JALOSTUKSEN JA MAANTIETEEN VAIKUTUS KOIRAROTUJEN ERILAISTUMISESSA GENEETTISIKSI OSAPOPULAATIOIKSI SARA LAMPI

Transkriptio

1 JALOSTUKSEN JA MAANTIETEEN VAIKUTUS KOIRAROTUJEN ERILAISTUMISESSA GENEETTISIKSI OSAPOPULAATIOIKSI SARA LAMPI Pro gradu -tutkielma Ympäristö- ja biotieteiden laitos 2019

2 ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO Ympäristö- ja biotieteiden laitos LAMPI, SARA: Jalostuksen ja maantieteen vaikutus koirarotujen erilaistumisessa geneettisiksi osapopulaatioiksi Pro Gradu -tutkielma, 42 s., liitteitä 3 Tammikuu 2019 Koirarotujen sisällä ilmenee jakautuneisuutta sisäisiksi osapopulaatioiksi maantieteelliseen sijaintiin ja rinnakkaisiin jalostuskriteereihin perustuen. Osapopulaatiojaolla on merkitystä jalostuksessa, mikäli jako on havaittavissa myös geneettisenä erilaistumisena näiden osapopulaatioiden välillä. Tällaisessa tilanteessa tietty osajoukko on geneettisesti yhdenmukainen keskenään, mutta poikkeaa kokonaan tai osittain muista osajoukoista. Geneettisen osapopulaation sisällä sukusiitoksen ongelmat voimistuvat ja niissä voi esiintyä spesifejä perinnöllisiä sairauksia. Geneettisen osapopulaatiojaon tunnistaminen on jalostuksen työkalu, jonka avulla turvataan perinnöllistä monimuotoisuutta ja voidaan jopa tuottaa terveempiä koirayksilöitä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, esiintyykö kuudella koirarodulla geneettistä osapopulaatiojakoa ja selittävätkö maantieteelliseen sijaintiin tai jalostuksellisiin valintatekijöihin liittyvät seikat mahdollista jakoa. Geneettisen osapopulaatiojaon selvittämiseksi analysointiin 1319 SNP-markkeria 142 belgianpaimenkoirasta, 104 englanninvinttikoirasta, 90 italianvinttikoirasta, 608 labradorinnoutajalta, 95 shetlanninlammaskoirasta ja 224 suomenlapinkoirasta. Havaittuja populaatiojakoja vertailtiin yksilötietoihin, jotka sisälsivät informaatiota yksilöiden alkuperästä, koskien muun muassa niiden käyttötarkoitusta, ulkomuotoa tai asuinmaata. Kaikilla tutkimusroduilla ilmeni jakautuneisuutta geneettisiksi osapopulaatioiksi. Maantieteellinen alkuperä selitti tätä jakautuneisuutta italianvinttikoiran ja shetlanninlammaskoiran kohdalla. Käyttötarkoitus oli puolestaan keskeinen selittävä tekijä englanninvinttikoiralla ja labradorinnoutajalla ja ulkomuotoon painottuneet valintatekijät belgianpaimenkoiralla ja suomenlapinkoiralla. Lisäksi viitteitä useammasta geneettistä populaatiojakoa aiheuttavasta tekijästä oli belgianpaimenkoiralla, englanninvinttikoiralla, italianvinttikoiralla ja labradorinnoutajalla. On todennäköistä, että kaikki tutkimusrodut hyötyisivät osapopulaatiojaon huomioinnista osana jalostuksen suunnittelua. Todisteet rotujen jakautuneisuudesta sisäisiksi geneettisiksi osapopulaatioiksi olivat vakuuttavia ja täten vastaavia selvityksiä olisi aiheellista toteuttaa myös muilla roduilla.

3 UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND Department of Environmental and Biological Sciences LAMPI, SARA: Differentiation to within-breed genetic subpopulations in purebred dog breeds based on geographical origins and divergent selection regimes MSc Thesis, 42 pp., Appendices 3 January 2019 Purebred dogs can be fragmented into within-breed subpopulations based on their geographical location and divergent selection regimes. This stratification has significance for breeding, when the subpopulations are also genetically differentiated from each other. Problems of inbreeding, such as specific genetic disorders, can accumulate within the genetic subpopulations. Therefore, identifying the genetic subpopulations and their causes can help to conserve genetic diversity and health of a dog breed. In this study, six dog breeds were analysed for the occurrence of genetic differentiation to subpopulations. This differentiation was measured by performing a genome-wide survey of 1319 single nucleotide polymorphism (SNP) markers from 142 Belgian Shepherd, 104 English Greyhound, 224 Finnish Lapphund, 90 Italian Greyhound, 608 Labrador Retriever and 95 Shetland Sheepdog. In order to find a selection-related explanation to the genetic differentiation, I compared the observed subpopulations to the individual s data about their geographical origin or breeding line. I discovered that all the breeds studied are fragmented into genetic subpopulations. The geographical origin explained the findings of the Italian Greyhound and the Shetland Sheepdog. The selection for performance explained the genetic subpopulations in the English Greyhound and in the Labrador Retriever. The morphological selection was a plausible explanation in the Belgian Shepherd and in the Finnish Lapphund. Additionally, evidence of the overlapping explanations to the genetic subpopulation differentiation was found in the Belgian Shepherd, the English Greyhound, the Italian Greyhound and the Labrador Retriever. It is probable that all the breeds studied would benefit if the findings of the genetic subpopulations were considered in their breeding program. Evidence of the genetic subpopulations within the dog breeds was convincing and therefore similar surveys for other dog breeds are recommendable.

4 Sisällysluettelo 1 JOHDANTO KIRJALLISUUSKATSAUS Perinnöllinen monimuotoisuus ja geneettinen erilaistuminen Perinnöllinen monimuotoisuus jalostusvalinnassa Koiran jalostushistoria Perinnöllisen monimuotoisuuden turvaaminen koiranjalostuksessa Geeniteknologia koiranjalostuksen tukena TUTKIMUKSEN TAVOITTEET AINEISTO JA MENETELMÄT Aineiston kuvailu Rotujen valinta ja populaatiojaon määrittäminen Aineiston hankinta ja valmistelu Aineiston analysointi TULOKSET Belgianpaimenkoira Englanninvinttikoira Italianvinttikoira Shetlanninlammaskoira Suomenlapinkoira Labradorinnoutaja TULOSTEN TARKASTELU Tulosten luotettavuus ja yhteneväisyydet aiempiin tutkimuksiin Lisätutkimuksen tarpeet Tulosten ja havaintojen hyödyntäminen käytännössä JOHTOPÄÄTÖKSET KIITOKSET LÄHTEET LIITTEET

5 1 JOHDANTO Kennelmaailma ja koiraharrastajat ovat viimevuosina heränneet puhdasrotuisia koiria (Canis lupus familiaris Linnaeus) koskeviin hyvinvointi- ja terveysongelmiin. Suurella osalla näistä ongelmista on perinnöllinen tausta ja ongelmien laaja esiintyvyys selittyy rodunjalostuksen käytännöillä, kuten lisääntyvien yksilöiden vähäisellä määrällä ja sukulaisten lisääntymisellä keskenään (Björnerfeldt ym. 2008). Geeniteknologian kehittyminen on tuonut työkaluja myös koiranjalostukseen: sekä testejä yksittäisten sairausgeenien tunnistamiseen että menetelmiä kartoittamaan kokonaisten rotujen geneettistä rakennetta (Mellersh 2008). Tällaisia kartoituksia tekevää tiedettä kutsutaan populaatiogenetiikaksi ja se tutkii saman lajin tietyn osajoukon eli populaation geneettisiä ominaisuuksia ja niihin vaikuttavia mekanismeja tilastollisin menetelmin. Eläinjalostuksessa populaation geneettistä profiilia tarkastelemalla mahdollistetaan kestävien jalostusratkaisujen suunnittelu (Hill 2014). Tässä tutkimuksessa pyritään selvittämään koirarotujen jakautumista sisäisiksi, geneettisiksi osapopulaatioiksi. Geneettiset osapopulaatiot ovat ilmiö, jossa osa yksilöistä muistuttaa perimältään enemmän toisiaan kuin muita saman rodun yksilöitä (Frankham ym. 2009). Koirilla samaa rotua voidaan jalostaa eri käyttötarkoituksiin tai erilaisia ulkonäköseikkoja painottaen ja jalostusmateriaalin liikkuvuus voi olla heikkoa maantieteellisistä tekijöistä johtuen. Tällöin määrätty osajoukko voi ajautua lisääntymään lähinnä keskenään ja ajan kuluessa muodostamaan paitsi ulkoisilta ominaisuuksiltaan tai maantieteelliseltä sijainniltaan, myös perimältään muista poikkeavan ryhmän geneettisesti erilaistuneen osapopulaation (Chang ym. 2009). Näiden sisäisten osapopulaatioiden tutkiminen on koirarotujen jalostuksen kannalta tärkeää, sillä niiden kautta voidaan löytää tarve sekoittaa eri osapopulaatioita keskenään. Geneettisten osapopulaatioiden väliset risteytykset tuottavat perimältään monimuotoisempia yksilöitä, jolloin myös perinnöllisten sairauksien ilmenevyys harvenee ja muut sukusiitoksen ongelmat kevenevät. Geneettisten osapopulaatioiden tunnistaminen on siis keino löytää monipuolista jalostusmateriaalia rodun sisältä ja siten edistää terveyteen ja hyvinvointiin tähtäävää jalostusta (McGreevy & Nicholas 1999). Toisaalta, jos kaikki yksilöt osoittautuvat geneettisesti hyvin samankaltaisiksi keskenään, osapopulaatiota tarkasteleva kartoitus voi tuoda esiin risteytyksen tarpeen kokonaan rodun ulkopuolisten yksilöiden kanssa. Vaikka geneettisten osapopulaatioiden tunnistaminen on jo itsessään tärkeää, niin lähes yhtä merkittävää on tarkastella tähän populaatiojakoon vaikuttavia seikkoja. Jos geneettinen osapopulaatiojako mukailee jotakin jalostukseen liittyvää valintatekijää tai nämä erot ovat alueellisia, jalostuksen 4

6 suunnittelu helpottuu. Tällöin kaikkien yksilöiden geenitestaukseen ei ole välttämätöntä tarvetta, kun olemassa oleva tieto koiran alkuperästä riittää. Useimpiin muihin eläinlajeihin verrattuna koirien geenitutkimuksen huomattava etu onkin, että niistä on olemassa paljon kirjattua taustatietoa sukutaulujen ja erilaisten tietokantojen muodossa (Shearin & Ostrander 2010). Tämän tiedon mahdollisuuksia hyödynnettiin ja testattiin myös tässä tutkimuksessa, kun tarkoituksena oli selvittää, miten jalostus ja maantieteellinen sijainti vaikuttavat koirarotujen erilaistumiseen osapopulaatioiksi. Tässä tutkimuksessa ilmiön tarkastelemiseen valittiin belgianpaimenkoira, englanninvinttikoira, italianvinttikoira, labradorinnoutaja, shetlanninlammaskoira ja suomenlapinkoira. Näistä roduista oli saatavilla kattava tutkimusaineisto ja niillä katsottiin olevan monipuolisesti geneettistä osapopulaatiota aiheuttavia tekijöitä, joiden vaikutusta tutkia. 2 KIRJALLISUUSKATSAUS 2.1. Perinnöllinen monimuotoisuus ja geneettinen erilaistuminen Perinnöllinen monimuotoisuus on yksilöiden välisten perinnöllisten erojen runsautta. Suurin osa perinnöllisistä eroista ei näy yksilöiden ilmiasussa, mutta vastaavasti valtaosa yksilöiden ilmiasujen eroista on perinnöllisiä. Ilmiasuun vaikuttavat perinnölliset erot voivat olla haitallisia tai hyödyllisiä yksilöiden menestymiselle elinympäristössään. Mikäli yksilö menestyy paremmin kuin toiset, jättää se myös enemmän lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä ja siten vaikuttaa muita populaation yksilöitä enemmän populaation seuraavan sukupolven geneettiseen koostumukseen. Luonnonvalinnasta johtuen hyödylliset ominaisuudet yleistyvätkin jälkipolvissa. Mitä monimuotoisempi populaatio on, sitä enemmän sillä on reservissä ominaisuuksien vaihtelua sopeutua ympäristön muutoksiin ja karsia haitalliset ominaisuudet pois (Falk ym. 2001). Kansainvälinen luonnonsuojeluliitto IUCN on määritellyt perinnöllisen monimuotoisuuden yhdeksi kolmesta biodiversiteetin tasosta (McNeely ym. 1990). Sukupuuttojen uhka ja huoli monimuotoisuuden säilymisestä käsitetään usein luonnonpopulaatioiden ongelmiksi, mutta samat uhkatekijät koskettavat myös kotieläinlajeja. Näin ollen myös jalostuseläinten monimuotoisuus on YK:n biodiversiteettisopimuksessa määriteltyjä suojelukohteita (YK 1992). Populaatio on sitä monimuotoisempi, mitä laajempi geenipooli sillä on. Geenipoolilla tarkoitetaan populaatiossa esiintyvien kaikkien geenien eri muotojen (eli alleelien) joukkoa. Geenien rinnakkaisten muotojen esiintyvyyttä voidaankin käyttää perinnöllisen 5

