Genetika domače skalarke (Pterophyllum scalare)

Zgodovina

Skalarka (Pterophyllum scalare) je ostrižnik, ki ga najpogosteje gojimo v akvariju, zaradi posebne oblike in karakterja je med akvaristi poznana kot kraljica. Vrsto je leta 1824 prvi opisal Schultze, kot akvarijsko ribo pa jo poznamo že 97 let. Njeno rodovno ime Pterophyllum, v prevodu pomeni lebdeči list in naj bi odražalo njeno obliko ter eleganco. V ZDA so jo prvič gojili leta 1920.

Prve osebke so zelo težko pripravili do drsti v ujetništvu, zato je bila njihova cena precej visoka. Šele po trinajstih letih številnih neuspelih poskusov, se je riba prvič drstila v ujetništvu. Kmalu je sledilo še več uspešnih drstitev, kar je pripomoglo k nižji ceni in lažji dostopnosti. S tem pa je skalarka postajala vedno bolj priljubljena. Sočasno z razmnoževanjem v ujetništvu se je začel postopek selekcije. To je postopek, ki je zelo podoben naravni selekciji, le da pogoje, katera lastnost se bo ohranila ne določa narava ampak človek. Katera lastnost to bo, pa je odvisno od namena. Pri okrasnih organizmih, kot je skalarka, je največji kriterij vizualna lepota. Na začetku selekcija ni bila usmerjena v oblike ter barve, bolj je bilo pomembno, da so se bile ribe pripravljene na drst v akvariju, zato so razplod dovolili le staršem, ki so kazali zanimanje za drst ter skrb za mladice.

V majhnih populacijah, predvsem pri populacijah v ujetništvu je selekcijski pritisk zelo močen, zato pogosto pride do mutacij. Genetski sklad organizmov se spreminja hitreje, človek pa s selekcijo nadzira kateri geni se bodo v populaciji obdržali v prihodnje generacije in kateri ne. Ta postopek lahko vodi v nastajanje pasem, pri ribah pa govorimo o različnih morfoloških in barvnih variacijah, včasih to imenujemo tudi linije oziroma "morfi".

Kadar je postopek selekcije intenziven, govorimo o intenzivni selekciji. V takšnem primeru razmnožujemo samo tiste osebke ki najbolj izpolnjujejo naša pričakovanja ter standarde ki smo si jih zastavili. Ko so se pri razmnoževanju v ujetništvu prvič pojavile barvne mutacije, so številni rejci te lastnosti želeli obdržati. V zadnjih petintridesetih letih smo pojav mutacije barv, barvnih vzorcev ter telesnih oblik podrobno preučili. Raziskali smo genom ter določili medsebojni vpliv genov. Vodilna na tem področju je prav gotovo Dr. Joanne Norton, ki je svoje ugotovitve objavila v številnih člankih ter knjigah. Njene ugotovitve od leta 1982 do 1994, so danes dostopne tudi na spletu, saj tradicijo njenega dela nadaljuje tudi organizacija »The Angelfish Society«. Tukaj se nahaja tudi spletna baza fenotipov skalarke. Zbrane informacije služijo tudi najbolj zahtevnim rejcem, ki se danes trudijo vzgojiti čim lepšo ribo.

Mnogi rejci, ki se s tem profesionalno ukvarjajo, so pravi poznavalci genetike. Razumevanje genotipa jim pomaga pri odbiri staršev, v upanju, da bodo potomci čim bližje zastavljenim ciljem. Danes genotip skalarke dobro poznamo in vemo, kako se kombinacije določenih genov izražajo v fenotipu. Preučili smo recesivne ter dominantne gene zato lahko predvidimo kakšni bodo potomci dveh staršev.

