Bases Genéticas do Melhoramento por Daniel Perotto

Esta é uma parte da apostila denominada “Melhoramento Animal” escrita por Daniel Perotto.

 

As bases científicas do melhoramento animal

O melhoramento genético animal baseado em princípios científicos começou a se tornar realidade através de dois importantes fatos ocorridos por volta da virada do século XX. O primeiro foi a formação da associação para teste de vacas leiteiras, na Dinamarca, em 1895. Associações semelhantes se difundiram rapidamente pela Europa e Estados Unidos da América, onde a primeira associação começou a funcionar em 1906, em Michigan. O segundo e mais importante acontecimento foi a redescoberta dos trabalhos de Mendel em 1900.

 

As pesquisas de Mendel se tornaram a base científica da moderna genética. Entretanto, o crescimento e a expansão desse conhecimento básico não ocorreu imediatamente. Várias décadas foram desperdiçadas pelos melhoristas tentando explicar a hereditariedade de todos os caracteres em termos das leis de Mendel. Foi somente em meados dos anos 30 que a evolução metodológica permitiu aos criadores aplicar o melhoramento genético em características como produção de leite e ganho de peso. Nessa época ocorreu a compatibilização entre genética e biometria, dando origem à aplicação de métodos científicos de melhoramento animal.

 

Os homens que deram as maiores contribuições para o desenvolvimento da genética bem como para sua aplicação no melhoramento animal foram: William Bateson (1861-1926), geneticista inglês que cunhou a palavra genética; Francis Galton (1822-1911), estatístico inglês considerado o fundador da biometria; Ronald A. Fisher (1890-1962), biometrista inglês, e, Sewall Wright (1889-    ), geneticista americano, que juntos lançaram as bases da genética de populações; e, Jay L. Lush (1896-1982), que através de seu próprio trabalho, e de seguidores como Gordon G. Dickerson e Charles R. Henderson, traduziu a teoria para a prática e incentivou o uso de princípios científicos no melhoramento.

 

A evolução do melhoramento animal, desde os anos 30, tem sido fortemente influenciada por acontecimentos como o advento da inseminação artificial, o desenvolvimento da computação eletrônica e o surgimento das chamadas técnicas modernas de reprodução e de biologia molecular como a transferência de embriões e a manipulação do DNA.

 

A célula e o material genético

 

Todos os organismos vivos são constituídos de células. Entre os vários constituintes celulares está o “material genético”. A maior parte desse material está nos cromossomas, localizados no núcleo celular. Os bovinos possuem 30 pares de cromossomas. É nesses cromossomas, mais especificamente no acido desoxi-ribonucleico, do qual os mesmos são constituídos, que se encontra a codificação genética do animal.

 

Basicamente existem dois tipos de células no organismo: células sexuais e células somáticas. A células sexuais (óvulo e espermatozóide) são aquelas cujo comportamento especial durante a divisão celular fazem a reprodução sexual possível. Células somáticas são aquelas que constituem o resto do corpo. Todas as células somáticas se dividem e se reproduzem através do processo chamado mitose, enquanto as células sexuais se reproduzem através do processo denominado meiose. A diferença entre os dois processos é que na mitose cada célula paterna origina duas células filhas que são essencialmente cópias idênticas da célula de origem, ao passo que na meiose cada célula paterna sofre um processo que resulta na divisão do número de cromossomas à metade do número original. Esse processo é essencial para que da união do espermatozoide com o óvulo, o número de cromossomas característico da espécie seja reconstituído.

 

Ações gênicas

 

Ação gênica aditiva

 

Exemplo desse tipo de ação gênica ocorre na determinação da plumagem da raça de marrecos conhecida pelo nome de Andaluz Azul. A coloração das penas das aves dessa raça pode ser facilmente classificada em três categorias. Existem aves com plumagem totalmente branca, aves com plumagem totalmente preta e aves cuja plumagem é uma mistura de penas brancas e pretas. É esta última categoria que é conhecida como o verdadeiro marreco Andaluz Azul. A base genética dessa característica é simples. As aves brancas e as aves pretas são homozigotas e aquelas conhecidas como Andaluz Azul são heterozigotas. O resultado do acasalamento entre aves de plumagem misturada (Andaluz Azul) resulta numa progênie com 25% de aves brancas, 50% de aves Andaluz Azul e 25% de aves pretas. O exemplo ilustra o fato de que o gene para plumagem branca e o gene para plumagem preta agem aditivamente quando se combinam para formar o heterozigoto. Outro exemplo de ação gênica aditiva ocorre da determinação da pelagem da raça de bovinos Shorthorn. Animais vermelhos e animais branco creme são homozigotos enquanto os animais rosilhos (mistura de pelos brancos e pelos vermelhos) são heterozigotos.

