درک ژنتیک برای موفقیت اسبهای عملکردی
ابزارهای ژنومیک در حال تغییر شیوههای پرورش اسباند؛ این ابزارها به پرورشدهندگان کمک میکنند تا اسبهای خود را برای بهبود عملکرد ترکیب کنند و در عین حال خطرهای بهداشتی ارثی نسل بعدی اسبهای عملکردی را کاهش دهند.
تولید یک اسب عملکردی عالی نیازمند انتخاب دقیق ویژگیهای ورزشی، سلامت مستحکم و خوی مناسب است. این کار میتواند بسیار دشوار باشد، بهویژه وقتی موفقیت وابسته به تعادل ظریفی بین دستیابی به ویژگیهای دلخواه و حذف ویژگیهای نامطلوب است و گاهی برای مشاهده نتایج بیش از یک دهه زمان میبرد. در طول تاریخ، پرورشدهندگان برای ترکیب اسبهایی که احتمال تولد بچههای برجسته را دارند، به سوارهنامهها، قالب فیزیکی، عملکرد، خوی و تجربه شخصی خود تکیه کردهاند.
تقریباً طی ۴۵۰۰ سال، اسبها از موجودات وحشی شبیه پرژوالسکی به اسبهای همراه و عملکردی که امروز میشناسیم، تبدیل شدهاند. با اینحال، این فرآیند هنوز بهصورت آهسته و مبتنی بر آزمون و خطا پیش میرود و گاهی خطاهای بیشتری نسبت به آنچه پرورشدهندگان میخواهند رخ میدهد؛ اینطور گفت تد کالبفلیش، دکترای علوم، استاد در مرکز پژوهشهای اسبنشینی گلک دانشگاه کنتاکی، در لکسینگشت. زمانی که پژوهشگران اولین ژنوم اسب را در سال ۲۰۰۷ نقشهبرداری کردند، صنعت بهدنبال یک سامانه پرورشی دقیقتر مبتنی بر علم ژنها بود. از آن زمان، دانشمندان DNA هزاران اسب را توالیبرداری کردهاند و تفاوتهای ژنتیکی مرتبط با رنگ پوشش، عملکرد، خوی، و دهها بیماری ارثی را کشف کردهاند.
سامانتا ای. بروکس، دکترای علوم، از بخش علوم حیوانات دانشگاه فلوریدا در گینزویل میگوید این پیشرفت درهای یک عصر جدید پرورش را گشوده است؛ عصری که توسط دقت، بهبود نرخ موفقیت و انتخابهای اخلاقیتر هدایت میشود. با آموزش و ارسال نمونه خون به یک آزمایشگاه معتبر، پرورشدهندگان میتوانند ژنهای موجود در برنامههای خود را درک کنند و آنها را به هوشمندانهترین، سالمترین و اخلاقیترین شکل ممکن ترکیب نمایند.
ژنهای عملکرد در اسبها
در عرض یک سال پس از نقشهبرداری ژنوم، پژوهشگران به بررسی ژن میوستاتین (MSTN) پرداختند. این ژن که پیش از آن در ورزشکاران انسانی و سگیهای سرعتسبک (ویپیت) مورد مطالعه قرار گرفته بود، بر توسعه الیاف عضلانی و ساختار عضلانی تأثیر میگذارد، به روایت کالبفلیش. دانشمندان MSTN اسبی را شناسایی کردند و شروع به مقایسه انواع مختلف آن با عملکرد مسابقهای کردند. به مرور، دریافتهاند که MSTN تا حدودی میتواند بهعنوان یک سوئیچ عمل کند؛ برخی از انواع آن برای مسابقات سرعت کوتاه و برخی دیگر برای استقامت مناسب هستند.
«این نیست که یک آلل بهتر از دیگری باشد»، به قول بروکس میگوید. «فقط این است که آنها فرصتهایی برای تنظیم دقیق فراهم میکنند.»
از طریق مطالعات ارتباط سراسری ژنوم (GWAS)، دانشمندان بهدنبال تفاوتهای ژنی در اسبهای برتر مسابقهای گشتند. چندین نامزد برجسته ظاهر شدند، از جمله COX4I2 که در تنفس میتوکندریایی نقش دارد و PDK4 که تصور میشود بر رفتار تأثیر بگذارد. اما تصویر کلی پیچیده بود: ژنها ممکن است همراه با دیگر ژنها و عوامل متعدد دیگر عمل کنند، به نقل از کالبفلیش.