OSNOVE GENETIKE

Preden si podrobno pogledamo barve ter vzorce pri skalarki, pa se malo posvetimo osnovam genetike. Večina živali je diploidnih, to pomeni da imajo v telesnih celicah parno število kromosomov. Kromosomi predstavljajo nosilce dednih enot in so v telesnih celicah razporejeni v parih. Število kromosomov se glede na vrsto razlikuje. Skalarka ima v telesnih celicah 24 kromosomskih parov. V spolnih celicah se kromosomski pari razbijejo in iz diploidnih celic nastanejo haploidne. To omogoča, da se pri razmnoževanju genetski material staršev združi, potomci pa od vsakega starša dobijo polovično število kromosomov. To pomeni, 50% od mame in 50% od očeta.

Živali torej k svojim potomcem prispevajo polovico svojega dednega materiala, toda to ne pomeni, da bodo potomci točno 50% podobni staršem. Kromosomi so nosilci genov in izražanje genov (fenotip) je zelo odvisno od tega, kako ti geni medsebojno vplivajo drug na drugega. Medsebojni vplivi genov so lahko dominantni ali recesivni, poznamo pa tudi delno dominantne ali kodominantne gene. Temu pojavu pravimo genetske interakcije. 

Kromosomi so pri diploidnih živalih v parih, telesne celice skalark imajo 24 kromosomskih parov, za lažje raziskve ter proučevanje kromosomov uporabljamo kromosomske sike, ki jih pridobimo s posebnimi znanstvenimi metodami.

Kromosomi so v telesnih celicah razporejeni v parih, kromosomi spolnih celic pa so razdeljeni na polovico. Ob združitvi dveh spolnih celic zopet nastanejo kromosomski pari oziroma telesne celice. Potomci imajo polovico maminih kromosomov, druga polovica pa pripada očetu. 

Ko pogledamo neko žival, v našem primeru skalarko, najprej opazimo njeno zunanjo podobo: obliko telesa, dolžino plavuti, barvo ter vzorec, istočasno lahko živali določimo spol. Temu pravimo zunanje značilnosti živali. Te lahko ocenjujemo ali merimo. Običajno ocenjujemo kvalitativne lastnosti, kot so barva, vzorec, oblika telesa itd. Na njih običajno vpliva malo genov, zato jim pravimo tudi mendelske lastnosti. Njihova značilnost je, da ima okolje nanje zelo majhen vpliv. Primer, če ima žival genetsko določeno, da bo razvila črno barvo, se bo to zgodilo v vseh pogojih okolja. Lastnosti, ki jih merimo so kvantitativne, npr. dolžina telesa, hitrost rasti ter masa živali. Nanje vpliva več genov, veliko alelov in več lokusov, poleg tega so močno odvisne od vplivov okolja. Lahko se namreč zgodi, da ima neka žival po genetskem zapisu idealne pogoje da razvije veliko večjo maso, kot njeni vrstniki, a se to ne bo zgodilo v okolju s premalo hrane za optimalno rast.

Največkrat pri genetiki opazujemo zunanje lastnosti, kot sta na primer barva in oblika. Zunanjemu izgledu živali pravimo fenotip. Po njem običajno lahko sklepamo kakšen je genotip neke živali, vendar so to le predvidevanja na osnovi lastnosti ki se izražajo na zunanjosti živali. Sistem je učinkovit in 100% zanesljiv le pri recesivnih lastnostih. Kadar opazujemo žival z dominantnimi lastnostmi je težko reči ali ima žival dva dominantna gena, ali pa enega dominantnega in enega recesivnega. To v praksi pomeni, da lahko genotip skalarke, ki je zlata, napišemo z gg, saj je zlata variacija recesivna lastnost in se bo v fenotipu izrazila le, ko bosta v genotipu prisotna oba recesivna gena. Ko opazujemo drugačno barvno variacijo moramo upoštevati možnost, da je lahko žival samo nosilec tega alela, kljub temu da ne kaže nobenih znakov zlatega vzorca. V takšnih primerih lahko z gotovostjo trdimo le to, da ima žival en dominantni gen, drugega pa brez zgodovine staršev ali vpogleda v potomce ne moramo določiti.