7 monimuotoisuuden mittarina. Tätä kutsutaan alleelirikkaudeksi. Toinen mahdollinen indikaattori perinnölliselle monimuotoisuudelle on genotyyppien monimuotoisuus. Yksilö perii hedelmöityksessä kummaltakin vanhemmaltaan jokaisesta geenistä yhden alleelin, jotka muodostavat geeniparin. Mikäli pari muodostuu eri alleeleista, yksilö on genotyypiltään heterotsygootti. Mikäli alleelit ovat samat, kyseessä on homotsygootti. Genotyyppien monimuotoisuus ilmoitetaan yleensä heterotsygotian määränä, eli niiden geeniparien prosentuaalisena osuutena, joiden suhteen yksilö on heterotsygootti (Toro ym. 2009). Populaatioiden kannalta alleelirikkaus on tärkeää etenkin ympäristöolosuhteiden muuttuessa, sillä tällöin populaatiosta löytyy suuremmalla todennäköisyydellä yksilöitä, joilla on perinnölliset edellytykset sopeutua uusiin olosuhteisiin. Heterotsygotian merkitys puolestaan korostuu yksilötasolla, sillä se suojaa perinnöllisiltä sairauksilta, jotka vaativat ilmentyäkseen kaksi samaa alleelia. Lisäksi se on yleisesti edellytys hyvälle immuunipuolustukselle ja vahvoille elinvoima- ja lisääntymisominaisuuksille (Szulkin ym. 2010). Perinnöllisen monimuotoisuuden heikkeneminen liittyy kiinteästi sukusiitokseen eli toisilleen sukua olevien yksilöiden lisääntymiseen keskenään. Sukusiitos on lopulta väistämätöntä populaatioissa, jotka ovat kooltaan pieniä ja tyypiltään suljettuja. Suljetussa populaatiossa risteytymistä ei tapahdu populaation ulkopuolisten yksilöiden kanssa. Suurikin populaatio voi kärsiä dramaattisista perinnöllisen monimuotoisuuden romahduksista, mikäli vain pieni osa yksilöistä tuottaa suurimman osan jälkeläisistä tai lisääntyminen tapahtuu vain tiettyjen osajoukkojen sisällä. Sukusiitoksen lisääntyessä populaation heterotsygotia vähenee, sillä se kasvattaa todennäköisyyttä periä sama alleeli kummaltakin vanhemmalta. Tämän vuoksi geneettiset sairaudet lisääntyvät perinnöllisen monimuotoisuuden kaventumisen myötä. Populaatio voi myös alkaa kärsiä sukusiitosdepressiosta, joka on yleisnimitys elinvoima- ja lisääntymisominaisuuksien heikkenemiselle. Näin ollen sukusiitosdepressiosta kertovat muun muassa pienentynyt poikastuotto, lyhentynyt elinikä, heikentynyt tautien vastustuskyky ja yleistyneet autoimmuunisairaudet (Frankham ym. 2009). Luonnossa perinnöllisen monimuotoisuuden romahdukset liittyvät yleensä ympäristön mullistuksiin, joissa suuri osa populaatiosta menehtyy tai populaatiot joutuvat toisistaan eristyksiin. Joissain tapauksissa pieni osa lajin edustajista voi kulkeutua uuteen elinympäristöön esimerkiksi muuttoliikkeen takia tai luonnonvoimien, kuten tuulen tai merivirran, kuljettamana. Tällaisten tapahtumien seurauksena populaatioon muodostuu geneettinen pullonkaula, ja tulevien sukupolvien kaikki perinnöllinen vaihtelu perustuu syntyneen populaation perustajayksilöiden geneettisiin ominaisuuksiin (England ym. 2003). Ilmiötä kutsutaan perustajavaikutukseksi ja sen seurauksena uusi populaatio voi olla hyvinkin erilainen 6

8 alkuperäiseen nähden, esimerkiksi morfologisilta piirteiltään ja käyttäytymisominaisuuksiltaan (Barton & Charlesworth 1984). Perustajavaikutuksen vuoksi eriytyneellä populaatiolla voi olla myös spesifi valikoima perinnöllisiä sairauksia, jotka ovat tyypillisiä juuri kyseiselle osapopulaatiolle (Peltonen ym. 1999). Mikäli populaatioon muodostuu edellä kuvattu lisääntymiseste, syntyy useampi osapopulaatio, jotka alkavat erilaistua toisistaan. Erilaistuminen käynnistyy, kun perustajavaikutuksen, isolaatiotekijöiden ja luonnonvalinnan kautta populaatioiden alleelijakauma muuttuu. Osapopulaatioiden elinympäristöjen toisistaan poikkeavat vaatimukset suosivat erilaisia ominaisuuksia, jolloin parhaiten kuhunkin ympäristöön sopivat alleelimuodot yleistyvät. Perustajavaikutuksen ja siten sattuman vaikutus muodostuvan populaation ominaisuuksille on sitä suurempi, mitä pienempiä lähtöpopulaatiot ovat. Lähtöpopulaation pieni koko nopeuttaa usein erilaistumista, sillä pienissä populaatioissa alleelimuodot, myös syntyneet mutaatiot, leviävät verrattain nopeasti. Haitalliset mutaatiot voivat siten aiheuttaa osapopulaation sukupuuton, mutta mikäli mutaatiot ovat menestymisen kannalta edullisia, ne yleistyvät ja suuntaavat populaation ominaisuuksia ympäristöön sopiviksi. Mikäli geenivirtaa osapopulaatiosta toiseen ei enää muodostu, geneettiset erot ovat lopulta niin suuria, ettei lisääntyminen enää onnistu eri osapopulaatioiden välillä. Siten geneettinen erilaistuminen johtaa lajiutumiseen (Smith 1998). Geneettisen erilaistumisen astetta populaatioiden välillä voidaan mitata laskennallisesti. Tähän käytetty mittari on Fst -arvo (Wright 1965), joka kuvaa geneettisiä eroja, jotka selittyvät populaatioiden välisillä eroilla. Arvo ilmoitetaan vaihteluvälillä 0-1, joista 0 tarkoittaa, että erot perustuvat yksilöiden välisiin eroihin. Arvo 1 puolestaan tarkoittaa, että erot selittyvät populaatioiden välisillä eroilla. Tämä fiksaatioindeksi saadaan vertaamalla osapopulaatioiden heterotsygotia-astetta koko populaation heterotsygotia-asteeseen. Fst-arvo on yleisimmin geneettisestä erilaistumisesta käytetty indeksi ja se mittaa kahden alleelin esiintyvyyttä populaatioissa. Fst-arvosta on johdettu Gst-arvo (Nei 1987), joka soveltuu aineistoille, joissa tutkittavien alleelien määrä on n. Näistä Fst:tä kuitenkin pidetään yleisesti edustavampana erilaistumisen mittarina, sillä Gst on herkkä mutaatioiden määrälle (Whitlock 2011) ja sidoksissa osapopulaation sisäisen heterotsygotian asteeseen (Jost 2008). 2.2 Perinnöllinen monimuotoisuus jalostusvalinnassa Jalostus on keinotekoista valintaa, jota ohjaavat ihmisen asettamat kriteerit toivottavista ominaisuuksista. Jalostuksen edellytys on, että ominaisuudet, joiden suhteen valintaa tehdään, 7

9 ovat perinnöllisiä. Perinnöllinen edistyminen eli jalostettavien ominaisuuksien paraneminen puolestaan edellyttää, että sen suhteen esiintyy muuntelua populaatiossa. Populaation tulee siis olla riittävän monimuotoinen, jotta jalostusvalintaa voidaan ylipäätään suorittaa. Näin ollen jalostus perustuu luonnonvalinnan mekanismeihin, joita ihminen hyödyntää tavoitellakseen tiettyjen ominaisuuksien paranemista ja yleistymistä domestikoituneessa populaatiossa (Driscoll ym. 2009). Jalostuksella saavutetaan muutoksia populaatioiden ominaisuuksiin luonnon oloihin verrattuna erittäin nopeasti. Jalostusta voidaankin kutsua keinotekoiseksi evoluutioksi. Nopeat muutokset ovat mahdollisia, kun valinta on voimakasta eli lisääntyvien yksilöiden määrää karsitaan. Näin halutut geenimuodot pääsevät yleistymään populaatiossa (Driscoll ym. 2009). Käytetty menetelmä haluttujen perinnöllisten ominaisuuksien levittämiseksi on ollut niin kutsuttu matadorjalostus, jossa ominaisuuksiltaan toivottava yksilö (kotieläimillä yleensä uros) on tuottanut valtavan määrän, jopa tuhansia, jälkeläisiä. Toivottujen ominaisuuksien vahvistamiseksi populaatiossa myös toisilleen sukua olevia yksilöitä on risteytetty keskenään (Leroy & Baumung 2010). Lisäksi monet jalostuspopulaatiot ovat lähtöisin vain muutamasta yksilöstä, joilla on esiintynyt muihin saman lajin yksilöihin nähden poikkeavia ominaisuuksia. Ihminen on mieltynyt näihin ominaisuuksiin ja ryhtynyt jalostamaan juuri sen tyyppisiä lajin edustajia. Vastaavia osajoukkoja on muodostunut saman kotieläinlajin sisälle useampia rinnakkain ja ajan kuluessa ne ovat kehittyneet omiksi roduikseen. Tällaisilla valintamenetelmillä on saatu aikaan kotieläinten tehokkaat tuotanto-ominaisuudet sekä valtava lajinsisäinen morfologinen muuntelu (Groeneveld ym. 2010). Jalostuksen ongelmana kuitenkin on, että valintaa ei voida kohdistaa ainoastaan haluttuihin, jalostettaviin ominaisuuksiin. Kun jalostuksessa tähdätään tiettyihin standardeihin, tullaan karsineeksi myös muiden ominaisuuksien muuntelua populaatiosta. Tämä johtaa perinnöllisen monimuotoisuuden kaventumiseen ja siitä johtuviin perinnöllisiin ongelmiin (Leroy & Baumung 2010). Sukusiitoksen haitoista kärsivät eniten sellaiset kotieläinlajit, joiden jalostuksen valintakriteerit painottuvat ominaisuuksiin, joihin sukusiitos ei vaikuta negatiivisesti (esim. morfologisiin piirteisiin) (Leroy 2014). Sukusiitosdepressio heikentää useita tuotanto- ja suorituskykyominaisuuksia, jolloin niihin perustuvassa valinnassa tullaan suosineeksi välillisesti monimuotoisuutta (mm. Pryce ym. 2014). Erityisen haastava tilanne on lajeilla, joissa esiintyy suljettuja osapopulaatioita, esimerkiksi rotuja tai sukulinjoja, joissa ei voida jalostusta koskevien säädösten, kuten suljettujen kantakirjojen, vuoksi tehdä risteytyksiä osapopulaation ulkopuolisten yksilöiden kanssa. Tällaisen populaation perinnöllinen 8

10 monimuotoisuus ei enää laajene ja sukusiitoksen määrä kasvaa sukupolvi sukupolvelta (McGreevy & Nicholas 1999). 2.3 Koiran jalostushistoria Koiraa eli kesykoiraa pidetään ensimmäisenä kesyyntyneenä kotieläimenä. Koira polveutuu harmaasudesta (Canis lupus Linnaeus) ja lajin domestikoituminen on tapahtunut jo esihistoriallisella aikakaudella (Linblad-Toh 2005). Domestikaation ajankohdasta ja maantieteellisesti sijainnista käydään yhä tieteellistä väittelyä, mutta vanhimmat fossiililöydökset esihistoriallisista koirista ovat noin vuotta vanhoja (Druzhkova ym. 2013). Domestikaatioajankohdan määrittäminen oli pitkään varsin epävarmaa, sillä ennen DNA-teknologian menetelmiä vertailu perustui pitkälti löydösten morfologiaan ja ensimmäiset koirat ovat olleet ulkomuodoltaan hyvin lähellä sutta (Larson ym. 2012). Arkeologisten todisteiden tueksi onkin tullut molekyyligenetiikan menetelmiä, jotka vertailevat koiran ja suden geenisekvenssejä ja pyrkivät määrittämään domestikaation ajankohtaa geneettisen erilaistumisen perusteella. Sekvenssianalyysit ovat vanhimmillaan ajoittaneet koiran domestikaatiohistorian jopa yli vuoden taakse (Vilà ym. 1997). Maantieteellisesti koiran alkuperä on määritetty Euraasian alueelle ja todennäköisesti domestikaatiota on tapahtunut useammissa erillisissä alueen susipopulaatioissa (Vilà ym. 1999, Frantz ym. 2016). Lajiutumisen lisäksi koirien perimän rakenteesta on selvitetty lajin kokemia historiallisia pullonkauloja, jolloin populaation perinnöllinen monimuotoisuus on kaventunut. Geenianalyyseissa pullonkauloja on paikannettu kaksi. Näistä ensimmäinen ajoittuu noin vuoden taakse (Lindblad-Toh 2005). Arvellaan, että tällöin on alettu harjoittaa tiukempaa valintaa koirien ominaisuuksien suhteen ja ilmiöön liittynee myös ihmisten siirtyminen metsästäjä-keräilijä -kulttuurista maanviljelykseen ja paikallaan pysyvään asutukseen. Tällöin koiran tehtävät monipuolistuivat ja lajiin alkoi muodostua ensimmäisiä jalostuksellisia osapopulaatioita (Wayne & vonholdt 2012). Eri koiratyyppejä onkin fossiilitodisteiden perusteella ollut olemassa ainakin vuoden ajan (Clutton-Brock 1995). Genomin jälkimmäinen pullonkaula puolestaan sijoittuu moderniin aikaan, jolloin nykyaikainen koiranjalostus kehittyi ja eri roduista muodostui suljettuja populaatioita (Lindblad-Toh 2005). Kennelklubit perustettiin säätelemään koirien jalostustoimintaa ja roduille luotiin tarkat rotumääritelmät eli jalostusstandardit, joiden mukaan jalostusvalintaa toteutetaan. Samassa yhteydessä perustettiin rotukohtaiset kantakirjat eli rekisterit, joihin kirjattiin kunkin rodut edustajayksilöt. Useimmilla roduilla kantakirjat suljettiin (Pohjoismäki 9

11 ym. 2018), eli sittemmin rotuun on hyväksytty ainoastaan kantakirjoihin rekisteröityjen yksilöiden jälkeläisiä. Pullonkaula on muodostunut rotukoirapopulaatioon, kun risteytymistä rodun ulkopuolisten yksilöiden kanssa ei ole enää tapahtunut (Farrel ym. 2015). Näiden kahden merkittävän pullonkaulan ohella osa rotukoirapopulaatiosta on kohdannut vielä useampia monimuotoisuuteen vaikuttaneita populaatiorakenteen muutoksia. Tällaisia ovat olleet maailmansotien kaltaiset mullistukset, joiden vuoksi rotu on jouduttu luomaan uudelleen vain muutamaa yksilöä käyttäen tai rodun sisäisistä tekijöistä johtuva pirstaloituminen osapopulaatioiksi. Tällaiset muutokset näkyvät niin ikään rotu- ja osapopulaatiokohtaisina pullonkauloina yksilöiden perimässä (Larson ym. 2012). 2.4 Perinnöllisen monimuotoisuuden turvaaminen koiranjalostuksessa Perinnöllisen monimuotoisuuden näkökulmasta tarkasteltuna koirarotujen tilanne on haastava: niiden perinnöllistä monimuotoisuutta ovat historian saatossa rajoittaneet pienet perustajapopulaatiot ja suljettujen populaatioiden sisällä tapahtunut tiukka jalostusvalinta. Jalostusominaisuuksien vahvistamiseksi sukulaisia on tarkoituksellisesti risteytetty keskenään ja jälkeläistuotannossa yksittäiset yksilöt ovat olleet yliedustettuna matadorjalostuksen myötä. Tällaiset tekijät ovat nostaneet sukusiitoksen astetta rotukoirapopulaatioiden sisällä ja johtaneet perinnöllisen monimuotoisuuden kaventumiseen ja siten perinnöllisiin ongelmiin (Oliehoek ym. 2009). Kennelliittojen byrokratia on toistaiseksi jäykkää ulkosiitoksen eli suunniteltujen roturisteytysten mahdollistamiseksi, joten konkreettiset suojelutoimet koskevat pääasiassa sukusiitosasteen kasvun hillitsemistä suljetussa populaatiossa (McGreevy & Nicholas 1999). Roturisteytyksiin liittyen onkin otettava huomioon, että lajina koira on edelleen geneettiseltä profiililtaan varsin monimuotoinen laji ja perinnöllisen monimuotoisuuden kaventuminen koskee ensisijaisesti rodun sisästä vaihtelua (Parker ym. 2004). Suljetun populaation perinnöllisen monimuotoisuuden turvaamisen keskiössä ovat jalostusratkaisut, jotka hyödyntävät käytettävissä olevan jalostusmateriaalin mahdollisimman monipuolisesti. Tämä tarkoittaa ensisijaisesti sitä, että populaation lisääntyvien yksilöiden määrä eli tehollinen populaatiokoko on riittävän suuri. Ensimmäinen edellytys tällaiselle jalostukselle on, että valintakriteerit eivät ole niin tiukkoja, että suuri osa potentiaalisista yksilöistä karsiutuu niiden seurauksena jalostusmateriaalin ulkopuolelle (Oliehoek ym. 2009). Lisäksi jälkeläistuotannon tulee jakautua riittävän tasaisesti eri yksilöille, ettei yksittäisen yksilön geeniperimä ole yliedustettuna jälkipolvilla ja johda kertautuvaan sukusiitokseen myöhemmissä sukupolvissa. Matadorjalostusta rajoitetaankin kenneljärjestöjen säädöksillä, 10

