktyniny-3 (ACTN3) odpowiedzialny za kodowanie białka szkieletu komórkowego i regulujący metabolizm glikogenu w mięśniach. W badaniach prowadzonych w Instytucie Zootechniki wykazano, że różne warianty tego genu są silnie skorelowane z intensywnością treningu u koni Arabskich. Prawdopodobnie jest to związane z regulacją metabolizmu i adaptacją komórek do wzmożonego wysiłku. Badania te są o tyle obiecujące, że gen ACTN3 u ludzi jest już od kilku lat wykorzystywany do diagnostyki predyspozycji sportowych. Podobnie jak miostatyna u koni pełnej krwi angielskiej, tak aktynina u ludzi zwana jest „Speed gene” i umożliwia predykcję określonego typu wysiłku optymalnego dla sportowca i określenia szans na uzyskiwanie wybitnych wyników.

Obiecujące wyniki uzyskiwane na podstawie markera genetycznego ACTN3 oraz badania własne skłaniają do kontynuacji analiz w tym zakresie u koni pełnej krwi angielskiej, czystej krwi arabskiej i koni o dolewie obu tych ras użytkowanych w sporcie.

 

dr hab. inż. Katarzyna Ropka-Molik, dr hab. inż. Monika Stefaniuk-Szmukier

Zakład Biologii Molekularnej Zwierząt, Instytut Zootechniki Państwowy Instytut Badawczy w Balicach

Zobacz też