Prav zato si v genetiki večkrat pomagamo s tako imenovanimi punnetovimi kvadrati. Ti nam prikazujejo možne razporeditve alelov v spolne celice med mejozo ter možne načine združitve alelov starševskih osebkov pri oploditvi, s čimer napovemo možne genotipe potomcev, ali pa na podlagi potomcev določimo genotip staršev. Ta metoda nam zelo pomaga pri razumevanju dedovanja in lahko napove kakšne potomce pričakujemo pri parjenju dveh živali.

Za lažje razumevanje članka si poglejmo definicije izrazov.

*Populacija je skupina osebkov na nekem območju ob določenem času, ključno je da se ti osebki med sabo razmnožujejo in imajo plodne potomce. Populacijo predstavljajo vse skalarke nekega rejca.

*Mutacija je sprememba gena, lahko je spontana, posamična, naključna, ponavljajoča. Kadar se zgodi na genu se odraža na zunanjem videzu živali ali njenem obnašanju.

*Gen je osnovna enota dedovanja, ki določa neko lastnost.

*Alel je različica gena. Npr., gen, ki določa barvo kože: alel, ki določa črno barvo kože, alel, ki določa belo barvo kože.

*Lokus je območje na kromosomu kjer se gen za neko lastnost pojavlja.

*Popolna dominanca je dominanca, pri kateri en alel popolnoma dominira nad drugim. Gen, ki je dominanten imenujemo dominantni alel, alel, ki je dominiran pa imenujemo recesivni gen. Recesivni gen se lahko izraža samo kadar je v paru z recesivnim genom, če je v paru z dominantnim genom se bo izražala dominantna lastnost.

*Delna dominanca ali kot jo včasih imenujemo tudi nepopolna dominanca ali intermediarno dedovanje. O tem načinu dedovanja govorimo takrat ko se v fenotipu izražata oba gena. Pri skalarkah je lep primer takega dedovanja alel S, ki povzroča izpad črt. Alel S leži na istem lokusu kot alel Z, ki povzroča dodatne črte. Kadar sta v genotipu prisotna oba alela se to odraža v fenotipu ki mu pravimo »Clown«. Takšen vzorec je posledica delovanja obeh genov.

*Kodominanca je posledica enakovredno izraženih genov, o kodominanci govorimo takrat, kadar se določena lastnost izraža samo v obliki heterozigotnih parov. Pri skalarkah je lep primer takšnega fenotipa delovanje alela D in +,ki se nahajata na istem lokusu. Alel D povzroča črno barvo, alel + pa tipični divji vzorec. Kadar sta gena skupaj je rezultat temnorjava riba s tipičnim divjim vzorcem.

Glede na fenotipe ki se kažejo pri živalih ločimo takšne za katere odgovarja samo en lokus z več geni ali interakcijami med aleli, ki se pojavljajo na istem lokusu, ali pa fenotipe ki se izražajo kot interakcije med več lokusi in geni. Zato ločimo fenotipe v dve skupini, fenotipe enega lokusa in fenotipe več lokusov.

*Fenotipi enega lokusa, so fenotipi, ki se pojavljajo ob prisotnosti ali interakciji med aleli na posameznem lokusu. Pri skalarkah trenutno poznamo osem lokusov in, vsak od njih ima vsaj dva alela.

Temen lokus je prisoten v črnih skalarkah. Najdemo ga tudi v drugih temnejših genotipih, kot sta dark marble in gold marble. V fenotipu se izraža kot črna ali rjava barva. Alele nekega lokusa označujemo s črkami, kadar je alel dominanten uporabimo veliko tiskano črko, pri recesivnih alelih pa malo. Na tem lokusu najdemo naslednje alele, temen (D), marmorni (M), zlati marmorni (Gm) zlati (g) alel in divji (+) alel. Interakcije med aleli na tem lokusu lahko zapišemo kot prikazuje spodnja tabela.