12 jotka määrittävät sallitun jälkeläismäärän yksilöä kohden (Leroy & Rognon 2012). Suomen Kennelliiton suositus elinikäiselle jälkeläismäärälle on korkeintaan viisi prosenttia yhden sukupolven (4 vuoden) jaksolla syntyneistä pennuista (Suomen Kennelliitto 2017). Tehollisen populaatiokoon ohella tärkeä tekijä monimuotoisuuden kannalta on jalostusmateriaalin liikkuvuus rotukoirapopulaation sisällä. Mikäli populaatio on pirstaloitunut useiksi osapopulaatioksi, samat mekanismit aiheuttavat erilaistumista niiden välillä ja sukusiitoksen ongelmat kumuloituvat osajoukon sisällä. Näin ollen rotujen sisälle ei tulisi päästä muodostumaan uusia suljettuja populaatioita, kun olemassa oleva geneettinen materiaali ja muuntelu on jo alun perin rajallista (McGreevy & Nicholas 1999). Tällaista fragmentoitumista voivat aiheuttaa mitkä tahansa tekijät, jotka vaikuttavat siihen, mitkä yksilöt lisääntyvät keskenään. Koirien kohdalla syitä voidaan luokitella kahteen pääluokkaan: maantieteelliseen sijaintiin ja jalostuksellisiin näkemyksiin, kuten ulkomuotoon tai käyttötarkoitukseen, perustuvat tekijät. Lisäksi ajan kuluessa nämä tekijät voivat olla osin limittyneitä, jolloin vaikutukset ovat entistä suurempia. Ihmisen ohjaamassa valinnassa vaikuttavia tekijöitä tosin voivat olla kaikki inhimilliset tekijät kasvattajien välisistä henkilökemioista lähtien. Näin ollen jalostusratkaisut tulisi nähdä yksittäisten pentueiden tuottamisen sijaan osana kokonaisuutta, johon rodun tulevaisuus perustuu (Chang ym. 2009). 2.5 Geeniteknologia koiranjalostuksen tukena Viimevuosikymmenien kehitys geeniteknologian alalla on tuonut uusia menetelmiä myös eläinjalostuksen tueksi. Koiran genomi kartoitettiin vuonna 2005 (Linblad-Toh ym. 2005) ja tämän jälkeen koirien genetiikkaa koskeva tutkimus on yleistynyt räjähdysmäisesti. Koiraa käytetään malliorganismina monille ihmisen perinnöllisille sairauksille, sillä elinolosuhteiden samankaltaisuuden lisäksi koirien kattava sukutauludata, rodunsisäisisen muuntelun vähyys ja lyhyempi sukupolviväli helpottavat sairausgeenien paikantamista. Geeni tunnistetaan siis ensin koiralta ja tämän jälkeen etsitään vastaava poikkeavuus ihmisgenomista. Sovellettavuutensa koirien geenitutkimus herättää laajaa kiinnostusta, ja koirien sairausgeeneistä ja perinnöllisistä ominaisuuksista on kertynyt paljon tietoa (Shearin & Ostrander 2010). Näin ollen markkinoille on tullut monenlaisia geenitestejä myös koirien jalostusvalinnan työkaluiksi. Suurin osa testeistä on sairausgeenien löytämistä varten, mutta geenitestejä on olemassa myös tietyille ulkonäköominaisuuksille, kuten turkin väritykselle ja karvatyypille (Mellersh 2012). Geenitesteistä on merkittävä hyöty rotujen perinnölliselle monimuotoisuudelle, sillä niiden avulla esimerkiksi sairausgeenien kantajia voidaan yhdistää turvallisesti terveisiin yksilöihin. 11

13 Aiemmin perinnöllisten sairauksien leviämisen pelossa kokonaisia sukulinjoja voitiin joutua karsimaan jalostuksesta, ja näin ollen tultiin karsineeksi myös paljon täysin terveitä, jalostuskelpoisia yksilöitä. Lisäksi myös varsinaisiin jalostusominaisuuksiin, kuten turkin väriin tai laatuun, perustuva valinta on monipuolisempaa, kun resessiivisten ominaisuuksien kantajayksilöitä voidaan yhdistää keskenään (Mellersh 2012). Esimerkiksi labradorinnoutajissa ruskeat yksilöt ovat tilastollisesti sairaampia, sillä ruskea väri on resessiivinen ominaisuus ja kasvattajat ovat päätyneet yhdistelemään niitä toisiinsa ja ruskeiden yksilöiden sukusiitosaste on täten korkeampi (McGreevy ym. 2018). Geenitestin avulla pystytään tunnistamaan myös muun väriset yksilöt, jotka kantavat ruskean värin tuottavaa geenimuotoa ja näin ruskeita jälkeläisiä olisi mahdollista odottaa myös muilta, kuin väriä ilmentäviltä vanhemmilta. Menettely tuottaa monimuotoisempia yksilöitä ja ehkäisee sisäisten osapopulaatioiden muodostumista. Yksittäisten ominaisuuksien ja sairauksien testaamisen ohella myös populaatiogenetiikan tutkimus hyötyy geeniteknologian kehittymisestä. DNA-analyysien perusteella voidaan tutkia muun muassa koiran evoluutiohistoriaa, lajiutumista ja rotujen välisiä sukulaisuussuhteita. Jalostuksen ja rotujen tulevaisuuden kannalta keskeisin tutkimuskohde on kuitenkin rotujen sisäinen geneettinen rakenne. Tähän kuuluvia analyyseja ovat esimerkiksi monimuotoisuuskartoitukset, jotka mittaavat heterotsygotian määrää ja alleelirikkautta sekä klusterianalyysit, jotka tunnistavat populaation sisäisiä geneettisiä osapopulaatiota (Chang ym. 2009). Rotujen geneettistä rakennetta tutkimalla pystytään havaitsemaan mahdolliset riskitekijät ja löytämään työkaluja ohjata jalostusvalintoja kestävään suuntaan. Jalostus pohjautuukin luultavasti tulevaisuudessa yhä voimakkaammin genomiseen valintaan ja geeniteknologian kehittyessä ja tiedon lisääntyessä myös suojelugeneettisten näkökohtien huomioiminen helpottuu. On todennäköistä, että tutkimustiedon ja menetelmien kehittymisen myötä rotukoirat tulevat olemaan kokonaisvaltaisesti nykyistä terveempiä (Stock & Distl 2010). 3 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, jakautuvatko valitut koirarodut sisäisiksi osapopulaatioiksi geneettisen vaihtelun perusteella. Mikäli tällaista eriytymistä havaitaan, tarkoitus on lisäksi selvittää, millaiset tekijät selittävät osapopulaatiojakoa. Tavoitteena on myös pohtia, millaisia vaikutuksia osapopulaatiojaolla on koirien terveydelle ja hyvinvoinnille ja miten asia on nykyisellään huomioitu valittujen rotujen jalostuksessa. 12

14 4 AINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 Aineisto Tutkimuksessa käytetty SNP-aineisto saatiin Genoscoper Laboratories Oy:ltä ja se on osa koirien geenipankkia, joka kattaa yhteensä yli koiran näytteet. Geenipankin laaja aineisto käsittää eri geenitutkimusprojekteja varten kerätyt näytteet sekä kaupallisen MyDogDna -palvelun kautta geenitestattujen koirien DNA-tulokset. MyDogDna -geenitesti on kuluttajille suunnattu palvelu, jonka avulla voidaan selvittää, millaisia sairaus- ja ulkomuotoominaisuuksia koirayksilö kantaa perimässään. Geenipankin DNA on peräisin poskisolunäytteistä eli näytteenottoharjalla kerätyistä posken limakalvon soluista. Laboratorioanalyysi perustuu Illumina Infinium (Illumina Inc.) -testialustan paneeliin, joka mittaa muuntelua koiran jokaisessa 39:ssä kromosomiparissa, neutraalissa osassa DNA:ta. Tällaisella SNP-aineistolla pystytään mittaamaan luotettavasti muuntelun määrää ja yksilöiden monimuotoisuutta sekä niiden välisiä sukulaisuussuhteita, sillä analysoitava DNA on koodaamattomalta alueelta, johon ei kohdistu valintapainetta. Tutkimuksessa kunkin yksilön vertailtavien SNP-markkereiden määrä oli Valitut SNP:t ovat neutraaleja, eli niillä ei ole vaikutuksia fenotyyppiin. Neutraaleihin alleeleihin ei siten kohdistu valintaa ja alleelifrekvensseissä havaitut erot sekä heterotsygotia-asteen muuntelu populaatioiden tai osapopulaatioiden välillä heijastaakin siten suoraan populaatiossa eri syistä tapahtuvaa geneettistä ajautumista. 4.2 Rotujen valinta ja populaatiojaon määrittäminen Tutkimukseen valittiin koirarotuja, joiden sisältä voisi hypoteettisesti löytyä geneettisesti erilaistuneita osapopulaatioita. Tutkimusrotujen valintaan vaikutti fenotyyppien, kuten karvan laadun, muuntelu rodun sisällä, jakautuminen eri jalostuslinjoihin käyttötarkoituksen perusteella sekä raportoidut erot eri maanosien rotupopulaatioiden ominaisuuksissa. Kyseiset tekijät eivät kuitenkaan tee rotujen osapopulaatioista suljettuja, joten geenivirta niiden välillä on mahdollinen. Lisäksi valintaan vaikutti otoskoko, eli mukaan valikoitui rotuja, joista näytteitä löytyi riittävästi ja alkuperältään monipuolisesti geneettisten erojen havaitsemiseksi. Tutkimukseen valitut rodut olivat belgianpaimenkoira, englanninvinttikoira, italianvinttikoira, labradorinnoutaja, shetlanninlammaskoira ja suomenlapinkoira. 13

15 Tutkimuksessa analysoiduille yksilöille määritettiin ennen analyysejä lähtöpopulaatiot, jotka mahdollisesti voisivat selittää havaittua geneettistä osapopulaatiojakoa. Genoscoper Laboratories Oy:n tietokanta sisältää testitulosten lisäksi testatuista yksilöistä erilaisia metatietoja, kuten alkuperämaan tai koiran virallisen kennelnimen. Nämä tiedot merkitään DNA-testin näytekaavakkeeseen ja virallisissa näytteissä yksilön tunnistetiedot vahvistetaan lukemalla koiran mikrosiru tai ID-tatuointi näytteenoton yhteydessä. MyDogDna -palvelun käyttäjät voivat myös itse syöttää tietokantaan lisää metatietoja testatusta koirastaan jälkikäteen, esimerkiksi käyttötarkoituksen osalta. Näytekaavakkeessa on valmiina näytekohtainen ID-koodi, jonka avulla järjestelmästä pystytään hakemaan kaikki yksilöön liittyvät tiedot. Näin ollen jokainen koirayksilö oli identifioitavissa ja metatietoja voitiin verrata DNA-analyysien tuloksiin. Koiria koskevat metatiedot olivat saatavissa tietokannasta valmiina Excel-tiedostona. Niiden perusteella tutkimusyksilöille määritettiin lähtöpopulaatio, jota verrattiin myöhemmin klusterianalyysin ilmoittamaan tulokseen geneettisistä klustereista rodun sisällä. Menettelyllä pyrittiin selvittämään selittäviä tekijöitä havaituille geneettisille klustereille. Suomenlapinkoiraa lukuun ottamatta lähtöpopulaatio (maa, käyttötarkoitus tai rotumuunnos) saatiin selvitettyä suoraan taulukon metatiedoista. Suomenlapinkoirien lähtöpopulaatiot selvitettiin manuaalisesti merkittyjen kennelnimien perusteella, selvittämällä ensin rotuyhdistyksen kautta, kumpaa rotumuunnosta (paimensukuisten linja vai valtalinja) kukin kasvattaja kasvattaa. Aineistossa on mukana myös nk. rotuvalidaationäytteitä, jotka ovat anonyymejä ja sisältävät metatietoina ainoastaan koiran rodun ja maan, josta yksilö on kotoisin. Kyseessä on koiranäyttelyistä ja muista koiratapahtumista rodun satunnaisilta standardiyksilöiltä kerätyt DNA-näytteet, joiden tarkoituksena on lisätä kullekin rodulle verrokkidataa. Tällainen menettely lisää aineiston edustavuutta ja tulosten luotettavuutta esimerkiksi siinä tapauksessa, jos yksi kasvattaja on testauttanut suuren määrän koiriaan. Yhden kasvattajan koirat ovat todennäköisemmin sukua toisilleen ja ilman validaationäytteitä pienen aineiston tulokset voivat olla vinoutuneita. Geneettisen osapopulaatiojaon taustojen selvittämisessä anonyymit näytteet ovat haaste, mutta maantieteellinen alkuperä oli muutamia koirakohtaisia yksittäistapauksia lukuun ottamatta riittävä tieto osapopulaatiojaon analysointiin. 14