در همین حین، پژوهشگران سوئدی DMRT3 را شناسایی کردند که بهعنوان «ژن نگهدارنده قدم» شناخته میشود. انواع مختلف این ژن باعث تولید پروتئین کوتاه شدهاند که الگوهای حرکتی را تغییر میدهند و امکان قدمزنی جانبی در اسبهای ایسلندی، سادلبرِد و سایر اسبهای قدمدار را فراهم میکنند. دانشمندان بهسرعت دریافتهاند که انواع DMRT3 همچنین به اسبهای مسابقه دو ران جلوگیری میکند تا به دویدن شتابدار (گالوپ) تبدیل نشوند. در طی چند سال، متوجه شدند که انواع DMRT3 میتوانند کیفیت قدم و عملکرد در دو قدمی و دو گالوپی را در نژادهای مختلف تحت تأثیر قرار دهند.
اما مطالعات بیشتری، از جمله یک مطالعه اخیر در ایسلند، به همان نتایج مربوط به اسبهای خالص نژاد (Thoroughbred) رسیدند: مسأله پیچیده است. بهنظر میرسد DMRT3 بههمراه دیگر ژنها مانند STAU2 و RELN برای تأثیر بر توولت، پیس، قدم، کنتار و گالوپ عمل میکند و RELN بهنظر میرسد بر قابلیت آموزش اسبهای جوان تأثیر دارد. نواحی ژنتیکی که بر ساختار پشت و ران تأثیر میگذارند نیز بر کیفیت قدم تأثیر میگذارند و نقش ژنهای مرتبط با مسیرهای عصبموتور و ساختار اسکلتیک را برجسته میسازند، پژوهشگران میگویند.
ورزشهای خارج از مسابقه دو نیز لایههای ژنتیکی پیچیدهتری دارند. اسبهای پرش در مسابقات پرش (show jumper) معمولاً با انواعی از ژنها که به ذهنیت، سیگنالینگ مغزی، هماهنگی عصبی‑عضلانی و توسعه عضله مرتبط هستند، برتری مییابند. اسبهای بریدهکاری نسبت به اسبهای مسابقهای Quarter Horse در ژنهای مربوط به رشد عضله، توسعه اسکلت، متابولیسم انرژی، ویژگیهای قلب و عروق و سیستم عصبی تفاوت دارند.
ژنهای مرتبط با خوی، لایه دیگری اضافه میکنند که به اسبها کمک میکند تا چالشهای ذهنی تمرین و مسابقه را مدیریت کنند. سپس عوامل محیطی مانند تغذیه، بهزیستی، آموزش و مدیریت نقش مهمی ایفا میکنند. «همه ما دوست داریم یک توپبلِی داشته باشیم که بگوید: «این اسب یک اسب عالی برای راید، پرش، مسابقه دو یا هر چیز دیگری خواهد بود»»، گفت آنتِت مَککُی، دامپزشک، دارندهٔ مدرک MSc و PhD و گواهینامه ACVS از دانشگاه ایلینوی، در اوربانا. «اما عملکرد یک ویژگی ساده و مستقیم نیست؛ این یک موضوع پیچیده است.»
ژنهای سلامت و بیماری در اسبها
در مقابل، بسیاری از ژنهای مرتبط با سلامت بسیار سادهتر هستند. پایگاهدادههای جهانی صدها ویژگی ارثی در اسبها و انواع خاص ژنتیکی آنها را فهرست میکنند — و اکثر این ویژگیها مربوط به سلامت هستند. این بدان معنی است که دانشمندان اکنون دقیقاً میدانند کدام انواع ژنی باعث بیماریهایی نظیر سندرم نوزاد شکننده (FFS)، میوپاتی ذخیرهسازی پلیساکارید (PSSM1/PSSM2)، آستنیای پوستی منطقهای ارثی اسب (HERDA)، دیسمل لیگامنت اسپانسری تخریبی (DSLD)، پارالیز دورهای هیپرکالمیک (HYPP)، نقص آنزیم شاخهکردن گلیکژن (GBED) و بیماری ذخیرهسازی گلیکژن نوع IV میشوند. این انواع بهراحتی قابل آزمایش هستند، اینطور بروکس میگوید.
