Что общего у династии Габсбургов и поросят?

Директор продуктового офиса BIA Technologies Дмитрий Владимиров рассказывает о селекции в контексте королевских межродственных браков.

Что общего у династии Габсбургов и поросят? Даже если бы такой вопрос пришел в голову свинопасу, живущему в 16-17 веках на территории современной Европы, он вряд ли бы стал задавать его вслух, чтобы случайно не оскорбить членов одной из самых влиятельных династий того времени. Однако времена, когда Габсбурги правили значительной частью Европы, включая Священную Римскую империю, прошли, а потомки династии уже много веков не обладают правящей властью. Наука же с тех пор очевидно продвинулась, и в ней появился термин «инбридинг».

Инбридингом называют близкородственные скрещивания. Термин используется в животноводстве, а также при описании результата браков внутри аристократических семей. Инбридинг — не чисто положительное и не чисто отрицательное явление. Например, для самоопыляющихся растений это нормальный биологический процесс.

Всё в дом, всё в семью

Династия Габсбургов практиковала сложные межродственные связи на протяжении нескольких столетий. Во многом благодаря этому Габсбурги продержались на троне так долго, продолжая наращивать свое влияние, — они заключали близкородственные браки ради сохранения старых и присоединения новых территорий.

Первые пару веков схема работала идеально. Родственники ссорились гораздо меньше, так как имели хорошую систему улаживания конфликтов внутри семьи, дополненную четкими правилами наследования. Что же могло пойти не так? К сожалению, в момент расцвета династии, науки под названием генетика еще не существовало. Зато ее принципы прекрасно работали.

Сегодня мы знаем, что популяции получают генетические преимущества за счет генетического разнообразия при воспроизводстве потомства. Чем дальше отец и мать стоят друг от друга в плане родства, тем больше вероятность, что их потомок унаследует полезные признаки, благодаря доминантным генам родителей. Гены, потенциально связанные с болезнями и аномалиями, обычно являются рецессивными.

Однако если у родителей есть одинаковые рецессивные признаки, их потомок может унаследовать две идентичные копии этих признаков и, соответственно, получить связанные с ними болезни. Чем ближе степень родства между родителями, тем больше вероятность наследования одинаковых копий вредных признаков.

Печальная тому иллюстрация — король Карл II, последний представитель Габсбургов на испанском престоле. Одного взгляда на его семейное древо достаточно, чтобы заметить особенность внутридинастийных браков. Нормальное количество предков за предыдущие пять поколений у человека должно равняться 32. У Карла их было десять, из них все восемь прадедов и прабабушек произошли от Хуаны I Безумной. Коэффициент инбридинга Карла II составлял 25%: такой же, каким бы он был у сына единокровных брата и сестры.

Несмотря на два брака, у Карла II не было жизнеспособных наследников, а свое прозвище — Зачарованный — он получил потому, что его физические и психические заболевания люди объясняли кознями дьявола и злых сил. Помимо трона Испании, от своих предков Карл II унаследовал золотуху, эпилепсию, синдром Клайнфельтера, размягчение костей, заболевания психики, а также ранее бывший символом гордости, а позднее превратившийся в символ упадка династии габсбургский подбородок.

А теперь вернемся к нашим «баранам»

Когда наши далекие пещерные предки начали одомашнивать животных, они поняли, что при скрещивании «правильных, хороших» животных, можно получить такое же удачное потомство. Так начали появляться первые породы различных домашних животных, от кота до ламы, от курицы до свиньи. Безусловно, уже тогда при выведении пород проявлялись негативные последствия инбридинга, однако масштаб этих последствий не был глобальным, так как речь шла о малых группах животных.

Постепенно частное разведение животных превратилось в глобальное промышленное животноводство. Особенность этой сферы заключается в низкой маржинальности. Животноводческий бизнес стремится к максимальному сокращению расходов и извлечению максимальной прибыли от каждого животного. Так селекция стала одним из важных инструментов в отрасли.

Для бизнеса, животное — это не просто отдельная единица, это целый ряд экономических показателей, включающих в себя, например, многоплодие, возраст достижения живой массы в 100 кг, толщину шпика и другие. Большинство этих признаков могут быть наследуемы. Как следствие, животные с хорошими показателями могут быть использованы для дальнейшего воспроизведения. И как раз в этот момент из-за угла показывается длинный габсбургский подбородок.