16 Taulukko 1. Tutkimuksessa käytetyt rodut, yksilömäärä sekä hypoteettinen populaatiojaon syy roduittain. Rotu Yksilömäärä Hypoteettinen populaatiojako Belgianpaimenkoira 142 Rotumuunnos Englanninvinttikoira 104 Alkuperämaa ja/tai käyttötarkoitus Italianvinttikoira 90 Alkuperämaa Labradorinnoutaja 608 Alkuperämaa ja/tai käyttötarkoitus Shetlanninlammaskoira 95 Alkuperämaa Suomenlapinkoira 224 Rotumuunnos 4.3 Aineiston hankinta ja valmistelu Tutkimusaineisto hankittiin Genoscoper Laboratories Oy:n tietokannasta yksinkertaisia hakutoimintoja käyttäen. Hakukriteeri oli rodun englanninkielinen nimi, jolloin palvelu antoi listan koirayksilöistä, jotka olivat kategorioitu tällä nimikkeellä. Rotutiedon ohella palvelussa oli listattuna koirayksilöiden DNA-testitulokset sekä erilaiset metatiedot, kuten koiran alkuperämaa, kennelnimi tai omistajan sille merkitsemä käyttötarkoitus. Listattujen DNAtestitulosten perusteella pystyttiin myös karsimaan huonolaatuiset näytteet pois analyysistä. Korkealaatuisen datan rajana pidettiin call rate -arvoa 0,95 eli näissä näytteissä vähintään 95 prosentille testatuista markkereista saatiin genotyypit. Lisäksi näytteiden metatiedoista eristettiin hypoteettista osapopulaatiojakoa vastaava tieto (rodusta riippuen koiran alkuperämaa, turkkimuunnos tai käyttötarkoitus) ja näyte-id:n koodi. Näyte-ID:n avulla haettiin tietokannasta erikseen yksilöiden SNP-data klusterianalyysia varten. Varsinaista DNA-analyysia varten näyte-id:t, diploidi SNP-data ja selvitetty populaatiotieto yhdistettiin yhdeksi Excel-taulukoksi. Taulukon tiedot olivat tekstimuodossa ja koska analyysiohjelma STRUCTURE v tulkitsee numeerista aineistoa, data tuli muuttaa Excelissä numeromuotoon. SNP-aineiston emäkset muutettiin seuraavalla kaavalla: A = 1, G = 2, C = 3, T = 4, I (insertio) = 5, D (deleetio) = 6, puuttuva arvo = 0. Myös populaatiotieto muutettiin numerokoodeiksi. Kunkin rodun osalta numeroiden selitykset ovat eriteltynä Tulosten tarkastelu -osiossa. Ennen analyysia Excel-taulukko muutettiin NotePadissa 15

17 tekstitiedostona ohjelmalle luettavaan muotoon. Työvaiheena datan valmistelu vaati erityistä tarkkuutta ja huolellisuutta, jotta analyysin tulokset ovat luotettavia. 4.4 Aineiston analysointi Rotujen geneettinen populaatiojako selvitettiin STRUCTURE v analyysiohjelmaa käyttäen (jatkossa kirjoitusasu Structure). Ohjelma etsii geeniaineistosta tilastollisia yhdenmukaisuuksia ja ryhmittelee samankaltaisuuksien perusteella aineistoa osajoukoiksi, klustereiksi. Tässä aineistossa nämä klusterit ovat geneettisiä osapopulaatioita. Hypoteettisesti populaatiota ajateltiin olevan kunkin rodun aineistossa vähintään 2 ja enintään 10 (labradorinnoutajilla aineiston laajuuden vuoksi 15). Tämän arvion perusteella analyysiohjelma suoritti jaottelun kaikilla annetuilla klusterimäärillä, kunkin kolme kertaa virheellisen analyysin välttämiseksi. Analyysin suoritusasetukset olivat 5000 MCMC reps ja burn-in period Nämä asetukset määrittelevät analyysin suoritustehon. Structuresta saadut tulokset syötettiin kokonaisuudessaan STRUCTURE HARVESTERiin (jatkossa Harvester), analyysiohjelman selainpohjaiseen tukiohjelmaan, joka etsii tilastollisia menetelmiä käyttäen todennäköisimmän klusterimäärän populaatiolle. Tukiohjelman antaman tiedon perusteella valittiin kyseisen klusterimäärän mukainen ajo (analyysi) tarkastelua varten. Koska rinnakkaisia ajoja suoritettiin jokaiselle klusterimäärälle kolme, näitä vertailtiin ensin keskenään mahdollisen virheellisen analyysin paikantamiseksi. Structuresta otettiin talteen diagrammit, jotka ilmaisevat klusterijaon visuaalisesti värikoodein. Kuvaajien tulkinta on tarkemmin selitettynä tulosten yhteydessä. Lisäksi Structuren analyysistä saa tietoja klustereiden välisestä erilaistumisesta ja populaation heterotsygotiasta, joiden merkitystä on tässä tutkielmassa havainnollistettu labradorinnoutajilla. Kuvaajista tarkasteltiin ensisijaisesti, mukaileeko analyysin havaitsema geneettinen osapopulaatiojako ennalta määriteltyjä, metatietoihin perustuvia hypoteettisia populaatioita. Tämän yhdenmukaisuuden arvioinnin lisäksi pyrittiin selvittämään mahdollisia muita populaatiojakoa selittäviä tekijöitä ja havainnoimaan tarkemmin jalostuskäytäntöjen vaikutusta tutustumalla rodusta löytyviin dokumentteihin. Tämä piti sisällään muun muassa tutkimusyksilöiden sukutaulujen tutkimista ja eri maiden rotujärjestöjen jalostusohjeistuksiin tutustumista. Kaikilla roduilla käytetty dokumentti oli rodun virallinen jalostuksen tavoiteohjelma (jatkossa myös JTO), joka on rodun jalostuksellista tilannetta tarkasteleva raportti. Tämä on Suomen Kennelliiton alaisille roduille pakollinen, ja sen laadinnasta vastaa kotimainen rotujärjestö. Suomen Kennelliiton jalostustieteellinen toimikunta tarkastaa ja 16

18 hyväksyy tavoiteohjelmat. Muiden dokumenttien osalta tutkielman tulosten tarkastelu muodostuikin varsin vaihtelevaksi rotujen välillä näiden dokumenttien ja populaatiojakoa selitettävien syiden diversiteetin vuoksi. 5 TULOKSET Tulokset ovat esitettyinä roduittain siten, että klusterijaon osoittava Structure-analyysista saatu kuvaaja ja aineiston sisältöä koskeva taulukko ovat allekkain. Taulukossa on eriteltynä hypoteettinen lähtöpopulaatio ja sen kuvaajassa käytetty numerosymboli sekä kuhunkin lähtöpopulaatioon kuuluvien yksilöiden määrä. Structuren kuvaajassa geneettiset klusterit ovat värikoodattuja, eli väri kertoo, mihin klusteriin yksilön perimä kuuluu. Värit itsessään ovat ohjelman arpomia, eikä niillä ole erityisiä merkityksiä. Osa tutkituista koirista on hybridejä klustereiden suhteen, jolloin palkissa on useampaa väriä. Kuvaajan vasemmassa laidassa oleva asteikko välillä 0-1 kuvaa, kuinka suuri osuus yksilön perimästä on peräisin kustakin klusterista. Palkkien alla oleva luku kertoo yksilön järjestysluvun, jonka perusteella ne ovat yhdistettävissä yksilöitä koskevaan metatietoon. Suluissa oleva luku puolestaan kertoo yksilöiden metatietoon perustuvan hypoteettisen populaation. Labradorinnoutajalla ja suomenlapinkoiralla on aineiston suuren yksilömäärän takia esitettynä tulokset kuvaajassa, jossa tulokset ilmoitetaan yksilöä kuvaavien yksittäisten palkkien sijasta lähtöpopulaatiokohtaisesti yhtenä kuvaajana. Näiden rotujen yksilöidyt kuvaajat löytyvät liitteistä. 5.1 Belgianpaimenkoira Belgianpaimenkoirien hypoteettinen populaatiojako tehtiin niiden karvamuunnoksen perusteella. Näitä muunnoksia ovat lyhytkarvainen malinois ja karkeakarvainen laekenois sekä kaksi pitkäkarvaista muunnosta: soopelivärinen tervueren ja musta groenendael (Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry 2018). Lisäksi omana viidentenä joukkonaan oli belgian sheepdog -nimen alta löytyvät koirat. Nimitys perustuu yhdysvaltalaiseen käytäntöön nimetä mustan groenendael -muunnoksen koirat (Belgian Sheepdog Club of America 2018). Belgianpaimenkoirien aineistolle Harvester antoi klusterimääräksi viisi. Tulokset osoittavat, että malinois -muunnoksen koirat ovat geneettisesti oma homogeeninen ryhmänsä, mutta laekenois -koirat klusteroituvat samaan osapopulaatioon niiden kanssa (punainen kuvassa 1). Tulos on yhdenmukainen rodun jalostuskäytäntöjen kanssa, sillä 17

19 lyhytkarvaiset, työkoirana tunnetut malinoisit eroavat sekä ulkomuotonsa että käyttötarkoituksensa perusteella muista muunnoksista (Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry 2018). Laekenois -muunnoksen koirat menevät tähän samaan klusteriin, mutta otoskoon ollessa pieni (n =2), täysin yleistettäviä johtopäätöksiä samasta geneettisestä rakenteesta ei voida tehdä. Ristiriitaa suhteessa muunnoksen ominaisuuksiin tuloksessa ei ole, sillä myös laekenoisit ovat pääsääntöisesti työkoiria. Lisäksi risteytykset niiden ja malinoisien välillä ovat nykyään sallittuja Suomessa (Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry 2013), josta aineiston laekenoisit olivat. Pitkäkarvaisten muunnosten koirat ovat huomattavasti heterogeenisempiä klusterirakenteensa suhteen, mutta niistäkin löytyy yhteneväisyyksiä hypoteettiseen populaatiojakoon. Groenendael- ja belgian sheepdog -yksilöiden klusterirakenne on keskenään huomattavan samankaltainen, mikä selittynee sillä, että kyseessä on samasta muunnoksesta käytetyt eri termit. Kuitenkin amerikkalaisissa koirissa on havaittavissa klusteri (keltainen kuvassa 1), joka näkyy eurooppalaisissa groenendael -koirissa vain pienenä osana. Tämä voi viitata esivanhempien yhdysvaltalaiseen alkuperään. Osa aineiston tervuereneista on samankaltaisia groenendaleneiden kanssa, mutta tervuereineilta löytyy myös oma klusterinsa (vihreä kuvassa 1). Lisäksi groenendaleneille tyypillinen klusterirakenne joillakin aineiston tervueren-yksilöillä voi selittyä sillä, että mustille groenendaleneille syntyy toisinaan punaruskeita soopelipentuja, jolloin ne rekisteröidään tervueren-muunnoksen koiriksi (Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry 2018). Toisin kuin malinoiseilla, pitkäkarvaisilla muunnoksilla esiintyy useampaa sisäistä klusteria. Tämä voi selittyä sillä, että pitkäkarvaiset jakautuvat vielä sisäisiksi jalostuslinjoiksi näyttely- ja käyttölinjan välillä (JTO belgianpaimenkoira groenendael 2014, JTO belgianpaimenkoira tervueren 2014). Tulkintoja tehdessä on myös syytä ottaa huomioon, että vuodesta 2013 lähtien Suomen kennelliitto on sallinut risteytykset pitkäkarvaisten muunnosten kesken sekä malinois-tervueren -risteytykset (Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry 2013). Tämä voi myös osaltaan selittää heterogeenisyyttä pitkäkarvaisten muunnosten kesken sekä sitä, että yksittäisillä malinoiseilla on havaittavissa tervuereneille tyypillistä vihreänä näkyvää klusteria, muiden klustereiden ollessa edustettuna niillä vain marginaalisesti. 18

20 Kuva 1. Belgianpaimenkoirien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman viiden hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Taulukko 2. Belgianpaimenkoiran hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Selitys (rotumuunnos) Yksilömäärä (suluissa) 1 Malinois 57 2 Tervueren 43 3 Groenendael 7 4 Laekenois 2 5 Belgian sheepdog 33 Yhteensä Englanninvinttikoira Englanninvinttikoirat jaoteltiin niiden käyttötarkoituksen mukaan. Tämä käyttötarkoitus määriteltiin omistajien tietokantaan merkitsemän käyttötarkoituksen perusteella. 104:n yksilön aineiston geneettisten klustereiden määräksi saatiin 4. Käyttötarkoitus selitti keskeisesti 19

21 klustereiden jakautumista: kuvassa 2 vihreinä näkyvät yksilöt ovat näyttelykoiria, koiraurheilijoiksi merkityt yksilöt enimmäkseen punaisia tai sini-punaisia. Sekoittumista näiden ryhmien välillä ei ole havaittavissa. Tiedossa onkin, että näyttely- ja juoksijalinjaisten englanninvinttikoirien jalostus on hyvin eriytynyttä. Syynä tähän on, että näyttelylinjaiset eivät menesty juoksukilpailuissa eivätkä ratajuoksuun jalostetut yksilöt näyttelyissä, jolloin jalostuslinjat pysyvät erillään. Tästä kertoo myös, että aineistossa oli ainoastaan yksi koira, jolle oli merkitty molemmat käyttötarkoitukset ja tämäkin yksilö oli geneettiseltä profiililtaan täysin yhdenmukainen näyttelykoirien kanssa. Ratalinjaisilla yksilöillä ilmenevä klusterimäärä (kolme) saattaa selittyä sillä, että suorituskykyisiin yksilöihin tähtäävä jalostus suosii välillisesti monimuotoisuutta (Pedersen ym. 2013), jolloin useammat alleelimuodot tulevat säilyneeksi populaatiossa. Toisaalta jonkin verran klusterijakaumaa selittäisi myös maantiede, sillä kuvassa 2 keltaisena näkyvät yksilöt ovat kotoisin Brittein saarilta. Tällaisten eroavaisuuksien selvittämiseksi tarvitaan laajempi aineisto ja erillinen analysointi eri linjojen populaatioille. Yksiselitteistä kuitenkin on, että englanninvinttikoirat jakautuvat geneettisiksi osapopulaatioiksi käyttötarkoituksen perusteella. Linjojen jyrkkä eriytyneisyys on myös kasvattajapiireissä tunnustettu tosiasia (Lehtonen 2010). Koko populaatiota koskevia katsauksia tai virallisia dokumentteja linjajakoon liittyen ei ole, sillä kummankin linjan rotujärjestöt käsittelevät ainoastaan oman osapopulaationsa jalostuksellisia seikkoja. Kirjoitushetkellä (tammikuu 2019) rodulle ei myöskään oltu laadittu jalostuksen tavoiteohjelmaa. Kuva 2. Englanninvinttikoirien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman neljän hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. 20

