Erfðafræðileg björgun Lundahundsins

ASTRID VIK STRONEN*, INGVILD SVORKMO ESPELIEN§, TORSTEN NYGåRD KRISTENSEN*
*INSTITUT FOR KEMI OG BIOVIDENSKAB, AALBORG UNIVERSITET, DK-9000 AALBORG, DANMARK
§NORSK LUNDEHUND KLUBB, TANGEN, NO-7039 TRONDHEIM, NORGE
ÞÝÐANDI: ÞORSTEINN THORSTEINSON. // Birtist í 3. tbl. 45. árg. desember 2016.

Björgun erfðaefnis sem tæki í varðveislulíffræði
Einstaklingar úr náskyldum stofnum hafa á síðari árum verið notaðir til þess að auka lífslíkur nokkurra villtra stofna. Þetta form „erfðafræðilegrar björgunar“ (e. genetic rescue) hefur haft mikilvæg áhrif á varðveislu stofna með því fjölga einstaklingum og auka almennan erfðabreytileika fyrir frekara val. Það eru einkum stofnar sem hafa einangrast lengi vegna ýmissa áhrifa mannsins sem standa frammi fyrir þessu vandamáli. Búsvæði hafa t.d. verið eyðilögð eða einangrast vegna aukinnar þéttbýlismyndunar og lagningar vega sem dýr fara ekki yfir auk þess sem dánartíðni er há, t.d. vegna umferðarslysa og veiða.
Björgun erfðaefnis er oft skipulögð og útfærð af manninum, eins og gert var með púmuna í Flórída. undirtegundir púmunnar (eða fjallaljónsins) voru í alvarlegri hættu og sýndu merki um hnignun bæði í líffræði og tímgun vegna innræktunar. Erfðafræðileg björgun á sér hins vegar einnig stað án afskipta mannsins, eins og gerðist við stofn Skandinavíska úlfsins þar sem einstaklingar hafa flutt inn á svæðið úr stofnum lengra úr austri.
Erfðafræðileg björgun getur sömuleiðis verið nauðsynleg í húsdýrastofnum, sérstaklega ef stór hluti stofns hefur glatast vegna veikinda eða ófyrirséðra ástæðna.

Lundahundurinn á uppruna sinn að rekja til norsku strandarinnar. Mynd: Arild Espelien.

Lundahundurinn er öruggur á fæti í urð og bröttu, ójöfnu landslagi sem var mikilvægt fyrir upprunalegt hlutverk kynsins við lundaveiðar. Mynd: Arild Espelien.

Saga lundahundsins
Dæmi um slíka björgun má finna hjá norska lundahundinum. Þetta spitz-hundakyn á uppruna sinn að rekja til norsku strandarinnar og allir lundahundar eiga uppruna sinn að rekja til fiskimannasamfélagsins Måstad sem nú er í eyði og er á Værøy. Þar voru léttbyggðir og liprir hundar notaðir til lundaveiða í bröttum og óaðgengilegum fjallasvæðum. Þetta kyn er í dag í útrýmingarhættu vegna mjög lítils erfðabreytileika og mikillar innræktunar. Hin mikla innræktun stafar af því að a.m.k. tvisvar sinnum á 20. öldinni fór stofninn niður í einungis fimm náskylda einstaklinga. Fyrri flöskuhálsinn var í seinni heimsstyrjöldinni en þá var faraldur hundafárs (e. distemper) í Noregi og dánartíðni hunda mjög mikil.
Seinni flöskuhálsins varð vegna þess að byggð lagðist af í Måstad og Værøy og smám saman var hætt að nota hundana á sama hátt og áður. Þegar hundarnir voru ekki lengur notaðir við sitt hefðbundna hlutverk varð lundahundurinn nánast útdauða áður en áhugafólk bjargaði kyninu. Nýlegar rannsóknir sýna að allir lundahundar sem til eru í dag eru líklega afkomendur einungis tveggja einstaklinga sem þýðir að allir hundarnir eru náskyldir.
Lundahundurinn hefur nokkur líffræðileg einkenni sem ræktað hefur verið m.t.t. vegna hins einstaka hlutverks fyrr á tíð við lundaveiða við norsku ströndina. Hin krefjandi vinna krafðist sveigjanlegra hunda með hæfileika til að klifra og hundarnir gátu  farið í lundaholurnar, sótt fuglana og fært bráðina til eiganda sinna. Því var ræktað með það í huga að hundarnir væru öruggir á ferð í bröttu og ójöfnu landslagi. Kynið hefur sex tær á hverjum fæti (tilvist aukatáa kallast polydaktyli) og samanborið við önnur kyn þá hefur lundahundurinn mjög hreyfanlega liði í herðum og hálsi. Þar að auki hefur lundahundurinn getu til þess að loka að hluta eyrnagöngum með því að breiða sjálft eyrað þar yfir. Þetta ver eyrnagögnin þegar hundurinn skríður um lundaholur svo jarðvegur og smásteinar komast ekki inn í eyrað.