Представьте себе небольшую ферму на тысячу животных. Если эта ферма не будет пользоваться никакими специальными системами учета инбридинга и не будет закупать животных извне, чтобы освежать генофонд, то в лучшем случае в скрещивание не будут попадать совсем близкие родственники — например, братья с сестрами. Однако, возвращаясь к генеалогическому древу Карла II, мы видим, что подобное предотвращение близкородственного скрещивания только в первом поколении никак не поможет избежать негативных последствий в будущем. Уже через два-три поколения стадо деградирует: свиньи станут более восприимчивыми к болезням, у них понизятся все показатели продуктивности и могут проявиться определенные генетические заболевания и такие пугающие отклонения, как, например, каннибализм.

Причем здесь айти?

В мире существует относительно небольшое количество ИТ-компаний, предоставляющих программы для планирования и ведения селекции. Вместе с программным обеспечением они продают и племенных животных, подходящих для разведения. Услугами таких компаний пользуются все успешные селекционно-генетические центры. В программах центры ведут учет животных, включая их показатели и родство, чтобы при подборе пар для скрещивания компьютер учитывал не только родителей и братьев животного, но и всю запутанную сеть его далеких предков.

Крупные компании, представляющие племенных животных и ПО для селекции, развиваются за границей еще с конца 1960-х годов. В России же современный подход к разведению свиней начал применяться только в 1990-х. Очевидно, что в тот момент, ради быстрого достижения эффективности, российские предприниматели выбрали уже существующее иностранное ПО и закупили лучших животных для разведения. Таким образом, наши производители оказались привязанными к зарубежным компаниям, их системам учета и их генофонду.

Такая ситуация всех устраивала, пока в 2022 году большинство иностранных поставщиков не ушло с российского рынка. Некоторые буквально одним днем, без предупреждения, закрыли российским хозяйствам доступ к программам, удалив все накопленные данные. Таким образом, отечественные свиноводы остались с сотнями и даже тысячами поросят уже неизвестного происхождения, которых как-то нужно продолжать выращивать и разводить.

К произошедшему предприятия приспособились по-разному. Некоторые перешли на других поставщиков ПО (все еще иностранных и способных свернуть свою деятельность в России в любой момент). Кто-то вообще не стал ничего делать — в ближайший год–два в экономических показателях этих компаний существенных изменений не будет, однако через два–три поколения стада животных, селекционируемых без учета, значительно деградируют. Некоторые компании, которые смогли выделить значительные финансовые ресурсы, пробуют делать собственное ПО, чтобы снизить риски. И почти все компании продолжают закупать племенных животных у зарубежных селекционно-генетических центров, тратя на это с ростом курса валют всё большие и большие деньги.

Решение внутри, а не снаружи

Российские ИТ-компании обратили внимание на острую потребность рынка АПК и стремятся предложить альтернативы. Наша компания также разрабатывает облачное решение для прогнозирования и оценки генетического потенциала и подбора пар с учетом инбридинга по классической методике BLUP — «БИА. Животноводство. Селекция».

Стоит сказать, что сейчас — лучшее время как для ферм, так и для селекционно-генетических центров, чтобы подключиться к отечественным облачным решениям. Помимо очевидных преимуществ, связанных с более низкой стоимостью ПО и снятием риска внезапного ухода иностранного поставщика с рынка, в перспективе применение российских цифровых решений выведет отечественную селекцию на новый уровень и значительно снизит потребность в закупке племенных животных извне. Если и ферма, закупающая животных для разведения в России, и отечественный селекционно-генетический центр будут подключены к одной системе учета родословных, ферма будет покупать уже не свинью (даже с очень хорошими показателями) в мешке, а животное, чья родословная будет поддерживаться и учитываться в программе. Когда через несколько лет ферма захочет обновить генофонд и снова закупить животное у центра, риск покупки двоюродного брата той самой свиньи, чьи правнучки сейчас составляют селекционное ядро на ферме, будет сведен к нулю.