22 Taulukko 3. Englanninvinttikoirien hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Selitys Yksilömäärä (nro suluissa) (käyttötarkoitus) 1 Koiraurheilu 74 2 Näyttely 19 3 Metsästys/työkoira 1 4 Tieto puuttuu 9 5 Koiraurheilu, näyttely 1 Yhteensä Italianvinttikoira Italianvinttikoirien 90 yksilön aineistolle Harvester antoi todennäköisimmäksi klusterimääräksi eli geneettiseksi populaatiojaoksi 5. Populaatiojako mukaili hypoteesin mukaista maantieteellistä populaatiojakoa siten, että yhdysvaltalaiset koirat erottuivat selkeästi omana, homogeenisenä osapopulaationaan. Kaikki aineiston yhdysvaltalaiskoirat kuuluivat perimältään yli 50-prosenttisesti samaan klusteriin, joka on kuvassa 3 erotettavissa punaisena. Eurooppalaiset koirat jakautuvat vielä erikseen neljään eri osapopulaatioon, mutta heterogeenisyyttä näiden populaatioiden välillä on, eikä populaatioerojen voida todeta mukailevan maantieteellistä alkuperää. Otoskoko eri eurooppalaismaista on pieni, mutta Suomen Kennelliiton jalostustietokanta Koira.netin sukutauluja tarkastelemalla käy ilmi, että jalostusmateriaali liikkuu Euroopan sisällä eli tuontikoiria esiintyy sukutauluissa melko paljon. Myös italianvinttikoirien jalostuksen tavoiteohjelma (2016) mainitsee tuontikoiria olevan runsaasti suomalaispopulaatiossa. Näin ollen valtioiden rajat eivät jakaisi italianvinttikoiria erillisiksi osapopulaatioikseen. Esimerkiksi aineiston ainoa venäläiskoiran (kuvassa 3 alemman rivin ensimmäinen) ja ainoa italialaiskoiran (saman rivin viimeinen) voidaan huomata olevan samankaltaisia muiden eurooppalaiskoirien kanssa, mutta poikkeavan yhdysvaltalaisista. Aineistossa oli havaittavissa myös sekoittuneisuutta eri klusterialkuperän välillä, josta kertovat useiden koirien moniväriset kuvaajat. Ongelmallista italianvinttikoirien aineiston tulkinnassa oli, että Koira.netin sukutauluissa olevat tiedot sukulaisuussuhteista eivät täsmänneet analyysin tuloksiin. Sukutaulun perusteella 21

23 esimerkiksi sisaruksia olevat koirat saattoivat analyysin perusteella olla kokonaan eri klustereissa. Kyseessä on luultavasti järjestelmä- tai kirjausvirhe jossain vaiheessa tutkimusprosessia. Tämä hankaloittaa esimerkiksi eurooppalaiskoirien sisäisen populaatiojaon syiden paikantamista. Suurin osa näistä yksilöistä on kuitenkin hybrideitä useamman geneettisen klusterin kesken, jolloin voidaan pohtia, että aiemmin populaatiojako on ollut suurempi ja nyt mahdollisesti purkautumassa. Analyysin tulokset tukevat Pedersenin ym. (2015) tutkimusta italianvinttikoirien populaatiogeneettisestä rakenteesta, jossa havaittiin ero amerikkalaisten ja mannereurooppalaisten koirien perimän välillä. Näiden populaatioiden välillä eroja on myös jalostuskriteereissä ja ulkomuodossa: eurooppalaisten, FCI:n alaisten rotujärjestöjen rotumääritelmät suosivat sirorakenteisempia ja pienikokoisempia yksilöitä eikä valkoinen turkin väri ole virallisesti hyväksytty, toisin kuin Yhdysvalloissa (Italian Greyhound Club of America 2018, Jalostuksen tavoiteohjelma italianvinttikoira 2016). Myös perinnöllisten sairauksien esiintyvyys vaihtelee maantieteellisten sijainnin mukaan: amerikkalaispopulaatio kärsii autoimmuunisairauksista, kun taas Euroopassa luunmurtumat ovat tyypillinen italianvinttikoirien terveysongelma (Pedersen ym. 2015). Koska näillä sairauksilla on perinnöllinen tausta, niiden ilmenemisfrekvenssin vaihtelu puoltaa analyysin tulosta siitä, että mannerten väliset erot geneettiset erot ovat merkittäviä. Kuva 3. Italianvinttikoirien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman viiden hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. 22

24 Taulukko 4. Italianvinttikoirien hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Selitys Yksilömäärä (nro suluissa) (alkuperämaa) 1 Saksa 6 2 Suomi 44 3 Venäjä 1 4 USA 38 5 Italia 1 Yhteensä Shetlanninlammaskoira Shetlanninlammaskoirien aineisto kattoi 95 koirayksilöä neljästä eri maasta. Analyysien mukainen klusterimäärä tällä rodulla on kolme. Vertailtaessa mitattua geneettistä populaatiojakoa maiden perusteella tehtyyn hypoteettiseen populaatiojakoon, voidaan havaita maantieteellisen sijainnin olevan geneettistä populaatiojakoa selittävä tekijä. Eurooppalais- ja venäläisyksilöt näkyvät tuloksissa omana yhtenäisenä joukkonaan, joka poikkeaa yhdysvaltalaispopulaation klusterirakenteesta. Eurooppalaiskoirat näkyvät kuvassa 4 vihreinä, yhdysvaltalaiset puolestaan sinipunaisina. Poikkeavan, yhdysvaltalaisia koiria muistuttavan klusterirakenteen omaavien suomalaiskoirien sukutauluja tarkasteltiin Suomen Kennelliiton jalostustietokanta Koira.netistä. Tarkastelu osoitti näiden yksilöiden olevan tuontikoiria tai niiden jälkeläisiä: esimerkiksi aineiston koiran numero 21 isä on tuontikoira Yhdysvalloista ja koira numero 32 puolestaan koiran 21 jälkeläinen. Rotuhistoriaan nojaten havainnot mannerten välisistä eroista ovat helposti selitettävissä. Yhdysvaltain virallinen shetlanninlammaskoirien rotujärjestö ASSA (The American Shetland Sheepdog Association) ilmoittaa rotuhistoriikissaan (Ferrell 2018), että Ensimmäisellä ja Toisella maailmansodalla oli vaikutusta jalostusmateriaalin liikkumiseen Yhdysvaltain ja Euroopan välillä ja toteaa eroavaisuuksien olevan havaittavissa edelleen maanosien koirien välillä. Erot shetlanninlammaskoirien virallisissa rotustandardeissa ovat kuitenkin pieniä, ainoastaan säkäkorkeudessa Yhdysvallat sallivat suuremman kokovaihtelun, kun taas FCI:n alaisten järjestöjen rotumääritelmät säätelevät säkäkorkeutta tiukemmin, suosien pienikokoisempia jalostusyksilöitä. Suomen rotujärjestö Shetlanninlammaskoirat ry:n laatiman 23

25 rodun jalostuksen tavoiteohjelman (2017) rekisteröintitilastojen mukaan noin 3,4% kaikista rekisteröinneistä on tuontikoiria. Näistä tuontikoirista 1,2% on Yhdysvalloista. Määrä selittää geenianalyysin tulosta, jonka mukaan mannerten välinen jalostusmateriaalin liikkuvuus on vähäistä. Kuva 4. Shetlanninlammaskoirien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman kolmen hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Taulukko 5. Shetlanninlammaskoiran hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Selitys Yksilömäärä (nro suluissa) (alkuperämää) 1 Suomi 27 2 Iso-Britannia 9 3 Venäjä 4 4 Yhdysvallat 55 Yhteensä Suomenlapinkoira Suomenlapinkoirien aineistona oli 224 koiraa, jotka oli jaoteltu hypoteettisiksi populaatioikseen jalostuslinjan mukaisesti. Suomenlapinkoirapopulaation sisällä on muusta kannasta eriytetty jalostuslinja, joka kattaa tietyistä kantakoirista polveutuvat yksilöt. Näitä koiria kutsutaan paimensukuisiksi lapinkoiriksi (Paimensukuisen Lapinkoiran Seura ry 2007). Aineistossa kunkin koiran populaation määrittäminen tapahtui manuaalisesti: selvittämällä 24

26 ensin paimensukuisia koiria jalostavat kasvattajat ja näin ollen koiran kennelnimen perusteella kategorioimalla koirat joko valtalinjaan tai paimensukuisten linjaan kuuluviksi. Epäselvissä tapauksissa tarkasteltiin koiran sukutaulua, josta voitiin nähdä, kumpaan populaatioon kuuluvia esivanhempia koiralla on. Lisäksi merkittiin kolmas kategoria niille yksilöille, jotka olivat hybridejä eli risteytyksiä kummankin linjan välillä tai joiden jalostuslinjaa ei voitu määrittää. Structure Harvester -analyysi antoi klusterimääräksi suomenlapinkoirille viisi. Aineiston laajuuden vuoksi kuvaaja on esitetty tiivistetyssä formaatissa. Analyysi osoittaa, että paimensukuiset koirat (numerosymboli 2, kuvassa 5 voittopuolisesti keltainen alue) eroavat klusterirakenteeltaan valtalinjaisista. Jälkimmäisillä vaihtelu viiden eri klusterin osuuksien välillä on suurempaa sekä koirayksilöiden sisällä että välillä. Kolmas osajoukko muistuttaa enemmän valtalinjan geneettistä profiilia, joskin paimensukuisille tyypillinen keltainen klusteri on edustettuna myös tämän kategorian yksilöillä. Analyysin tulokset tukevat suomenlapinkoirien tiedettyä jalostushistoriaa. Rodun järjestäytynyt kasvatustoiminta on ainoastaan muutamien vuosikymmenten ikäistä, jonka vuoksi rotu on geneettiseltä rakenteeltaan hyvin monimuotoinen (Jalostuksen tavoiteohjelma suomenlapinkoira 2015). Rodun heterotsygotia-aste on osoittautunut korkeaksi myös sille aiemmin suoritetuista monimuotoisuuskartoituksissa (Paakala 2011, Jäntti 2013). Lisäksi suomenlapinkoiralla on avoimet kantakirjat, eli rotuun voidaan ottaa yksilöitä rekisterin ulkopuolelta, jos ne vastaavat rotumääritelmää. Lapinkoirien tapauksessa tämä tarkoittaa rodun kantaseuduilta tulevia koiria, joita yhä käytetään niiden alkuperäisessä tarkoituksessa eli poropaimennuksessa (Lappalaiskoirat ry 2014). Näiden tekijöiden vuoksi rodulla on paljon muinaisia lähtöpopulaatiota ja yksilöt ovat kirjava sekoitus niiden välillä. Tuloksista on kuitenkin havaittavissa, että paimensukuisten lapinkoirien jalostuslinja on lähtenyt eriytymään valtalinjasta. Paimensukuisten koirien jalostusta säädellään oman rotuyhdistyksen kautta, joka rajoittaa näiden koirien jalostuksellista yhdistämistä muihin kuin toisiin paimensukuisiin lapinkoiriin (Paimensukuisen Lapinkoiran seura ry 2007). Paimensukuisilla lapinkoirilla ei kuitenkaan ole uniikkia, ainoastaan niillä esiintyviä geneettisiä klustereita, vaan lapinkoirien klustereiden suhteellinen esiintyvyys on niillä erilainen. Siten esimerkiksi keltaisena kuvassa 5 esitetty klusteri esiintyy runsaana paimensukuisilla. Mikäli näiden paimensukuisten koirien populaatio pysyy suljettuna, ajan kuluessa ne erilaistuvat geneettiseksi osapopulaatioksi rodun sisälle. 25

27 Kuva 5. Suomenlapinkoirien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman viiden hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin kapea pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Taulukko 6. Suomenlapinkoiran hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Selitys (jalostuslinja) Yksilömäärä (nro) 1 Valtalinja Paimensukuisten linja 89 3 Hybridi/ei tietoa 25 Yhteensä Labradorinnoutaja Rodun sisäisen populaatiojaon tarkempaa erittelyä ja ilmiöiden avaamista varten työhön päätettiin ottaa yksi rotu tapausesimerkiksi. Tähän tarkoitukseen valikoitui labradorinnoutaja aineiston kattavuuden ja laajuuden perusteella. Rodun aineisto käsitti 608 koirayksilöä 14 eri maasta ja koirien käyttötarkoituksesta oli olemassa dataa, joten aineistoa voitiin pitää edustavana tarkempia tutkimuksia ja tulkintoja varten. Lähtöolemattamana labradorinnoutajien hypoteettisena populaatiojakona pidettiin maiden välisiä eroja. Tällaisia eroja myös havaittiin, ja koirat jakautuivat Harvester -analyysin jälkeen kolmeen klusteriin kuvan 6 mukaisesti. 26

28 Kuva 6. Labradorinnoutajien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman kolmen hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin kapea pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Taulukko 7. Labradorinnoutajan hypoteettiset populaatiot ja niiden symbolit. Symboli Maa Yksilömäärä (nro) 1 Yhdysvallat Australia 15 3 Suomi Viro 2 5 Iso-Britannia 30 6 Itävalta 7 7 Venäjä 7 8 Ranska 49 9 Norja 2 10 Latvia 2 11 Belgia 6 12 Hollanti 1 13 Ukraina 6 14 Saksa 1 15 (Puuttuu) 1 Yhteensä 608 Näiden tulosten perusteella voidaan todeta labradorinnoutajilla olevan kolme klusteria, joista yhtä esiintyy kaikilla mantereilla (kuvassa 6 punaisena). Sen sijaan kahden muun klusterin (kuvassa vihreä ja sininen) sijoittumisessa eri maantieteellisille alueille oli eroja. Näin ollen päätettiin selvittää, mikä jakaa labradorinnoutajia geneettisiksi osapopulaatioiksi maiden sisällä. Hypoteesina pidettiin koirien käyttötarkoitusta ja jakautumista näyttely- ja käyttölinjaan. Lisäselvitystä varten vertailuun valittiin yhdysvaltalaiset koirat sekä suomalaiset koirat, sillä näissä otoskoko oli edustava ja käyttötarkoituksen selvittäminen mahdollista. Yhdysvaltalaiskoirilla lajitteluperusteena käytettiin omistajien palveluun merkitsemää tägiä, jonka avulla ilmoitetaan koiran käyttötarkoitus. Suomalaiskoirien käyttötarkoitus puolestaan määriteltiin jalostustietojärjestelmä KoiraNetiin merkittyjen koe- ja näyttelytulosten perusteella. Ennen suomalaiskoirien jatkoanalyysiä pyrittiin selvittämään, löytyykö selittävää 27

29 tekijää, miksi osalla aineiston suomalaiskoirista sininen, yhdysvaltalaisille koirille tyypillinen klusteri on vahvasti edustettuna (kuvassa 7 alla punaisella alleviivattuna). Nämä koirat paljastuivat Opaskoirakoulun koiriksi. Koska Opaskoirakoululla on täysin oma jalostusohjelmansa, joka sisältää muun muassa paljon tuontikoiria (Näkövammaisten liitto ry 2014), nämä koirat karsittiin jatkoanalyysistä. Structure-analyysi antoi jäljelle jääneille 132 suomalaiskoiralle kuvan 8 mukaisen tuloksen. Kuva 7. Ote suomalaisten labradorinnoutajien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman kolmen hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Punaisella alleviivatut yksilöt ovat Opaskoirakoulun labradorinnoutajia. 28