 

Ação gênica dominante-recessiva

 

Um exemplo de um par de genes ou de alelos que exibem ação do tipo dominante-recessiva pode ser encontrado na raça Hereford. A coloração de pelagem branca da face dos animais dessa raça é controlada por um único gene dominante. Quando touros Hereford são cruzados com vacas de outras raças, por exemplo com vacas leiteiras para produzir animais de corte, os bezerros cruzados têm todos a face branca que identifica o Hereford. Esse fato encontra aplicação prática permitindo distinguir novilhas que só servem para corte daquelas que podem ser usadas como animais de reposição do rebanho leiteiro. Um gene similar existe também na raça Simental, que hoje está muito difundida no Brasil.

 

            Sobredominância

 

O termo sobredominância se refere à ação gênica verificada num loco onde a expressão fenotípica do heterozigoto supera aquelas de ambos os homozigotos. Um bom exemplo desse tipo de ação gênica é encontrado na raça de aves White Wyandotte. Esta raça apresenta dois tipos de crista, rosa e simples, que são determinados por um só par de genes. O gene para crista rosa, R, é dominante sobre o gene para crista simples, r. O fenótipo estabelecido para a raça era crista rosa e por muitos anos não se sabia porque a crista simples persistia na população apesar dos esforços para diminuir sua freqüência através da seleção para crista rosa. Mais tarde foi verificado que a fertilidade do macho homozigoto RR é menor em relação que àquelas dos outros dois genótipos, principalmente do heterozigoto Rr. Dessa forma, o efeito desse loco no fenótipo da raça pode ser sumariado como se segue:

 

 

Sexo

 

Genótipo e Fenótipo

  RR, Rosa Rr, Rosa rr, Simples
Macho Baixa fertilidade Fertilidade normal Fertilidade normal
Fêmea Fertilidade normal Fertilidade normal Fertilidade normal

 

Ao selecionar machos com o fenótipo crista rosa, os avicultores não podiam fazer a distinção entre o homozigoto e o heterozigoto. Entretanto, por causa da desvantagem seletiva, o homozigoto deixava menos descendentes que o heterozigoto e assim o gene recessivo permanecia na população.

 

 

 

            Epistasia

 

O termo epistasia se refere à situação em que há interação entre genes em dois ou mais locos, de maneira que o fenótipo para uma determinada característica é controlado por mais de um loco, em conjunto agindo de forma não-aditiva. Um exemplo bem conhecido de ação gênica epistática é o controle genético do tipo de crista em galinhas. Além de cristas simples e rosa, existem também cristas tipo ervilha e tipo castanha. A crista ervilha é determinada por um gene dominante em relação ao gene para crista simples, mas num loco separado daquele para crista rosa. O tipo de crista castanha se manifesta em qualquer indivíduo que tenha em seu genótipo pelo menos um gene para crista rosa e um gene para crista ervilha. Assim os genótipos e seus correspondentes fenótipos são:

 

 

 

 

   

Loco para crista rosa

    RR Rr rr
         
 

Loco para crista ervilha

PP RR PP

Castanha

Rr PP

Castanha

rr PP

Ervilha

Pp RR Pp

Castanha

Rr Pp

Castanha

rr Pp

Ervilha

pp RR pp

Rosa

Rrpp
Rosa
rr pp

Simples

 

 

Caracteres qualitativos

 