Črna z genotipom DD, ribe s tem genotipom so popolnoma črne, le pri določeni svetlobi se po telesu opazijo črte, ki so značilne za divji vzorec.

Črna v kombinaciji z zlatim genom, možni genotipi so Dg, DMg in DM. Barva takšnih živali je črna z kremasto rjavim pridihom.

Čipkasto črna je barva, kjer temni gen D kombiniramo z divjim +, gena sta kodominantna, kar pomeni da se v fenotipu oba enako izražata, živali z genotipom D + imajo značilen divji vzorec s črtami, le da so po telesu in plavutih temnejše.

Marmorna (M), je alel ki povzroča marmorni vzorec. Nahaja se na temnem lokusu. Dominira nad aleloma Gm in g, in je recesiven genu D. V kombinaciji z divjim tipom je M kodominanten.

Aleli, ki jih prištevamo k marmorni barvi so Marmorna (M), zlata marmorna (Gm) in zlata (g). Iz njih lahko sestavimo naslednje genotipe.

Marmorna MM, ki se kaže v sivi barvi telesa s črnim marmornatim vzorcem, nekatere živali lahko imajo nianso rumene ali rdeče barve, sivih ali belih delov telesa je malo.

Marmorna v interakciji z zlato marmorno ali zlato je bolj bela ali srebrna, črnih prog je manj. Težko je reči ali, so te ribe po genotipu Mg ali MGm. Da bi ugotovili moramo narediti testno drstitev, ter barvo staršev predvidevati na osnovi potomcev. Ker je gen za zlato barvo g recesiven, se bo zmeraj pokazal samo ko bo v paru. To pomeni da, lahko imata zlate potomce samo starša pri katerih je vsaj eden po genotipom Mg.

Zlata marmorna (Mg) je po fenotipu zelo podobna fenotipoma Mg in MGm. Da je skalarka po genotipu resnično GmGm ali Gmg je po zunanji oceni težko reči. Fenotip teh živali naj bi bil z veliko beline in majhnimi črnimi marmornimi progami. Toda le testna križanja lahko dajo točne rezultate in potrdijo genotip živali. Gen, ki povzroča zlato marmorno barvo je lahko v interakciji z ostalimi aleli na drugih lokusih, na primer z genom ki povzroča pajčolanaste plavuti ali bisernost.

Zlat (gold), označimo ga z g, je recesiven gen vsem, divjim in ne divjim alelom, kar pomeni, da se bo zlat gen v fenotipu odražal le, če bo v paru s še enim zlatim genom. To pomeni, da so skalarke z zlatim fenotipom recesivni homozigoti. Kadar vidimo zlato skalarko lahko njen genotip brez pomislekov zapišemo kot gg. Interakcija z geni na drugih lokusih je mogoča in lahko ob primerni odbiri dobimo tudi biserno zlate osebke ali takšne s pajčolanastimi plavutmi.

Zebra lokus

Na njem se nahajata dva alela, prvi je zebra, ki ga označujemo z črko Z, in je dominanten gen, ki povzroča dodatne črte. Skalarke, ki so nosilke tega gena prepoznamo po več kot treh črtah ali pa rahlo tigrastih vzorcih. Na istem lokusu se pojavlja tudi delno dominanten gen, ki povzroča izpad črt.

Zebra Z, povzroča dodatne črte in, je dominanten gen, ki dodatne črte povzroča tudi pri divjem genotipu. V homozigotni obliki se alel v fenotipu izraža kot polne črte, medtem ko se v heterozigotni obliki v kombinaciji z divjim alelom izraža kot nepopolne črte.