30 Kuva 8. Suomalaisten labradorinnoutajien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman kahden hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Kuvasta 8 puuttuu suluissa oleva luku, sillä koirille ei määritelty lähtöpopulaatiota. Tällä haluttiin myös varmistaa, ettei lähtöpopulaation ilmoittaminen Structure -ohjelmalle tuo merkittäviä eroja klusterijaon tuloksiin analyysiteknisistä syistä. Näin ollen populaatiojaottelu suoritettiin jälkikäteen sukutaulujen perusteella. Osoittautui, että mitä enemmän punaista kunkin koiran kuvaajassa on, sitä todennäköisemmin sen sukutauluissa oli näyttelytuloksia. Sitä vastoin käyttökoetulokset (kuten noutajien metsästyskokeet NOME-A ja NOME-B) ennustivat vihreää kuvaajaa. Näin voidaan todeta, että koirien käyttötarkoitus jakaa suomalaisia labradorinnoutajia kahdeksi geneettiseksi osapopulaatioksi. Labradorinnoutajien linjajako on rotupiireissä yleisesti tunnustettu ilmiö (JTO labradorinnoutaja 2014), joten analyysin tulos on yhdenmukainen myös rodun jalostuskäytäntöjen kanssa. Näiden kahden klusterin välille tehtiin laskennallinen analyysi, joka mallintaa populaatiojaon syvyyttä. Structure -analyysi antoi kuvaajien ohella laskennallisia arvoja, jotka kuvaavat eri klustereiden erilaistumisen määrää ja heterotsygotia-astetta. Havaitut geneettiset eroavaisuudet populaation sisällä eivät yksistään kerro, kuinka syvä populaatiojako on eli kuinka etäällä klusterit ovat toisistaan. Tämän selvittämiseksi tarvitaan laskennallisia analyysejä. Erilaistumisen astetta selvitettiin seuraavalla kaavalla: 29

31 Kaavassa FST -arvo kuvaa, kuinka geneettisesti erilaistunut populaatio on ja tämän arvon perusteella on laskettavissa migranttien määrä (Nm). Migranttien määrä kertoo, kuinka monta koirayksilöä siirtyy klusterista toiseen per sukupolvi. Taulukko 8. Suomalaisten labradorinnoutajien erilaistumisarvot. Klusteri Selitys Heterotsygotia (Hz) Erilaistumisaste (FsT) Migranttien määrä (Nm) Värikoodi 1 Näyttelylinja 0,3293 0,1570 1, Punainen 2 Käyttölinja 0,3549 0,0805 2,85559 Vihreä Taulukko 8 kertoo, kuinka paljon geenivirtaa kulkee näiden populaatioiden välillä. Näin ollen pystytään kertomaan, että vihreä, käyttölinjaisille tyypillinen klusteri, saa geenivirtaa miltei kolmen (2,9) koiran verran näyttelylinjan punaisesta klusterista. Näyttelylinja saa koiria puolestaan puolet vähemmän (1,3 koiraa) muuttovirtaa toisesta klusterista. Ilmiö voi johtua siitä, että näyttelylinjan labradorinnoutajalla on edellytykset pärjätä hyvin myös rodunomaisissa käyttökokeissa ja tällaisen yksilön tulla hyödynnetyksi käyttölinjaisten jalostuksessa, mutta kevytrakenteiset ja ohutturkkiset käyttölinjaiset puolestaan eivät vastaa näyttelyissä suosittavaa labradorinnoutajan rotutyyppiä. Lisäksi analyysi antoi klustereille heterotsygotia-arvot, jotka kuvastavat perinnöllistä monimuotoisuutta. Käyttölinjan klusterilla tämä monimuotoisuus on muutaman prosenttiyksikön verran suurempaa. Tulokset tukevat aiempien tutkimusten havaintoja siitä, että käyttö- ja työkoirat ovat keskimäärin perimältään monimuotoisempia kuin näyttelykoirat (mm. Pedersen ym. 2013). Alkuperäisestä 608 labradorinnoutajan analyysista erotettiin toiseksi sisäiseksi analyysikseen Yhdysvalloista peräisin olevat koirat, joita aineistossa oli 305 kappaletta. Näiden koirien käyttötarkoitusta selvitettiin ottamalla huomioon merkintä, jonka koirien omistajat olivat laittaneet niiden käyttötarkoituksesta. Kahdella klusterilla yhdysvaltalaisille koirille saatiin kuvan 9 mukainen tulos. 30

32 Kuva 9. Yhdysvaltalaisien labradorinnoutajien klusterijako Structure Harvester -analyysin antaman kahden hypoteettisen kantapopulaation mukaan. Kukin kapea pylväs edustaa yhtä yksilöä ja kukin väri omaa populaatiotaan. Värien suhteellinen osuus kuvaa eri populaatioista peräisin olevien kantakoirien osuutta yksilön perimässä. Kuvan 9 vihreällä merkitty klusteri on sama kuin kuvan 6 sininen, ja punainen on sama molemmissa. Kuvasta 4 on havaittavissa, että suurin osa koirista on hybridejä näiden kahden klusterin välillä, mutta trendejä eri klustereiden ja merkittyjen käyttötarkoitusten välillä on. Tämä selvitettiin tarkastelemalla, kuinka monta prosenttia kumpaakin klusteria eri lähtöpopulaatioiden koirissa keskimäärin on. Arvot saatiin Structuresta ja merkittiin taulukkoon 9. Taulukko 9. Yhdysvaltalaisten labradorinnoutajien käyttöluokitukset. Symboli Käyttöluokitus (merkintä) n Klusteri 1 Klusteri 2 (nro) 1 Työkoira ,5% 24,1% 2 Näyttelykoira 81 16,1% 83,9% 3 Metsästyskoira 7 84,2% 15,8% 4 Seurakoira 8 71,1% 28,9% 5 Metsästyskoira, seurakoira 5 73,6% 26,4% 6 Näyttelykoira, seurakoira 2 10,6% 89,4% 7 Muut luokitusyhdistelmät 3 80,0% 20,0% 8 Tieto puuttuu 39 33,2% 66,8% Taulukon havainnot mallintavat hyvin ilmiötä, että vaikka geneettiset klusterit eivät aina täysin mukailisikaan hypoteesia (ja näin ollen niille olisi mahdollista luoda suomalaislabradorien taulukon 8 kaltaisia laskennallisia arvoja), korrelaatiota voi silti löytyä. Esimerkiksi seurakoira ja näyttelykoira -merkinnän saaneet olivat kaikkein eniten punaisella 31

33 merkityn klusterin 2 edustajia. Puolestaan metsästyskoira -merkintä taas ennusti perimän kuulumista klusteriin 1 kaikkein todennäköisimmin. Kiinnostavaa aineistoon liittyen on, että vaikka kategoriat olivat omistajien subjektiivisesti määrittelemiä, tuloksissa oli silti selkeitä korrelaatioita ja säännönmukaisuuksia. Mikäli minkäänlaista käyttötarkoitukseen perustuvia geneettisiä eroja ei olisi olemassa, klusterit ja ennakkopopulaatiot olisivat huomattavasti summittaisemmat. Tämä on nähtävissä jo siitä, että koirat, joiden omistaja ei ole antanut niille ennakkoluokittelua, ovat jakautuneet kaikkein tasaisimmin kumpaankin klusteriin. Koska luokittelu perustuu omistajien ilmoitukseen koiran käyttötarkoituksesta, on syytä pohtia, ovatko todelliset geneettiset erot vielä tätäkin suuremmat. Esimerkiksi työkoira voi olla hyvinkin subjektiivinen käsite. Labradorinnoutajan rotuhistoriasta ei käy yksiselitteisesti ilmi, millainen amerikkalaisen käyttökoirapopulaation historia on. Yleisesti tiedossa on kuitenkin, että Yhdysvalloissa on käytössä termit American line ja English line, joista ensimmäinen viittaa kevytrakenteisiin noutajiin, joita käytetään työ- ja metsästyskoirina (Mattinson 2017) ja todennäköisesti linjajako on vanhaa perua, rodun virallistamisen ajoilta luvun alkupuolelta (Mattinson 2015). Fenotyypiltään nämä koirat muistuttavat paljolti suomalaisia käyttölinjan koiria, mutta analyysin perusteella niillä on erilainen geneettinen tausta. Suomalaisilla käyttölinjan labradorinnoutajilla on paljon sukujuuria Brittein saarilla, ja kuvan 6 perusteella vihreää klusteria esiintyykin myös brittiläisillä koirilla, joka viittaisi eri maiden populaatioiden yhteiseen alkuperään. Brittiläislabradoreille vuonna 2017 suoritetussa tutkimuksessa (Wiener ym.) havaittiin vastaava erilaistuminen käyttö- ja näyttelylinjan koirilla. Kummankin mantereen näyttelylinjaiset koirat puolestaan kuuluvat samaan klusteriin (nähtävissä kaikissa labradorinnoutajien kuvaajissa punaisena). Tuontiyhteydet Yhdysvaltoihin mainitaan myös Suomen labradorinnoutajien jalostuksen tavoiteohjelmassa (2014). Voidaan todeta, että labradorinnoutajissa on havaittavissa geneettisiä klustereita, jotka johtuvat sekä maantieteellisistä eroista että käyttötarkoitukseen perustuvasta jalostusvalinnasta. Kuitenkin käyttövalion arvoon vaaditaan näyttelypalkinto ja muotovalion arvoon hyväksytty noutajien taipumuskoe (JTO labradorinnoutaja 2014), joten täydellistä eriytymistä ei ole tapahtunut. Peilatessa tätä eri linjojen välille saatuihin erilaistumisarvoihin (taulukko 8), voidaan esittää hypoteesi, että monilla muilla roduilla erilaistuminen eri osapopulaatioiden välillä on huomattavasti suurempaa. 32

34 6 TULOSTEN TARKASTELU 6.1 Tulosten luotettavuus ja yhteneväisyydet aiempiin tutkimuksiin Geeniteknologian nopea kehitys parin viime vuosikymmenen aikana on tuottanut valtavan määrän tietoa eri lajien perinnöllisistä ominaisuuksista. Koirien perimäkartoitukset ovat niin ikään saavuttaneet suuren suosion, paitsi jalostuksellisesta kiinnostuksesta johtuen, myös koirien erinomaisesta soveltuvuudesta malliorganismina ihmisten perimää ja sairauksien koskevissa tutkimuksissa (Shearin & Ostrander 2010). Tutkimusten painopiste on ollut paljolti koiran evoluutiohistorian ja rotujen välisten sukulaisuussuhteiden selvittämisessä sekä yksittäisten geenien paikantamisessa. Vähitellen tämän tutkielmatyön kaltaiset, rotujen sisäistä populaatiorakennetta tarkastelevat selvitykset ovat yleistymässä. Tähän tutkimukseen valituista roduista kahdelle, labradorinnoutajalle ja italianvinttikoiralle, oli tehty sisästä populaatiojakoa kuvailevia selvityksiä jo aiemmin. Näiden rotujen ottamisella mukaan ja vertailemalla niiden tuloksia aiempiin tutkimuksiin pyrittiin arvioimaan tutkielmassa käytettyjen menetelmien luotettavuutta. Tutkielmani italianvinttikoirien ja labradorinnoutajien tulokset sisäisestä populaatiojaosta olivat yhdenmukaiset aiempien selvitysten kanssa. Pedersen ym (2015) selvittivät eurooppalaisten ja amerikkalaisten italianvinttikoirien perinnöllistä monimuotoisuutta ja populaatiojakoa mikrosatelliittimenetelmällä. Tutkimuksessa havaittiin näiden maanosien populaatioiden olevan erilaistuneita keskenään. Yksilöiden maantieteellinen alkuperä on myös oman italianvinttikoira-aineistoni keskeisin populaatiojakoa selittävä tekijä. Myös tutkielmani labradorinnoutajien tulokset ovat yhteneväisiä aiemman rodulle tehdyn selvityksen kanssa: brittiläislabradoreille tehdyssä tutkimuksessa havaittiin geneettinen erilaistuminen käyttö- ja näyttelylinjan yksilöiden välillä (Wiener ym. 2017). Sama havainto tehtiin tässä tutkielmassa, mutta sen lisäksi myös eri mannerten labradorinnoutajapopulaatioiden välisiä geneettisiä eroavaisuuksia löytyi. Jälkimmäisessä havainnoissa on otettava huomioon, että Wiener ym.:n tutkimusaineisto kattoi vain yhden maan labradorinnoutajat, tutkielmani aineistossa tutkimusyksilöitä oli useasta maasta ja eri mantereilta. Maantieteellinen sijainti onkin tutkimustulosteni mukaan kaikkein yleisin geneettisiä eroja selittävä tekijä: jokaisella rodulla, joilla asiaa oli mahdollista tutkia, havaittiin maantieteelliseen alkuperään perustuvia eroja geneettisessä rakenteessa. Maantieteen merkityksen koirarotujen sisäiselle erilaistumiselle ovat havainneet myös muun muassa Quignon ym. (2007) ja Chang ym. (2009) puhdasrotuisten koirien SNP-aineistoille suoritetuissa tutkimuksissa. Näistä 33

35 tutkimuksista Chang ym.:n tutkimus raportoi lisäksi käyttötarkoitukseen perustuvaa erilaistumista bordercollieilla. Omassa tutkimuksessani labradorinnoutajan ohella vastaavaa käyttötarkoitukseen perustuvaa jakoa oli havaittavissa varmuudella myös englanninvinttikoirilla. Jalostuksellisista kriteereistä johtuvaa vaihtelua havaittiin myös belgianpaimenkoirilla ja suomenlapinkoiralla, perustuen niiden rotumuunnoksiin. Vastaavia tuloksia rotumuunnokseen pohjautuvasta geneettisestä erilaistumisesta on aiemmin raportoitu esimerkiksi villakoirilla, jotka muodostavat geneettisiä osapopulaatioita väri- ja kokomuunnoksen perusteella (Björnerfeldt ym. 2008). Tutkimukseni tulokset eivät kuitenkaan ota kantaa erojen laatuun ja isolaatiotekijöiden voimakkuuteen. Näin ollen lisätutkimusta tarvitaan sen osalta, aiheuttaako maantieteellinen eristyneisyys vai jalostusstandardeihin perustuvat valintatekijät jyrkempiä geneettisiä eroavaisuuksia osapopulaatioiden välille. Tutkimukseni labradorinnoutajan laskennallisiin tuloksiin nojaten on kuitenkin perusteltua epäillä, että tällaiset erot voivat olla hyvinkin jyrkkiä eri osapopulaatioiden välillä. Tulokset osoittavat luotettavasti, että jakautumista geneettisiksi osapopulaatioiksi ilmenee koirarotujen sisällä. Tätä erilaistumista aiheuttaa sekä maantieteellinen sijainti että rinnakkaiset jalostuskriteerit, kuten käyttötarkoitus ja morfologiset valintatekijät. Aiempiin tutkimuksien yhteneväisyyden ohella tulosten luotettavuutta lisää aineiston kattavuus. Otoskoko oli kussakin rodussa riittävä ja aineiston yksilöt edustivat monipuolisesti rotuaan. Lisäksi ilmiötä tutkittiin niin monella rodulla, että tuloksia voidaan pitää pätevinä ja havaintoja yleistettävinä. Valitut menetelmät tutkimuskysymysten selvittämiseksi olivat tarkoitukseen sopivia, informatiivisia ja tehokkaita. Näin ollen tutkimuksen tulokset ovat omiaan herättämään kiinnostuksen rotukohtaisille lisätutkimuksille ja konkreettisten jalostustoimien suunnittelulle. 6.2 Lisätutkimuksen tarpeet Tämä tutkimus osoittaa ensisijaisesti, että koiraroduissa ilmenee jaottumista sisäisiksi osapopulaatioiksi geneettisen rakenteen perusteella. Lisätutkimuksen tarve kohdistuu tarkastelun viemiseen koirarodun sisäiselle tasolle ja tutkimusten tulisi kartoittaa, mitä osapopulaatiojako käytännössä aiheuttaa tarkasteltavalle rodulle. Rotukohtaiselle geeniaineistolle tulisi suorittaa laskennallisia lisäanalyyseja, joiden avulla voidaan selvittää muun muassa klustereiden välistä erilaistumista ja yksilöiden perinnöllistä monimuotoisuutta. Tällaiset muuttujat toimivat indikaattoreina tarpeelle purkaa osapopulaatiojakoa ja ennustavat jalostuksellisten toimien vaikutuksia populaation ominaisuuksiin. On myös huomioitava, että lisätutkimukset ja tutkimustiedon soveltaminen edellyttävät tutkimusyksilöiden tarkkaa 34