Þessir hundar voru í hópi þeirra sem áttu þátt í björgun lundahundsins á sjöunda og áttunda áratug síðustu aldar. Mynd: Christen Lang.

Litla fiskimannasamfélagið í Måstad er síðasti þekkti staðurinn þar sem lundahundar unnu við sitt hefðbundna hlutverk. Hér sést Mondrad Mikalsen með hundinum sínum, Tutta, en Mondrad spilaði stórt hlutverk við björgun lundahundsins á sjöunda áratug 20. aldarinnar.

Björgun erfðaefnis lundahundsins 
Hin líffræðilegu einkenni lundahundsins gera kynið sérstaklega áhugavert dæmi varðandi spurningar um erfðafræðilega björgun. ólíkt aðstæðum þar sem villt dýr geta fengið einangraða stofna til björgunar með náttúrulegum innflutningi þá mun björgun framkvæmd af fólki venjulega leiða til umræðna um það hve miklu erfðaefni ætti að leyfa að blandast stofninum. Þetta á bæði við um púmuna í Flórída og húsdýrategundir eins og lundahundinn. Miklar umræður hafa átt sér stað um alla stofna sem þurfa nýtt erfðaefni, óháð því hvort ólík aðlögun, eiginleikar eða einkenni eru þekkt. Hér þarf oft að taka erfiðar ákvarðanir – ákveða hvort það sé betra að að sætta sig við breytingar á stofninum eða glata honum – og flestir vilja síður glata húsdýrakynjum eða villtum dýrastofnum. 
Ný gen gætu valdið erfiðleikum við að viðhalda hinum einstöku líffræðilegu einkennum og eiginleikum sem í dag skilgreina lundahundinn. Þessir eiginleikar hafa hagkvæmt mikilvægi fyrir hitt upprunalegt starf kynsins – ólíkt vissum einkennum í sumum nútíma hundakynjum eins og klesst trýni. Á sama tíma hefur hinn sérstaki lundahundur strangt til tekið ekki lengur þörf fyrir það að veiða þar sem veiðum á lunda er hætt – lundar eru jafnvel í útrýmingarhættu á mörgum stöðum með fram norsku ströndinni. Það er því ólíklegt að kynið muni í sjáanlegri framtíð snúa aftur til fyrra sérhæfða hlutverks. 
Lundahundurinn er þannig gott dæmi til að meta þá kosti og galla sem fylgja óskyldra ræktun (e. outcrossing) svo auka megi erfðabreytileika og þar með draga úr sjúkdómum og auka möguleika áframhaldandi þróunar og mótun kynsins með ræktun. 
Mikil tíðni sjúkdóma í maga og þörmum gerir erfðafræðilega björgun lundahundsins sérstaklega mikilvæga. 
Oft er talað um samnefnarann intestinal lymfangiektasi (IL) og lundahundurinn sýnir einnig merki um minnkað ónæmi sem er líkleg afleiðing af litlum erfðabreytileika. Allir núlifandi lundahundar eru í umtalsverðri hættu á að fá þennan sjúkdóm vegna lítils erfðabreytileika. Þess vegna er ómögulegt að velja lundahunda til ræktunar sem ekki eru móttækilegir fyrir sjúkdómnum (eða eiga litlar líkur á því) og er þetta mikilvæg ástæða íblöndunar- verkefnisins. Það er mikilvægt að draga úr tíðni IL; til viðbótar við þá fjárhagslegu og tilfinningalegu áskorun sem eigandi hundsins stendur frammi fyrir þá veldur sjúkdómurinn sársauka, minnkaðri velferð og í verstu tilvikum styttra lífi fyrir hundinn. 
Vegna stöðu lundahundsins ákvað Norsk Lundehund Klubb að hefja íblöndunar-verkefnið með hundum af öðrum hundakynjum svo auka megi erfðabreytileika og draga úr innræktun. Í því skyni voru skoðuð önnur Norræn spitz-hundakyn sem standa nærri lundahundinum í útliti og lunderni. unnið er að íblöndun í lundahundastofninn frá þremur öðrum Norrænum spitz-hundakynjum, norska búhundinum, íslenska fjárhundinum og norrbottenspets sem á uppruna sinn að rekja frá norðurhluta Fennoskandia og rússneska Karelia og dregur nafn sitt af Norbotten-svæðinu í Svíþjóð. Þessi hundakyn líkjast lundahundinum nokkuð og hafa líklega deilt sömu erfðafræðilegu sögu. Þar af leiðir gæti verið auðveldara að velja einstaklinga til íblöndunar- verkefnisins sem líkjast hreinræktuðum lundahundi bæði m.t.t. lundernis og byggingar. Íblöndun er gerð þannig að tíkur af hinum hundakynjunum eru paraðar við lundahunda-rakka (þar sem hinar tegundirnar eru nokkuð stærri en lundahundur og því rétt að nota frekar til verkefnisins tíkur af hinum kynjunum). Hvolpar af fyrstu íblöndunar- kynslóð verða paraðir við lundahunda og síðan er áætlað að para næstu kynslóðir aftur við lundahunda. Á sama tíma verður útlit metið og þegar réttri tegundargerð verður náð verður hægt að taka íblöndunarhundana inn í almenna ræktun lundahundsins. 
Af hverju þrjú hundakyn? Margar ástæður voru fyrir því að Norsk Lundehund Klubb valdi þrjú hundakyn. Öll þessi kyn eiga mikið sameiginlegt með lundahundinum en eru líka frábrugðin lundahundinum í skapi og byggingu. Það gefur aukin tækifæri til vals, hvaða blendings-hvolpar verða valdir til áframhaldandi ræktunar, þegar unnið er með þrjú mismunandi hundakyn (sjá Töflu 1). Í dag er ekki vitað hvaða gen hafa áhrif á IL og það eru ekki til áreiðanleg klínísk próf sem geta sýnt fram á það hvaða einstaklingar eru móttækilegastir fyrir sjúkdómnum. Ef genin væru þekkt eða við hefðum góð klínísk próf væri hægt að rannsaka tíðni hinna sjúkdómsvaldandi gena, eyða IL og velja ræktunardýr út frá því. En áður en sú þekking liggur fyrir erum við háð vali ræktunardýra og vali ræktunardýra út frá heilbrigði þeirra/ stöðu IL á þeim tímapunkti sem þau eru notuð til ræktunar. Þar sem það sýnir sig að ræktun til baka við hreinræktaða lundahunda í næstu kynslóðum þýðir aukna tíðni IL meðal afkomenda blendingshundanna er sá möguleiki líka til staðar að rækta afkomendur blendingshundana einnig saman og velja þar sérstaklega svo forðast megi IL. 