این نکته بهویژه مهم است زیرا برخی از این بیماریها بهطور مستقیم با ویژگیهای عملکردی نیز ارتباط دارند، او تأکید میکند. اختلالات بافت همبند مانند FFS و HERDA، برای مثال، ممکن است انعطافپذیری حرکتی که در Warmbloodها و اسبهای استاک جستوجو میکنیم را نیز به همراه داشته باشند. «ما فشار انتخابی شدیدی اعمال میکنیم که فراوانی این مشکلات را افزایش میدهد، چون عملکرد را میخواهیم»، بروکس میگوید. «اما هرگاه که انعطافپذیری بافت همبند را تغییر میدهیم، سایر سیستمهای بدن نیز تحت تأثیر قرار میگیرند.»
پژوهشگران همچنین در حال کار بر روی شناسایی عوامل ژنتیکی مرتبط با سلامت اسکلتی‑عضلانی هستند تا شکافهای مخرب در مسیرهای مسابقهای را کاهش دهند. یکی از ژنهای امیدوارکننده نامزد، ZNF804A است. دانشمندان همچنین به بررسی ارتباطات ژنتیکی با نقصهای قلب میپردازند که میتواند به شناسایی اسبهای در معرض سقوط ناگهانی کمک کند.
«امیدوارم که حوزهٔ پژوهش بهسوی محافظت از ورزشکاران اسبیمان پیش برود و سعی کند بهصورت انتخابی برای ویژگیهایی که با کاهش خطر آسیب مرتبط هستند، پرورش دهد»، میگوید لین پِزَنیت، دکتر دامپزشکی، کارشناسی ارشد، دکترای علوم، دیپلم ACVS از دانشگاه ایالتی کلرادو، در فورت کالینز.
اما سلامت کلی نیز میتواند به عملکرد بهتر و رفاه بیشتر منجر شود. «عملکرد مربوط به این است که تمام سیستمها چگونه بهصورت هماهنگ کار میکنند نه فقط یک سیستم بهتنهایی»، میگوید مککوی. «در نهایت، پرورش اسب سالمتر نیز باعث بهبود عملکرد خواهد شد.»
پیام اصلی
امروزه پرورشدهندگان اسبی میتوانند تجربه عملی خود را با ابزارهای ژنومیک مدرن ترکیب کنند تا برای اسبهای ورزشی آینده بهترین نقطه شروع را فراهم آورند. با آزمونهای در دسترس و بینش ژنتیکی در حال گسترش، شناسایی زودهنگام خطرات سلامت و اتخاذ تصمیمات پرورشی آگاهانه آسانتر شده است.
آزمونهای ژنتیکی به پرورشدهندگان این امکان را میدهد که ویژگیهای مطلوب را انتخاب کنند و در عین حال ریسک بیماریهای ارثی فاجعهبار و مرگبار که میتوانند نتایج دلخراشی داشته باشند، به حداقل برسانند. «در حال حاضر بزرگترین نقص ما در اجرا و اطلاعرسانی به مالکان و پرورشدهندگان است؛ اینکه ابزارهایی داریم که میتوانند به آنها کمک کنند و آنها میتوانند نحوهٔ استفاده از این ابزارها را درک کنند»، میگوید بروکس.
با در اختیار داشتن این ابزارها، پرورشدهندگان میتوانند تصمیماتی بگیرند که نه تنها عملکرد برجسته، بلکه اسبهای سالمتر و شادتر را نیز تضمین میکند، پِزَنیت اضافه میکند. «ترویج رفاه باید بالاترین اولویت ما باشد»، او میگوید.
چکیده «سختی برشی غشای سینوویال اسب در آرتروز و واکنش به درمان تزریقی ۲.۵٪ هیدروژل پلیآکریلامید» بخشی از کنگره جهانی انجمن بازسازی غضروف بینالمللی و حفاظت از مفصل بوده و مجموعه مقالات هنوز در دسترس نیست.
Christa Lesté‑Lasserre, MA
از زمانی که در تگزاس سوار اولین پونی شتلند خود شد، کریستآ لسٹے‑لاسِره به اسبها و علم علاقهمند است؛ او دربارهٔ پژوهشهای علمی مینویسد که به درک بهتر تمام اعضای خانواده اسبی کمک میکند. پس از تحصیل دورهٔ کارشناسی در علوم، روزنامهنگاری و ادبیات، او مدرک کارشناسی ارشد نوشتن خلاق را دریافت کرد. در حال حاضر در فرانسه مقیم است و هدف او ارائه جذابترین جنبهٔ علم اسبی است: داستانی که این علم میسازد. برای دنبالکردن لسٹے‑لاسِره در توییتر، به حساب @christalestelas مراجعه کنید.