Caracteres que apresentam herança simples geralmente são conhecidos como “caracteres mendelianos”. Geralmente, um só loco ou poucos locos têm grandes efeitos sobre tais caracteres. Freqüentemente existem locos adicionais que exercem efeitos menores através de genes chamados modificadores. Esses caracteres são mais corretamente denominados “caracteres qualitativos” porque os fenótipos (aquilo que o animal é ou faz, seus atributos físicos ou seu desempenho) tendem a ocorrer em categorias discretas ao invés de poderem ser mensurados numa escala contínua. O meio geralmente desempenha um papel irrelevante na manifestação fenotípica dos caracteres qualitativos. Para muitos desses caracteres em bovinos, são conhecidos o número de locos envolvidos, o número de alelos em cada loco e as ações gênicas (aditividade, dominância ou epistasia) entre esses alelos. Entretanto, mesmo para esses caracteres mais simples, ainda não se conhece completamente em que cromossoma estão localizados os locos que os contém. Esta lacuna de conhecimento está sendo preenchida rapidamente à medida que avançam os trabalhos de mapeamento genético e sequenciação de DNA. Exemplos de caracteres qualitativos em bovinos são a coloração da pelagem, o caráter mocho ou aspado, as anomalias hereditárias e os antígenos sangüíneos.

 

Caracteres quantitativos

 

Os caracteres quantitativos distinguem-se dos caracteres qualitativos através de duas importantes diferenças: (1) eles são influenciados por muitos pares de genes, ou seja, por genes situados em muitos locos; (2) a expressão fenotípica é fortemente afetada pelo meio. Estes dois efeitos se combinam de modo a fazer com que os fenótipos dos caracteres quantitativos apresentem uma distribuição contínua. Por exemplo, o peso corporal de uma vaca não se classifica em categorias distintas como podem ser classificados os caracteres qualitativos citados anteriormente. Ao contrário, o peso varia segundo valores muito pequenos, fazendo com que a distribuição fenotípica seja verdadeiramente contínua. A natureza básica dos caracteres quantitativos, isto é, os efeitos combinados de muitos pares de genes e de mudanças ambientais, fazem com que seja muito mais difícil determinar corretamente o genótipo do que no caso dos caracteres qualitativos. Muitas vezes os fenótipos dos animais nada dizem sobre os correspondentes genótipos. Por exemplo, mudanças ambientais, especialmente de um rebanho para outro, podem causar enormes diferenças nos fenótipos para produção de leite ou para ganho de peso.

Consequentemente, o melhoramento genético de caracteres quantitativos representa um grande desafio. Enfrentar esse desafio é muito importante porque a maioria dos caracteres de interesse econômico nas espécies de animais domésticos como produção e composição do leite, conformação, eficiência alimentar e resistência a doenças apresentam herança quantitativa.

 

 

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BARBOSA, P.F., DUARTE, F.A.M. Crossbreeding and new beef cattle breeds in Brazil.

       Rev. Brasil. Genet., Ribeirão Preto. v. 12, n. 3 – Supplement, p. 257-301. 1989.

BOWMAN, J.C. An Introduction to Animal Breeding. Edward Arnold (Publishers) Ltd. London. 1974.

CARTWRIGHT, T.C. Selection criteria for beef cattle for the  future. J. Anim. Sci., 30(5):706-711, 1970.

CARTWRIGHT, T.C., ELLIS JUNIOR, G.F. KRUSE, W.E. e KROUCH, E.K.       Hybrid vigour in Brahman-Hereford cross. Texas Agric. Exp. Sta. Tec. Bull. 1. College Station-TX, USA. 1964.

 KOGER, M., PEACOCK, F.M., KIRK, W.G. e CROCKET, J.R. Heterosis effects on weaning performance of Brahman-Shorthorn calves. J.     Anim. Sci., 40:826-850. 1975.

DICKERSON, G.E. Inbreeding and heterosis in animals. In: ANIMAL BREEDING AND      GENETICS SYMPOSIUM IN HONOUR OF Dr. JAY L. LUSH. 1973. Champaign.            Proceedings… Champaign. Amer. Soc. Anim. Sci. 1973. p. 54-77.

FITZHUGH JUNIOR, H.A. & TAYLOR, St. C.S. Genetic analysis of degree of maturity. J. Anim. Sci., 33(4):717-725, 1971.