Brez črt (stripeless), označimo ga s S, je delno dominanten gen, ki povzroča izpad črt. Najdemo ga v genotipih kot je »ghost« in »blushing«. V kombinaciji z genom Z dobimo zanimive v vzorce, ki jim pravimo »Clown«. Fenotip Clown je posledica medsebojnega delovanja dveh dominantnih alelov Z in S. V kombinaciji z divjim genom + so črte le delno vidne. Zebra lokus je lahko v interakciji s temnim lokusom in drugimi.

Dimasti lokus, na njem je delno dominanten gen Sm, ki se odraža na različne načine. Zanj so značilni vzorci ki spominjajo na oblake dima, ki so zelo podobni marmornemu fenotipu, le da jih od marmornega ločimo po tem, da robovi črt niso tako ostri. Možna je interakcija z ostalimi lokusi.

Progasti (streaked) lokus, Na njem je dominanten gen, ki ga označimo s kratico St. Je dominanten gen, v fenotipu se izraža kot bele proge na hrbtni in trebušni plavuti. Običajno je opazen le pri živalih ki imajo temneje obarvane plavuti. Glede na to, da ga težko opazimo o njem vemo zelo malo, vemo pa da so možne interakcije z aleli iz ostalih lokusov, saj je kar pogosto opažen tudi v marmornem fenotipu.

Pajčolan (veiled) lokus na katerem je dominantni gen, ki povzroča ekstremno povečane plavuti in rep. Označimo ga z V in je dominanten celo divjemu. V homozigotni obliki se genotip VV odraža v zelo podaljšanih plavutih, takrat govorimo o super veiled skalarkah. Pogosto se v tem fenotipu izraža tudi zelo podaljšan rep ter povešene plavuti. Na žalost še nihče ni podrobno raziskal katere interakcije med geni vplivajo na tako imenovan combtail, ki povzroča zelo podaljšane pahljačaste repe in ribbontail, ki povzroča da se podaljšani repi ali plavuti povesijo.

Biserni lokus ima le en recesivni gen p. Fenotip skalarke z genotipom pp je videti, kot da je žival posuta z biseri. Gre za mutacijo, ki spremeni obliko lusk. Ker se svetloba od takih lusk odbija drugače je, riba videti, kot da je posuta z biseri. Lokus je lahko v interakciji z vsemi ostalimi, zato so mogoče tudi pajčolanaste oblike.

Pol črni lokus je lokus na katerem najdemo recesivni alel h, riba ki bo kazala značilnost pol črnega fenotipa je po genotipu hh. Pol črn fenotip se vedno izkazuje v kombinaciji drugih alelov, kot je na primer divji, brez črt, dimasti itd. Zanj je značilen temen del od zadnjega dela trupa proti repu.

Albino lokus.

Albinizem povzroča recesivni gen a, živali ki so po fenotipu albini so recesivni homozigoti, kar pomeni, da imajo dva albino gena. Albino skalarke spoznamo po rdečih očeh. Možna je kombinacija z ostalimi lokusi, kar daje albino skalarkam različne odtenke. Kadar albino lokus kombiniramo s temnim dobimo potomce, ki so umazano bele barve.

Divji (wild) gen označujemo s simbolom +. Pod ta genotip štejemo dve obliki divji gen ki ga nosijo vse ribe, ki so ujete v divjini, ali pa so potomci divjih rib. Med živali, ki imajo pravi divji gen štejemo vse, ki imajo več kot 25 % divjih genov. Živali, ki imajo manj kot 25 % divjih genov, ampak po vzorcu in obliki vseeno ustrezajo divjemu, označujemo kot srebrne (silver). Za njih so značilne tri črte po telesu, ena gre preko oči, druga poteka čez telo, tretja pa skozi hrbtno plavut.

Fenotipi več lokusov, so fenotipi na katere vpliva več lokusov in več genov iz posameznih lokusov. Včasih temu pravimo tudi interakcija med aleli in lokusi.