Fyrstu gotin – hvernig gekk?
Eitt mikilvægasta einkenni lundahundsins, polydaktyli, hefur vakið athygli í hundum og öðrum tegundum vegna mögulegra skaðlegra afleiðinga á þroska og heilbrigði. Þar sem erfitt getur verið að einangra alla mögulega áhrifavalda, þar á meðal innræktun og líkamleg einkenni, geta blendingshundarnir aðstoðað við að varpa ljósi á þessar spurningar. Því var mikil spenna fyrir því að sjá fjölda spora á fyrstu blendingshvolpunum. Enginn af hvolpunum í fyrstu blendingskynslóð hafði venjulegan fjölda af tám, allir höfðu einn eða tvo auka spora. Þetta bendir til þess að eiginleikinn ákvarðast af mörgum genum og að áfram verði hægt að viðhalda polydactaly í lundahundinum.

Annað íblöndunargotið sem er komið í heiminn, 2 hvolpar undan íslensku fjárhundstíkinni Loppu og lundahundsrakkanum Prófasti. Gotið fæddist hjá Töfra-ræktun og hvolparnir voru svo sendir til Noregs. Samvinna milli Hundaræktarfélags Íslands og Norsk kennel klub gerði þetta got mögulegt. Mynd: Sólrún Lilja Ragnarsdóttir.