FITZHUGH, H.A., Jr. Analyses of growth curves and strategies for altering their shape. J. Anim.         Sci., Champaign. v. 42. n. 4, p. 1036-1051, May. 1976.

GREGORY, K.E. Improvement of beef cattle through breeding methods. Research Bulletin       no 196. University of Nebraska College of Agriculture. Illinois, USA. 1961. 32 p.

GREGORY, K.E., CUNDIFF, L.V. Crossbreeding in beef cattle: evaluation of systems. J. Anim.        Sci., Champaign, v.51, n.5, p.1224-1242. 1980.

GREGORY, K.E., CUNDIFF, L.V., KOCH, R.M. Germ plasm utilization in beef cattle. Beef Research Program Progress Report. No. 3. USDA-ARS-71, pp.9-16. 1988.

GREGORY, K.E., CUNDIFF, L.V., KOCH, R.M. Germplasm utilization in beef cattle. In:      WORLD CONGRESS ON GENETICS APPLIED TO LIVESTOCK PRODUCTION, 5,           1994, Guelph. Proceedings… Guelph: University of Guelph, 1994. v. 17, p. 261-268.

JENKINS, T.G., FERREL, C.L. Productivity through weaning of nine breeds of cattle under varying feed availabilities: initial evaluation. J. Anim.. Sci., Champaign, v. 72. n. 7,            p. 2787-2797, July. 1994.

KOCH, R.M., DICKERSON, G.E., CUNDIFF, L.V. et al. Heterosis      retained in advanced generations of crosses among Angus and Hereford cattle.  J. Anim. Sci. Champaign. v. 60.         n. 5, p.1117-1132. 1985.

KOCH, R.M., CUNDIFF, L.V., GREGORY, K.E. Beef cattle breed resource utilization. Rev.             Brasil. Genet., Ribeirão Preto. v. 12, n. 3 – Supplement, p. 55-80. 1989.

LÔBO, R.B., REIS, J.C. New dairy cattle breeds in Brazil. Rev. Brasil. Genet., Ribeirão Preto. v.         12, n. 3 – Supplement, p. 55-80. 1989.

LONG, C.R., CARTWRIGHT, T.C., FITZHUGH, H.A., Jr. Systems analysis of sources of      genetic and environmental variation in efficiency of beef cattle production: cow size and            herde management. J. Anim. Sci., Champaign. v. 40. n. 3, p. 409-420. 1975.

MADDOX, L.A. Nutrient requirements of the cow and calf. Texas  Agric. Extension Service Bull. no. 1044, 1974.

MARIANTE, A DA SILVA. Conservação de bovinos Crioulos no Brazil. In: DIALOGO XXXV. Evaluacion y eleccion de biotipos de acuerdo a los sistemas de produccion. Editor: Dr. Juan P. Puignau. IICA. Montevideo, Uruguay. 1993.

McALLISTER, A.J. The role of crossbreeding in breeding programs for intensive milk production in temperate climates. In: 3rd World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. Lincoln, Nebraska. Proc. Vol. IX:47-61. 1986.

MORRIS, C.A., BAKER, R.L., HOHENBOKEN, W.D. et al. Heterosis retention for live weight        in advanced generations of a  Hereford and Angus crossbreeding experiment. In: WORLD    CONGRESS ON GENETICS APPLIED TO LIVESTOCK PRODUCTION, 3, 1986,     Lincoln. Proceedings… Lincoln: University of Nebraska,        1986. v. 11, p. 301-307.

NITTER, G. Breed utilization for meat production in sheep. Anim. Breed. Abst., 46(3):131-143. 1978.

PEROTTO, D. Additive and nonadditive genetic effects on growth and milk production traits in Holstein x Ayrshire crossbreeding experomental data. Ph. D. Thesis. Faculty of Graduate Studies and Research. McGill University, Montreal, Canada. 1992.

 SHERIDAN, A.K. Crossbreeding and heterosis. Anim. Breed. Abst. 49(3):131-144. 1981.

TRENKLE, A. & WILLHAM, R.L. Beef production efficiency.  Science, 198:1009-1014, 1977.

YASSU, F. Bovino composto. DBO Rural. n. 174-A, p.54-64. 1995.

 

 

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