Večina sodobnih barvnih križancev je posledica prav takšnega medsebojnega delovanja genov in lokusov. Trenutno je raziskanih okoli 50 fenotipov, njihovi genotipi pa so rezultat medsebojnega vpliva lokusov in alelov na posameznem lokusu.

Dober primer tega so na primer barvne variacije skalark tipa koi. Koi fenotip nastane kot kombinacija alela, ki povzroča zlato marmorno barvo ter gena, ki povzroča brezčrtnost. Oba gena sta vsak na svojem lokusu, zato je interakcija mogoča. Genotip takšne skalarke bi lahko zapisali kot GmGm/SS ali kot Gmg/SS. Alela GmGm ali Gmg predstavljata en lokus, alela SS pa drugega Ker med sabo vplivata, se ta vpliv izrazi v fenotipu, ki ga imenujemo koi skalarka. Zelo podobno je z genom, ki določa bisernost. Tudi ta se nahaja na svojem lokusu, zato lahko brez težav vse barvne variacije pričakujemo tudi v biserni obliki, na primer biserni albin ali biserni koi. Prav zaradi številnih možnosti, ki jih nudijo interakcije med geni in lokusi so skalarke poznane v najrazličnejših barvah in oblikah. Številni genetiki so mnenja, da smo šele na začetku raziskav, obstajajo številne genetske interakcije, ki jih moramo še pojasniti, trenutno nam neznanko še vedno predstavlja dedovanje barve oči, modra barva, pojav »kačje kože« in številne druge oblike ki smo jih zasledili v zadnjih križancih. Trenutno se zelo veliko pozornosti posveča genu ki ga imenujemo Bulgarian green (bg). To mutacijo sta odkrila Raiko in Ilia Slavkov ter jo poimenovala Bulgarian Seal Point. S tem sta med genetiki dvignila veliko vprašanj, ali je ta gen recesiven, ali se nahaja na svojem lokusu, ali pa je le neraziskani alel, ki se nahaja na temnem lokusu. Poskusna križanja za namigujejo, da smo odkrili nov lokus z novim genom, toda preden zadevo znanstveno potrdimo bomo morali še počakati.

Ko so se prvič pojavile nove barve in vzorci, se je med rejci hitro razvila želja, da bi te posebne značilnosti ohranili. Na žalost pa ohranjanje mutacij ni vedno uspešno, obstajajo zapisi, da smo izgubili dve recesivni mutaciji. Gre za posebno obliko zlatega gena (g) »Naja gold« in »Hong Kong gold«. Za obe variaciji je bilo značilno, da so mlade živali značilnost zlatega fenotipa, belo telo z oranžno obarvano hrbtno plavutjo in glavo, dobile šele v odrasli dobi.

Danes se moderne oblike zlate barve kažejo že pri mladicah. Številni rejci strmijo k temu, da vzredijo čimbolj popolno skalarko. Glede na to, da je to riba, ki je dokaj enostavna za drst in je osnova njene genetike dostopna preko spleta, se lahko v tem poskusi vsak, ki ga te stvari vsaj zanimajo.

Žal obstaja negativna stran. V veliko primerih je igranje z genetiko ušlo izpod nadzora. Živali so postale deformirane do te mere, da jim to onemogoča normalno življenje. S selekcijo in variacijami smo pozabili, da je skalarke ustvarila narava in da so prav takšne najlepše. Veliko akvaristov ni navdušenih nad variacijami in so mnenja, da gre za zlorabo divjih živali. Na tej točki se je potrebno vprašati koliko to drži in do kolikšne mere lahko spremenimo žival. Ne smemo pa pozabiti dejstva, da lahko z načrtno vzrejo ter poznavanjem genetike vzrejamo skalarke, ki so po fenotipu povsem podobne divjim, kar pomeni veliko manjši pritisk na divjo populacijo. Genetika in selekcija sta lahko uspešni samo dokler jih ne izrabljamo do te mere, ki bi živalim lahko povzročila škodo.