Erfitt er að meta líkur á IL þar sem ekki er hægt að sjá á blendingshvolpunum hvort þeir eru móttækilegir gagnvart sjúkdóminum, eins og hægt er þegar tær eru taldar eða sveigjanleiki í hálsi og herðum metinn. Það er augljóslega ekki hægt að vita fyrir víst hvort hundar eru lausir við IL fyrr en þeir eru gamlir og hafa verið heilbrigðir allt sitt líf. æskilegt er að ræktað verði frá þeim á fullorðinsárum séu þeir álitnir heilbrigðir. Ef tekst að bera kennsl á genið (genin) sem tengjast IL með því að bera saman hunda sem eru án sjúkdómsins þá mun það líka hjálpa við að bera kennsl á heilbrigða hunda sem henta til áframhaldandi ræktunar.
Lítill munur er á svipgerð fyrstu blendings-hvolpanna. Þessi munur mun að öllum líkindum aukast í næstu kynslóðum þegar fleiri blendings-got verða gerð en gæti minnkað þegar valið verður til ræktunar m.t.t. ákjósanlegra eiginleika. Með auknum erfðabreytileika í lundahundinum skapast líka góð tækifæri til að rækta aftur í upprunalega og/eða æskilega eiginleika kynsins (eins og sýnt var hér að ofan) og á sama tíma fylgjast með innræktun svo hún verði ekki of mikil. Íblöndunar-verkefnið hjá lundahundinum er skipulagt sérstaklega fyrir þetta hundakyn – þetta á við val á öðrum hundakynjum til íblöndunar og því hvaða hvolpar verða valdir áfram til ræktunar. Þá veitir verkefnið innsýn sem gæti gagnast öðrum kynjum og stofnum sem eru í sömu stöðu og lundahundurinn, bæði húsdýrastofnum og villtum tegundum.

Kunna er ein af hvolpunum í fyrsta íblöndunargotinu. Móðir hennar er hreinræktaður norskur búhundur og faðirinn lundahundur. Mynd: Ingvild Svorkmo Espelien.

Tvær mikilvægustu spurningarnar eru:
1) Hvenær á að hefja „áætlun til björgun erfðaefnis” hjá tegund í útrýmingarhættu? Á að bíða eins lengi og mögulegt er til að forðast íblöndun og hætta á að breyta kyninu/stofninum eða á að byrja fyrr til að draga úr hættu á innræktun og sjúkdómum? Væri hægt að búa til þumalputtareglu til að finna jafnvægi í þessu erfiða verki?
Hjá lundahundinum kemur „björgunar- áætlunin” hlutfallslega seint, þar sem kynið er nú þegar mikið innræktað og með augljós heilbrigðisvandamál. Tíðni IL er há hjá lundahundinum og frjósemi hlutfallslega lítil. Algengt er að einungis einn hvolpur fæðist í goti, sem tengist vöntun á erfðabreytileika hjá dýrategundum sem venjulega eignast fleiri afkvæmi. Samt sem áður er hægt að skrá breytingar í erfðabreytileika og heilsu hjá lundahundinum og vonandi öðlast möguleika á að bera saman þróunina við gögn úr öðrum stofnum þar sem hægt var að hefja svona ferli fyrr.
Í seinna tilvikinu er líklega auðveldara að auka erfðabreytileika og lífvænleika mikið með því að blanda inn í stofninn einungis fáum einstaklingum sem talið er að muni einfalda vinnuna við að varðveita útlits- og hegðunareinkenni kynsins.
2) Mörg hundakyn hafa eftir mikil val mannsins við ræktun þróað sérstaka eiginleika eða einkenni sem geta valdið heilbrigðisvandamálum og dregið úr lífslíkum dýranna (t.d. lasleiki í hrygg eða mjöðmum, vandamál í öndunarvegi og húðvandamál). Ef þannig einkenni hafa slæm áhrif á heilbrigði og líf hundsins ætti að skipuleggja ræktun m.t.t. þess?
Hér virðist ljóst að blendingshvolparnir geti haft mikilvægt hlutverk til þess að skilja hvort sérstök gen hafi áhrif á sjúkdóma í meltingarvegi og hvort polydaktyli geti mögulega haft neikvæð áhrif á heilbrigði eða hvort hægt sé að skýra það með öðrum ástæðum. Þekking á þessum genum mun hjálpa ræktun bæði hjá hundum sem verða fyrir áhrifum af þessum sjúkdómum sem og hundum almennt. Þetta gæti sömuleiðis verið mikilvæg vitneskja bæði fyrir búfjárkyn og villtar tegundir. Það er mögulegt að reynsla af íblöndunarverkefninu leiði í ljós að fleiri kyn verði að gera breytingar á ræktunarmarkmiðum sínum. Ella er möguleiki á að rækta til baka til þeirra vandamála sem voru til staðar fyrir íblöndunarverkefnið, einfaldlega vegna þess að til ræktunar séu valdir einstaklingar sem ekki hafa heilbrigða líkamsbyggingu. Hjá lundahundinum gæti gerst að áherslan á kröftuga auka spora verði minnkuð í ræktunarmarkmiði kynsins – sérstaklega ef í ljós kæmi bein tenging á milli IL og polydaktyli.
 