36 individualisointia ja taustamuuttujien kartoitusta (kuten tietoja terveysominaisuuksista ja yksilöiden välisiä sukulaisuussuhteista) sekä rodun jalostushistorian ja perinnöllisten ominaisuuksien yksityiskohtaista tuntemusta. Rodulle suoritettujen lisätutkimusten avulla voidaan jäljittää esimerkiksi rotutyypillisten perinnöllisten ominaisuuksien, kuten sairauksien, kasautumista tiettyyn osapopulaatioon. Yksityiskohtaiset selvitykset, jotka yhdistelevät tietoja populaation geneettisestä rakenteesta ja fenotyyppisistä ominaisuuksista, mahdollistavat kestävän jalostuksen suunnittelun ja tekevät jalostustoimien vaikutuksista ennustettavia. 6.3 Tulosten ja havaintojen hyödyntäminen käytännössä Koirarotujen jakautuminen sisäisiksi geneettisiksi osapopulaatioiksi on jalostuksen kannalta myönteinen uutinen: perinnöllisesti monimuotoisempia yksilöitä voidaan tuottaa hyödyntämällä oman rodun jalostusmateriaalia monipuolisemmin. Näin voidaan saavuttaa kohentuneita elinvoimaominaisuuksia ja alentunutta perinnöllisten sairauksien esiintyvyyttä ilman, että se vaatisi nykymuotoisen rotupuhtauteen perustuvan kenneljärjestelmän purkamista. Monimuotoisuuden lisääminen kuitenkin edellyttää, että jalostusmateriaalin liikkuvuutta eri maantieteellisten alueiden välillä lisättäisiin ja suosittaisiin nykyistä enemmän eri rotumuunnosten ja -linjojen välisiä risteytyksiä. Myös saman rodun eri maiden rotujärjestöjen olisi perusteltua yhtenäistää jalostuskriteerejään morfologisen muuntelun osalta suuremman variaation sallimiseksi. Täten jalostusstandardeihin liittyvät tekijät eivät rajoittaisi kasvattajien kiinnostusta hyödyntää ulkopuolista jalostusmateriaalia. Varsinaisten mittausten tekemisen lisäksi suuri osa tämän tutkielman toteutusta oli tutustua kunkin rodun jalostusta koskeviin aineistoihin, kuten sukutietoihin, jalostuksen tavoiteohjelmiin ja muihin rotuja käsitteleviin julkaisuihin ja materiaaleihin. Tieteellisiä julkaisuja valittujen rotujen genetiikasta on tehty verraten vähän, ja erityisesti populaatiogeneettisiä selvityksiä oli löydettävissä suppeasti. Näin ollen tutkielman tulosten vertailu rotutietoihin on pitkälti selittävien tekijöiden etsimistä saatavilla olevista dokumenteista, joiden laatu ja saatavuus vaihtelevat roduittain. Kuitenkin asetelma antaa tilaisuuden tarkastella rotujen jalostustilannetta sellaisena, jona se näyttäytyy kenelle tahansa tietoa etsivälle. Tällaiset huomiot ovat tärkeitä, sillä rotujen ja jalostuksen tulevaisuus on viimekädessä harrastajista kiinni. Näin ollen rotuja ja jalostusta koskevan tiedon välittäminen instituution eri tasoille on olennainen osa kestävän jalostuksen suunnittelutyötä. Tutustuminen rotujärjestöjen sivuihin ja rotuja koskeviin selvityksiin osoittaa koirien terveyden ja hyvinvoinnin kiinnostavan koiraharrastaija ja informaatiota ja tilastoja näitä 35

37 tekijöitä koskien on paljon saatavilla. Myös geenitestaukseen kannustetaan ja useilta rotujärjestöiltä niihin saa myös taloudellista tukea. Tämäntyyppinen menettely on positiivista kehitystä koirien hyvinvoinnin kannalta. Olisi kuitenkin tärkeää, ettei lisääntynyttä informaatiota hyödynnetä lisääntyneinä jalostuskriteereinä, vaan nähdään se työkaluna olemassa olevan jalostusmateriaalin monipuoliseen käyttöön. Tyypillinen jalostuksen virhe on pyrkimys toistuvasti yhdistää kaikilta ominaisuuksiltaan huippuyksilöitä toisiinsa ja näin optimoida jälkeläisten ominaisuudet. Kuitenkin suljetussa populaatiossa tällainen menettely aiheuttaa suuren valintapaineen ja köyhdyttää kannan perinnöllistä monimuotoisuutta. Mikäli tähän vielä yhdistetään erilaiset käsitykset tavoiteltavista ominaisuuksista, niin tiettyä osajoukkoa ohjataan lisääntymään keskenään. Näin muodostuu osapopulaatioita, jotka ajan kuluessa eriytyvät toisistaan geneettisesti ja tavoiteltujen ominaisuuksien lisäksi myös haitalliset geenimuodot kumuloituvat niiden sisällä. Ilmiön tiedostaminen kannustaa myös tilanteen silmällä pitoon ja ennaltaehkäiseviin toimiin sisäisten ryhmittymien muodostumiseksi. Monet populaatiogenetiikan termit ja ilmiöt voivat näyttäytyä abstrakteina jopa perehtyneille kasvattajille. Tämä on ymmärrettävää, sillä esimerkiksi yksittäisten yksilöiden välinen geneettinen erilaistuminen ei välttämättä näy päällepäin, ja monimuotoisuuden vaikutukset ovat usein kimppu tekijöitä, joita on yksilötasolla helppo pitää sattumien summana. Monesti ainoa kosketus näihin käsitteisiin on sukutauluissa ilmoitettava sukusiitosprosentti, joka on karkea laskennallinen arvio vanhempien välisestä sukulaisuussuhteesta muutamien sukupolvien perusteella eikä itsessään vielä kerro yksilön ominaisuuksista. Näiden käsitteiden tuominen havainnolliselle tasolle vaatiikin riittävän suuren geneettisen aineiston ja kattavan selvityksen populaation eri ominaisuuksista, jotta niiden jalostukselliset vaikutukset voidaan ymmärtää. Konkretian puutteesta kertoo muun muassa, että monimuotoisuutta ja jalostuspohjaa käsittelevät termihaut suomalaisten rotujärjestöjen sivuille tuottavat hakutuloksina pitkälti Suomen Kennelliiton virallisia ohjeistuksia. Suomen Kennelliiton vaatimat rotukohtaiset jalostuksen tavoiteohjelmat, jotka esittävät tilastotietoa rodun ominaisuuksista ja jalostuspohjasta sekä liiton tarjoama avoin jalostustietokanta ovat toki jo itsessään edistyksellisiä työkaluja kasvattajille ja harrastajille. Tästä esimerkkinä, että yhdysvaltalaisten rotujärjestöjen materiaaleissa perinnöllinen monimuotoisuus ja jalostuspohjan tilanne on voitu sivuuttaa täysin. Poikkeuksen yleiseen linjaan tekee italianvinttikoirien yhdysvaltalainen rotujärjestö Italian Greyhound Club of America, jossa nettisivujen etusivulla ohjataan tutustumaan monimuotoisuutta koskevaan selvitykseen ja osallistumaan käynnissä olevaan 36

38 monimuotoisuusprojektiin. Aihetta käsitteleviä yleistajuisia artikkeleja sivustolta löytyy useita. Näiden tekstien pohjalla on tässäkin tutkielmassa useaan otteeseen viitattu Perdersenin ym. vuonna 2015 julkaistu tutkimus mannerten välisistä geneettisistä eroista italianvinttikoirapopulaatiossa. Rotujärjestö tarjoaa myös kattavan, avoimen tietokannan jalostuspohjaa ja terveystietoja koskien. Kotimaassamme samansuuntaista rotujärjestön aktiivisuutta tietojen keruun ja kartoitusten suhteen osoittaa myös paimensukuisten lapinkoirien yhdistys suojeluohjelmineen. Tämän tutkielman tulokset antavat vahvoja viitteitä siihen suuntaan, että rotukoirapopulaatiot hyötyisivät terveydellisesti monipuolisemmasta jalostusmateriaalin käytöstä, muun muassa eri osapopulaatioiden välisistä risteytyksistä. Havainnot ovat hyödynnettävissä jalostuksessa jo sellaisenaan, mutta vaikutusten konkretisoimiseksi ja hyötyjen ennustamiseksi rotukohtaiset selvitykset aiheesta olisivat tarpeellisia. Tarjolla oleva informaatio on useimpien rotujen kohdalla varsin niukkaa, vaikka olemassa olevia keinoja, kuten sukutauludataa, onkin hyödynnetty osana jalostuksen suunnittelua. Geeniteknologian ja siihen perehtyneen asiantuntija-avun hyödyntäminen olisivat hyviä keinoja hankkia nykyistä kattavampaa informaatiota rotujen geneettisestä tilanteesta. Rotujärjestöjen koordinoima yhteistyö tutkimusryhmien ja muiden asiantuntijatahojen kanssa sekä rotuharrastajien yleistajuinen informointi ovat merkittäviä keinoja vaadittavien hyötyjen saavuttamiseksi ja kestävän jalostustyön takaamiseksi. Ylipäätään geeniteknologian hyödyntäminen, perinnöllisiä ominaisuuksia koskevien tietojen tilastointi ja avoin tiedottaminen ovat osa nykyaikaista, eläinten hyvinvointiin tähtäävää jalostusta. Tutkimustiedon ohella puhdasrotuisten koirien jalostus kaipaakin ennakkoluulottomuutta. Merkittävimmätkin tutkimustulokset ovat hyödyttömiä, mikäli jalostusta toteutetaan ainoastaan sille määritellyn säännöstön kautta. Tiukat ja nurkkakuntaiset jalostuskriteerit ovat ongelma monimuotoisuudelle jo itsessään, mutta erityisen ongelmallista on, mikäli on olemassa jalostussäädöksiä, jotka rajoittavat monipuolista jalostusta periaatteen tasolla. Käytännössä tämä tarkoittaa, että yksilökohtaisten ominaisuuksien sijaan jalostusta ohjaa byrokratia. Esimerkiksi paimensukuisia lapinkoiria kasvattava sitoutuu käyttämään jalostukseen ainoastaan merkityistä kantakoirista polveutuvia yksilöitä, vaikka tavoiteltuihin standardeihin sopivia yksilöitä olisi mahdollista löytää muistakin sukulinjoista. Tällaisilla säädöksillä pyritään suojelemaan alkuperäistä rotutyyppiä ja estämään kasvattajakohtaiset virhearviot, mutta on ongelmallista, jos yleiset säädökset tehdään huonoimman skenaarion pohjalta ja tullaan ensisijaisesti rajoittaneeksi vastuullista kasvatustyötä. Tässä tutkimuksessa havaittiinkin 37

39 suomenlapinkoirien eri jalostuslinjojen olevan geneettisesti samaa alkuperää, mutta geenimateriaalin suhteelliset osuudet ovat erilaiset. Lyhytjännitteinen ja maksimaaliseen määrään huippuyksilöitä pyrkivä jalostus kaventaa jalostuspohjaa ja muodostaa rotuun sisäisiä ryhmittymiä. Rodunsisäisten linjaristeytysten esteenä on monesti kasvattajien pelko siitä, etteivät risteytysjälkeläiset vastaa kummankaan linjan standardeja. Todellisuudessa pentueen sisältä löytyy todennäköisesti enemmän vaihtelua jalostusominaisuuksien suhteen kuin puhdaslinjaisista pentueista ja jatkojalostukseen tulisi valita parhaiten haluttua standardia vastaavat yksilöt. Esimerkiksi näyttelylinjaisen ja käyttölinjaisen labradorinnoutajan risteytyksellä ei ole perusteltua tavoitella pentueellista muoto- ja käyttövalioita tai pentuetta, joista jokainen on ominaisuuksiensa suhteen välimalli vanhemmistaan. Sen sijaan tulisi seurata yksilöiden kehitystä ja takaisinristeyttää parhaiten standardeihin vastaavat yksilöt lähtöpopulaatioon. Tässä tutkimuksessa ilmeni labradorinnoutajalla esiintyvän linjojen välisiä risteytyksiä, mutta esimerkiksi englanninvinttikoiralla rata- ja näyttelylinjat ovat täysin eriytyneet. Linjojen välisiä risteytyksiä hyödyntävä jalostus vaatii suunnitelmallisuutta ja kärsivällisyyttä etenkin tilanteissa, jossa nämä osapopulaatiot ovat ehtineet muodostua ominaisuuksiltaan huomattavan erilaisiksi. Osapopulaatiojakoa keventävät toimenpiteet kuitenkin ylläpitävät monimuotoista jalostuspohjaa ja ehkäisevät perinnöllisten ongelmien rikastumista osaan populaatiota. Jalostusstandardeista ei kuitenkaan tarvitse luopua tai koko kannan tule olla ominaisuuksiltaan tasalaatuinen, mutta säännöllinen geenivirta osapopulaatiosta toiseen ylläpitää terveyttä ja myös mahdollistaa kestävän valinnan osapopulaation sisällä. 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Tämä tutkimus osoittaa, että rotukoirilla esiintyy jakautumista sisäisiksi geneettisiksi osapopulaatioiksi. Maantieteellinen alkuperä selitti tätä jakautuneisuutta italianvinttikoiran ja shetlanninlammaskoiran kohdalla. Käyttötarkoitus oli puolestaan keskeinen selittävä tekijä englanninvinttikoiralla ja labradorinnoutajalla ja ulkomuotoon painottuneet valintatekijät belgianpaimenkoiralla ja suomenlapinkoiralla. Lisäksi viitteitä useammasta geneettistä populaatiojakoa aiheuttavasta tekijästä oli belgianpaimenkoiralla, englanninvinttikoiralla, italianvinttikoiralla ja labradorinnoutajalla. Todennäköisesti kaikki tutkimusrodut hyötyisivät osapopulaatiojaon huomioinnista osana jalostuksen suunnittelua ja vastaavia selvityksiä olisi aiheellista toteuttaa myös muilla roduilla. Ilmiö osoittautui siinä määrin selkeäksi, että geneettistä populaatiojakoa tulisi tutkia myös tämän tutkimuksen ulkopuolelle jääneillä roduilla 38