Niðurstöður:
Þrátt fyrir að íblöndunar-verkefnið til varðveislu lundahundsins sé tiltölulega
nýhafið má draga mikilvægar ályktanir af verkefninu og fyrri vinnu til björgunar erfðaefnis annarra tegunda.
1) Íblöndunar-ræktun gefur möguleika á að auka erfðabreytileika og varðveita stofna sem annars eru í mikilli hættu á að deyja út – þessi vinna er því mjög mikilvæg þrátt fyrir að hún muni að nokkru leyti breyta erfðafræði stofns og fagurfræðilegu útliti.
2) Ef byrjað væri fyrr með íblöndun, áður en erfðabreytileiki er orðinn hættulega lítill og áður en líkur á sjúkdómum eru miklar er líklega mögulegt að snúa aðstæðunum við hraðar og með minni stuðningi annara kynja/stofna. Þá er mikilvægt að hafa í huga að tegund sem er í svo mikilli hættu að hún þarfnast erfðafræðilegrar björgunar hefur sennilega minni breytileika í svipgerð en hún gerði áður. Þetta ætti að hafa í huga þegar blendingshvolpar sem valdir eru til áframhaldi ræktunar eru skoðaðir.
3) Líklega verður mögulegt að viðhalda hinum sérstöku einkennum lundahundsins þrátt fyrir blendingsvinnuna. Ákveðin einkenni þurfa e.t.v. meiri tíma en með þolinmæði og góðu skipulagi á að vera hægt að varðveita lundahundinn eins og við þekkjum hann í dag og á sama tíma tryggja heilbrigðan stofn.
4) Skoða mætti ræktun hreinræktaðra hunda frá víðara sjónarhorni m.t.t. þróunarfræði og meiri áherslu mætti setja á víxlverkun heilbrigðis, erfða og velferðar. Þetta á bæði við einstaka hunda sem og hundakyn yfir lengra tímabil. Erfðafræði nútímans mun hjálpa gríðarlega við mat á sjúkdómsvaldandi genum sem hafa áhrif á lífsgæði og mögulega minnkaða lífsmöguleika hunda og þar með umtalsverðan kostnað í för með sér fyrir eigandann. Sömuleiðis er hægt að nota þessi tæki til að læra meira um það hvernig sérhæfð gen hafa áhrif á dýrin, hvernig þau geta haft áhrif á, og verða fyrir áhrifum af öðrum genum og hafa áhrif á frekari þróun.
Frekari upplýsingar um íblöndunar- verkefnið og uppfærslur um gotin má finna á heimasíðu Norsk Lundehund Klubb www.lundehund.no.
 
Frekari lesning:
Espelien, I.S. (red). 2012. Lundehundboka. Vigmostad Bjørke, Bergen. 256 pp.
Galis, F. et al. 2001. why five fingers? Evolutionary constraints on digit numbers. Trends in Ecology and Evolution, vol. 16, s. 637–646.
Hedrick, P.w. & Fredrickson, R. 2010. Genetic rescue guidelines with examples from Mexican wolves and Florida panthers. Conservation Genetics, vol. 11, s. 615–626.
Vilá,C. et al. 2003. Rescue of a severely bottlenecked wolf (Canis lupus) population by a single immigrant.
Proceedings of the Royal Society, Series B, Biological Sciences, vol. 270, s. 91–97.