40 ja selvittää tarkemmin sen konkreettista merkitystä jo tutkituille roduille. Geneettistä populaatiorakennetta kuvaavien tutkimusten tuloksia voidaan käyttää puhdasrotuisten koirien jalostuksen suunnittelussa ja tietoa hyödyntämällä tuottaa tulevaisuudessa kokonaisvaltaisesti terveempiä ja hyvinvoivempia koirayksilöitä. KIITOKSET Syvimmät kiitokseni Betty Väänäsen säätiölle tämän työn taloudellisesta tukemisesta. Suurella kiitollisuudella suhtaudun myös antoisaan yhteistyöhön Genoscoper Laboratoriesin väen kanssa. Kiitos, että sain mahdollisuuden työskennellä tämän hienon ja tärkeän aiheen parissa! Henkilökohtainen erityiskiitos kuuluu Jaakko Pohjoismäelle ja Heidi Andersonille, jotka tämän yhteistyön rakensivat ja lisäksi toimivat kärsivällisinä ohjaajinani tässä työssä. Kiitos myös Veho Groupille työskentelytiloista ja arvokkaan työntekijänne säännöllisestä lainasta tämän työn tarpeisiin. Lisäksi haluan kiittää koko Joensuun biologian oppiaineen henkilökuntaa ja opiskeluyhteisöä mahdollisuudestani kasvattaa akateemiset juureni hyvään maaperään. Akateemiset siivet minulle antoi puolestaan Erasmus-ohjelma joskus on tarpeen katsoa työnsä jälkeä lintuperspektiivistä. Tukirakenteista näiden välillä on kuitenkin kiittäminen perhettä ja ystäviä: olen onnekas, kun teitä on niin paljon, että jokaisen nimeltä mainitseminen veisi aivan liian paljon rivitilaa. Tämän työn osalta monet teistä olisi kenties pitänyt mainita erillisessä anteeksipyynnöt -osiossa, mutta lähestyttäköön asiaa kiitollisuuden kautta: kiitos, ilman teitä en nyt kirjottaisi tätä, urakan viimeistä tehtävää. Lopuksi osoitan kiitollisuuteni perheemme koirille. Tämä kiitos olkoon osoitus siitä, että toisinaan pienet ja arkipäiväiset asiat kasvavat suuriksi, kun ne saavat tilaa muodostaa merkityksen ympärilleen. Ideaa tästä työstä ei olisi koskaan syntynyt ilman niitä nelijalkaisia, joita itse kutsun nimeltä. LÄHTEET Barton, N. H., Charlesworth, B Genetic Revolutions, Founder Effects, and Speciation - Annual Review of Ecology and Systematics 15: Belgian Sheepdog Club of America: Breed History Luettu Björnerfeldt, S., Hailer, F., Nord, M. & Vila, C Assortative mating and fragmentation within dog breeds. BMC Evolutionary Biology 8 DOI: / Chang, M.L., Yokoyama, J.S., Branson, N., Dyer, D.J., Hitte, C., Overall, K.L., Hamilton, S.P Intrabreed Stratification Related to Divergent Selection Regimes in Purebred Dogs May Affect the Interpretation of Genetic Association Studies Journal of Heredity 100: Clutton-Brock, J Origins of the dog Domestication and early history teoksessa The Domestic Dog: its evolution, behavior and interactions with people (toim. Serpell, J.): Cambridge University Press, Cambridge, Iso-Britannia. Driscoll, C. A., Macdonald, D. W., O'Brien, S. J From wild animals to domestic pets, an evolutionary view of domestication PNAS 106: Druzhkova, A. S., Thalmann, O. Trifonov, V. A., Leonard, J. A., Vorobieva, N. V.,Ovodov, N. D., Graphodatsky, A. S., Wayne, R. K Ancient DNA Analysis Affirms the Canid from Altai as a Primitive Dog - PLoS ONE 8(3) DOI: /journal.pone

41 England, P.R. Osler, G. H. R.,Woodworth, L. M., Montgomery, M. E., Briscoe, D. A., Frankham, R Effects of intense versus diffuse population bottlenecks on microsatellite genetic diversity and evolutionary potential - Conservation Genetics 4: Falk, D. A., Knapp, E. E., Guerrant, E. O., An introduction to restoration genetics - Plant Conservation Alliance Bureau of Land Management, US Department of Interior, U.S. Environmental Protection Agency Farrell, L. L., Schoenebeck, J. J., Wiener, P., Clements, D. N., Summers, K. M Challenges of pedigree dog health: approaches to combating inherited disease Canine Genetics and Epidemiology 2:3 DOI: /s Ferrell, P. Shetland sheepdog The American Shetland Sheepdog Association Viitattu Frankham R., Ballou J. D., Briscoe D. A Introduction to conservation genetics, 2nd ed. 618s. Cambridge University Press, Cambridge, Iso-Britannia Frantz, L. A. F, Mullin, V. E., Pionnier-Capitan, M., Lebrasseur, O., Ollivier, M., Perri, A., Linderholm, A., Mattiangeli, V., Teasdale,M. D., Dimopoulos, E. A., Tresset, A., Duffraisse, M., McCormick, F., Bartosiewicz, L., Gál, E., Nyerges, E. A., Sablin, M. V., Bréhard, S., Mashkour, M., Bălăşescu, A., Gillet, B., Hughes, S., Chassaing, O., Hitte, C., Vigne, J-D., Dobney, K., Hänni, C., Bradley, D. G., Larson, G Genomic and archaeological evidence suggest a dual origin of domestic dogs Science 352: Groeneveld, L. F., Lenstra, J.A., Eding, H., Toro, M. A., Scherf, B., Pilling, D., Negrini, R., Finlay, E. K., Jianlin, H., Groeneveld, E., Weigend, S Genetic diversity in farm animals a review Animal Genetics 41: 6-31 Hill, W. G Applications of Population Genetics to Animal Breeding, from Wright, Fisher and Lush to Genomic Prediction Genetics 196: 1-16 Italian Greyhound Club of America: Official AKC Breed Standard Viitattu Jalostuksen tavoiteohjelma belgianpaimenkoira groenendael Hyväksytty Jalostuksen tavoiteohjelma belgianpaimenkoira tervueren Hyväksytty Jalostuksen tavoiteohjelma italianvinttikoira Hyväksytty Jalostuksen tavoiteohjelma labradorinnoutaja Hyväksytty Jalostuksen tavoiteohjelma shetlanninlammaskoira Hyväksytty Jalostuksen tavoiteohjelma suomenlapinkoira Hyväksytty Jost, L Gst and its relatives do not measure differentiation Molecular Ecology 17: DOI: /j X x Jäntti, J Kahdenkymmenenyhden koirarodun perinnöllinen monimuotoisuus ja erilaistuminen. Maisterintutkielma. Helsingin yliopisto, Maataloustieteiden laitos. 51s. Lappalaiskoirat ry Lapinporokoiran ja suomenlapinkoiran rotuunottokäytäntö. Julkaistu , viitattu Larson, G., Karlsson, E. K., Perri, A., Webster, M. T., Ho, S. Y., Peters, J., Stahl, P. W., Piper, P. J., Lingaas, F., Fredholm, M., Comstock, K. E., Modiano, J. F., Schelling, C., Agoulnik, A. I., Leegwater, P. A., Dobney, K., Vigne, J. D., C. Vilà, C., Andersson, L., Lindblad-Toh. K Rethinking dog domestication by integrating genetics, archeology, and biogeography PNAS 109: Lehtonen, J Multipurpose greyhound Katiska Julkaistu , viitattu

42 Leroy, G., Baumung, R Mating practices and the dissemination of genetic disorders in domestic animals, based on the example of dog breeding Animal Genetics 42: Leroy, G Genetic diversity, inbreeding and breeding practices in dogs: Results from pedigree analyses The Veterinary Journal 189: Leroy, G., Rognon, X Assessing the impact of breeding strategies on inherited disorders and genetic diversity in dogs - The Veterinary Journal 194: Leroy, G Inbreeding depression in livestock species: review and meta analysis Animal Genetics 45: Lindblad-Toh, K., Wade, C. M., Mikkelsen, T. S., Karlsson, E. K., Jaffe, D. B., Kamal, M., Clamp, M., Chang, J. L., Kulbokas, E. J., Zody, M. C., Mauceli, E., Xie, X., Breen, M., Wayne, R. K., Ostrander, E. A., Ponting, C. P., Galibert, F., Smith, D. R., dejong, P. J., Kirkness, E., Alvarez, P., Biagi, T., Brockman, W., Butler, J., Chin, C-W., Cook, A., Cuff, J., Daly, M. J., DeCaprio, D., Gnerre, S., Grabherr, M., Kellis, M., Kleber, M., Bardeleben, C., Goodstadt, L., Heger, A., Hitte, C., Kim, L., Koepfli, K-P., Parker, H. G., Pollinger, J. P., Searle, S. M. J., Sutter, N. B., Thomas, R.,Webber, C., Lander, E. S Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog Nature 438: Mattinson, P Where do labradors come from History and origins of the breed The Labrador Site Julkaistu , viitattu Mattinson, P Different types of labrador - Which is right for you The Labrador Site Julkaistu , viitattu McGreevy, P. D., Nicholas, F. W Some practical solutions to welfare problems in dog breeding Animal Welfare 8: McGreevy, P. D., Wilson, B. J., Mansfield, C. S., Brodbelt, D. C., Church, D. B., Dhand, N., Soares Magalhães, R. J., O Neill, D. G McNeely, J. A., Miller, K. R., Reid, W. V., Mittermeier, R. A., Werner, T. B Conserving the world s biological diversity. WorldConservation Union, World Resources Institute, Conservation International,World Wildlife Fund US, and the World Bank, Washington, D.C. Mellersh, C Give a dog a genome - The Veterinary Journal 178, Nei, M Molecular Evolutionary Genetics. 1. painos 518s. Columbia University Press, New York, Yhdysvallat. Näkövammaisten liitto ry Opaskoiria kolmesta koulusta Näkövammaisten Airut - lehti 6/ Oliehoek, P., Bijma, P., van der Meijden, A History and structure of the closed pedigree population of Icelandic Sheepdog - Genetics Selection Evolution 41:39 DOI: / Paakala, E Kymmenen koirarodun perinnöllinen monimuotoisuus. Maisterintutkielma. Helsingin yliopisto, Maataloustieteiden laitos. 81s. Paimensukuisen Lapinkoiran Seura ry: Paimensukuisen lapinkoiran suojeluohjelma Parker, H. G., Kim, L. V., Sutter, N. B., Carlson, S., Lorentzen, T. D., Malek, T. B., Johnson, G. S., DeFrance, H. B., Ostrander, E. A., Kruglya, L Genetic Structure of the Purebred Domestic Dog Science 304: Pedersen, N., Liu, H., Theilen, G., Sacks, B The effects of dog breed development on genetic diversity and the relative influences of performance and conformation breeding Journal of Animal Breeding and Genetics 130:

43 Pedersen, N. C., Liu, H., Leonard, A., Griffioen, L A search for genetic diversity among Italian Greyhounds from Continental Europe and the USA and the effect of inbreeding on susceptibility to autoimmune disease Canine Genetics and Epidemiology 2: 17 DOI: /s Peltonen, L., Jalanko, A., Varilo, T Molecular Genetics the Finnish Disease Heritage - Human Molecular Genetics 8: Pohjoismäki, J. L.O., Lampi, S., Donner, J., Anderson, H Origins and wanderings of the Finnish huntingspitzes. PLoS ONE 13(6) DOI: /journal.pone Pryce, J. E., Haile-Mariam, M., Goddard, M. E., Haye, B. J Identification of genomic regions associated with inbreeding depression in Holstein and Jersey dairy cattle - Genetics Selection Evolution 46:71 DOI: /s Quignon, P., Herbin, L., Cadieu, E., Kirkness, E.F., Hedan, B., Mosher, D.S., Galibert, F., Andre, C., Ostrander, E.A., Hitte, C Canine Population Structure: Assessment and Impact of Intra-Breed Stratification on SNP-Based Association Studies - PLoS One. 2007:2(12) DOI: /journal.pone Shearin, A. L., Ostrander, E. A Leading the way: canine models of genomics and disease Disease Models & Mechanisms 3 (1-2): DOI: /dmm Smith, J. M Evolutionary Genetics, 2 nd ed. 348 s. Oxford University Press, Oxford, Iso-Britannia. Stock, K. F., Distl, O Simulation study on the effects of excluding offspring information for genetic evaluation versus using genomic markers for selection in dog breeding Journal of Animal Breeding and Genetics 127: Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry: Jalostuksen poikkeuslupaohje. Voimassa alkaen. Suomen belgianpaimenkoirayhdistys ry: Rodun kuvaus ja historiaa Viitattu Suomen Kennelliitto: Yleinen jalostusstrategia Hyväksytty Szulkin, M., Bierne, N., David, P Heterozygosity-fitness correlations: a time for reappraisal - Evolution 64: The Italian Greyhound Club: Breed Standard Viitattu Toro, M., Fernández, J., Caballero, A Molecular characterization of breeds and its use in conservation - Livestock Science 120: Vilà, C., Savolainen, P., Maldonado, J. E., Amorim, I. R., Rice, J. E., Honeycutt, R. L., Crandall, K. A., Lundeberg, J., Wayne, R. K Multiple and Ancient Origins of the Domestic Dog Science 276: Vilà, C., Maldonado, J. E., Wayne, R. K Phylogenetic relationships, evolution, and genetic diversity of the domestic dog The American Genetic Association 90: 71-7 Wayne, R. K., vonholdt, B. M Evolutionary genomics of dog domestication Mammalian Genome 23: 3-18 Whitlock, M. C Gst and and D do not replace Fst Molecular Ecology 20: Wiener, P., Sánchez-Molano, E., Clements, D. N., Woolliams, J. A., Haskell, M. J., Blott, S., C Genomic data illuminates demography, genetic structure and selection of a popular dog breed BMC Genomics 18: 609 DOI: /s x Wright, S The interpretation of population-structure by F-statistics with special regard to systems of mating. Evolution 19: Yhdistyneet Kansakunnat Convention on Biological Diversity. 42

44 LIITTEET Liite 1: Rotujen klusterimäärän määrittävät STRUCTURE HARVESTER -kuvaajat Belgianpaimenkoira: Englanninvinttikoira: Italianvinttikoira:

45 Shetlanninlammaskoira: Suomenlapinkoira: Labradorinnoutaja:

46 Liite 2: Suomenlapinkoiran yksilöity STRUCTURE -kuvaaja:

47 Liite 3: Labradorinnoutajan yksilöity STRUCTURE -kuvaaja: