Konzervacijska genetika

**Konzervacijska genetika** je  interdisciplinarna nauka koja proučava mogućnosti primjene  genetičkih methoda u  zaštiti i obnovi  biodiverziteta.  Istraživanja  u konzervacijkoj genetici uključuju  raznih oblasti,  kao što su  populacijska genetika, molekularna ekologija, molekularna biologija, evolucijska  biologija i biosistematika. Genetička raznolikost je jedna  od tri osnovne razine biodiverziteta, tako da je direktno važna u očuvanju biološke raznolikosti, iako su genetički faktori su također važni u očuvanju vrsta (specijski diverzitet)  i  raznolikosti ekosistema (ekološki diverzitet). Očuvanje genetičke varijabilnosti je važano za sveukupno zdravlje populacija, jer smanjena genetička varijabilnost dovodi do povećane razine inbridinga i  smanjenja adaptacijske vrijednosti fenotipova.

## Genetički diverzitet
Genetički diverzitet  je variabilnost gena u datoj vrsti. Može se procijeniti na temelju prosječne razine heterozigotnosti u  populaciji – prosjeka  alela po lokusu ili procentom  polimorfnih  genskih lokusa.

## Značaj  genetičkog diverziteta
Ako  genetička raznolikost oslabi u mnogim genima jedne vrste, ona postaje sve više u opasnosti od biološke ugroženosti, pa i od izumiranja. Tada ona ima samo jedan mogući izbor genetičkih informacija na svim ili gotovo svim svojim  genima; drugim riječima, sve jedinke  su gotovo identične. Ako dođe do novog selekcijskog  pritiska (kao što su ekološke katastrofe), populacija  sa visokomm genetičkom raznolikošću ima veće šanse da barem neke individui imaju  genetičku konstituciju, koja im omogućava da prežive. Ako je genetička raznolikost vrlo niska, niti jedna  od jedinki  u populaciji  može imati karakteristike potrebne za suočavanje s novim uvjetima. Takva populacija može se iznenada zbrisati.
Genetička raznolikost vrsta je uvijek otvorena za promjenu. Bez obzira na to koliko su prisutne mnoge varijante gena u današnjoj  populaciji, samo  one varijante  koje prežive u sljedećoj generaciji  mogu doprinijeti  budućoj raznolikosti vrsta. Kada  se određene varijante gena jednom izgube.  oni se ne mogu povratiti u istom obliku.

## Doprinosi  izumiranju
# Inbriding i  povećanje stope inbridinga  smanjuje fitnes populacije. 
# Akumulacija štetnih mutacija.
# Smanjenje učestalosti heterozigota u populaciji ili heterozigotnosti, što smanjuje sposobnost vrste da evoluiraj  da se prilagođava  promjenama u okruženju.
# Depresija autbridinga;
# Fragmentiranje populacija
# Taksonomska nesigurnosti može dovesti do reprogramiranmja  prioriteta aktivnostima   očuvanja.
# Genetički drift, može se pojaviti kao glavni evolucijski proces,  umjesto prirodne selekcije.
# Jedinice za upravljanje unutar vrsta su značjan društveni faktor koji može uticati na biološku sudbinu neke vrste.

Tehnike za analizu razlika između individua  i populacija uključuju: 

Ove različite tehnike se fokusiraju na različite varijable genoma u životinja i  biljaka.  Specifičnost potrebnih  informacija  određuje koje se tehnike primjenjuju i koji se dijelovi genoma analiziraju. Naprimjer, mitohondrijska DNK kod životinja ima visoku stopu supstitucije, što je čini korisnim za utvrđivanje  međuindividualnih razlika.  Međutim, ona je naslijediva samo u ženskoj liniji, a mitohondrijski genom je relativno mali. U biljaka, mitohondrijska DNK ima vrlo visoke stope strukturnih mutacija, tako da se rijetko koriste za genetičke markere, kada se, umjesto toga može  analiziratii  genom hloroplasta. Druge lokacije u genomu koje su predmet visoke stope mutacije kao što je glavni kompleks histokompatibilnosti,  a i  mikrosateliti i minisateliti  se često koriste.

Ove tehnike mogu pružiti informacije za  dugoročno očuvanje genetičke raznolikosti i ukazuju na  demografska  i ekološka  pitanja, kao što su taksonomska.
Druga tehnika za genetičke analize je pomoću historijske DNK. Ova  DNK  je važna  jer omogućava genetičarima da shvate kako je vrsta reagirala  na promjene uvjeta u prošlosti. To je ključ za razumijevanje  sličnih reakcija vrste u budućnosti. 

Tehnike koje koriste historijsku DNK uključuju  očuvane  ostke koji se  nalaze u muzejima i pećinama.  Muzeji se koristi jer postoji širok spektar vrsta koje su na raspolaganju naučnicima širom svijeta. Problem sa muzejima je u tome što je  historijska perspektiva  ukazuje  kako  je vrsta reagovala  na promjene u uvjetima u prošlosti,  a  ključ  je za razumijevanje reakcije slične vrste u teško predvidivoj  budućnosti. Dokazi koji se mogu naći u pećinama pružaju više perspektiva i ne oštećuju životinje.

Još jedna tehnika koja se oslanja na specifičnost individualne  genetike je neinvazivn monitoring, koji koristi ekstrakciju  DNK iz organskog materijala koji jedinka  ostavlja iza sebe, kao što je ptičje pero ili izmet,  npr.  I  ovako se izbjegava ometanje životinje i može pružiti informacije o spolu, kretanju, srodstvu i ishrani životinja.

Ostale općenitije  tehnike mogu koristiti za  utvrđivanje genetičkih faktora koji dovode do izumiranja i rizika od izumiranja. Na primjer, za  minimiziranje  inbreedinga i povećanje genetičke varijacij može se ostvariti u više koraka. Povećanje heterozigotnosti putem  imigracija, povećanje generacijskog intervala  krioprezervacijom ili uzgojem od starijih životinja i povećanjem efektivne veličine populacije  putem  ujednačavanja veličine porodice, što  sve pomaže minimiziranju  inbreedinga  i njegovih efekata.  Štetni aleli nastati mutacijama, ali  određeni recesivni mogu postati češći zbog inbredinga. Štetne mutacije koje proizlaze iz inbridinga  mogu se ukloniti  tzv „genetičkim čišćenjem*  ili prirodnom selekcijom. Populacije koje odrastaju  u zatočeništvu s namjerom da se ponovo uvedu u divljinu pate od prilagodbe zarobljeništvu.

Rješenja za smanjenje faktora koji dovode do izumiranja i rizik od izumiranja često se preklapaju, jer se i sami faktori preklapaju. Na primjer, štetne mutacije se dodaju u populacije iz mutacija, ali  štetne mutacije konzervacijski biolozi  su povezali sa onima  koje su dovele do inbridinga, jer oni su ti koji se mogu za to  pobrinuti smanjenjem inbreeding. Ovdje su tehnike za smanjenje inbrkoje dinga također mogu pomoći u smanjenju akumulacije štetnih mutacija.

## Primjena
Opisane tehnike imaju široke mogućnosti aplikacije. Jedna primjena ovih specifičnih molekulskih tehnika u definiranju vrsta i podvrsta  je primijenjena u hibridizaciji salmonida. Posebno važno pitanje u salmonidima je  široko rasprostranjenje,  rasponi očuvanja, političke, socijalne i ekonomske implikacije. U *Cutthroat Trout*,  mtDNK i alozimska analiza je pokazala hibridizacije između nativnih  i alohtonih vrsta, što može  biti jedan od glavnih faktora koji doprinose padu velčičine  njihove populacije. To je dovelo do nastojanja da se uklone neke hibridne populacije, kako  bi ih domaće stanovništvo moglo lakše uzgajati.  Na slučajevie poput ovih utiče više faktora,  od ekonomije, do  lokalnih ribara i većih kompanija, kao što su drvne. Specifične molekulske tehnike su dovele  je do bliže analiza taksonomskih veza i odnosa, što,  ako nisu jasni, može biti  jedan od faktora koji mogu dovesti do istrebljenja.

### Bosna i Hercegovina
U okviru Instituta za genetičko imženjerstvo i bioteknologiju UNSA djelujr Laboratorija za molekularnu genetiku prirodnig resurssa, koja je ostvarila značajne rezultate u identifikaciji stepena autohtonosti nekoliko životinjskih i biljnih vrsta organizama, uključujući i međupopulacijsku genetičku heterogenost po odabranjim genetičkim markerima.
U konkretiziranim projektima realizirauju se slijedeće ekspertske analize:
*genetička identifikacija matičnog jata i mlađi salmonidnih vrsta (u svrhu poribljavanja ili obnove ribljeg fonda);
*selekcija uzgoja riba (salmonidnih vrsta) primjenom molekularno-genetičkih markera;
*genetička karakterizacija BiH autohtonih sorti voća i povrća primjenom molekularno-genetičkih markera;
*genetička karakterizacija BiH autohtonih pasmina stoke primjenom molekularno-genetičkih markera;
*genetička karakterizacija BiH autohtonih vrsta šumskog drveća primjenom molekularno-genetičkih markera;
*genetička identifikacija i testiranje roditeljstva kod konja, goveda i pasa;
*molekularno-genetička analiza u svrhu determinacije čistoće i identiteta uzoraka malina.

## Implikacije 
Nova tehnologija u očuvanju genetičke raznolikosti ima mnogo implikacije za budućnost biološkog očuvanja.  Na molekulskom nivou, nove tehnologije napreduju. Neke od tih tehnika uključuju analizu minisatellita  i glavnog kompleksa histokompatibilnosti histokompatibilnosti (MHC). Ove molekulskee tehnike imaju šire efekte pojašnjenja taksonomskih odnosa, kao u prethodnom primjeru, za određivanje najboljih jedinki  da ponovno uvođenje u populaciju za oporavak,  određivanjem srodstva. Ovi efekti onda imaju  akumulativne posljedice. Očuvanje vrsta ima implikacije za ljude u ekonomskoj, socijalnoj i političkoj realnosti. U biološkom domenu, povećanje genotipske raznolikosti dokazano  pomaže oporavku ekosistema, kao što se vidi u zajednici trava koja je, zahvaljujući većoj  genotipskoj  raznolikosti, bila u stanju da se odupre ometanju  ispašom  gusaka.  Raznolikosti vrsta povećava funkcija ekosistema,  a povećanje biološke raznolikosti upotrebom novih genetičkih  tehnika konzervacije,  je širi postizanje željenih  efekata u odnosu na ranije stanje i mogućnosti. Kratka lista studija konzervatorskih genetičara uključuje:

#Filogenetičku klasifikaciju vrsta, podvrsta, geografskih rasa i populacija i mjere konzervacije filogenetske raznolikosti i jedinstvenosti;
# Prepoznavanje hibridnih vrsta, hibridizacije u prirodnim populacijama i procjenu historije i obima introgresije između vrsta;
# Poznavanje poulacijskogenetičke strukture prirodnih grupa i upravljanje populacijama, uključujući identifikaciju evolucijski  značajnih  jedinica (ESUs) i jedinica upravljanja za konzervaciju.
# Procjena genetike varijacije unutar jedne vrste ili populacije, uključujući male ili ugrožene populacije,  i procjene kao što je efektivna veličine populacije (Ne).
# Mjerenje utjecaja inbridinške i autbridinške depresije i odnosa između heterozigotnosti i mjera fitnesa.
# Dokazivanje o poremećenog  izboru partnera i reproduktivne strategije u poremećenim populacijama.
# Sudske aplikacije, posebno za kontrolu trgovine ugroženim vrstama.
# Praktične metode za praćenje i maksimiziranje genetičke raznolikosti,  tokom odgajanja u programima i planovima  ponovnog uvođenja, uključujući i matematičke modele i studije slučaja (*index case*).
# Konservacijska  pitanja koja se odnose na uvođenje genetički modificiranih organizama.
# Interakcija između zagađivača životne sredine i biologije i  očubanja zdravlja organizma, uključujući i promjene u stopama mutacija i adaptacije lokalnim promjenama u okruženju (npr. industrijski melanizam).
#Nove tehnike za neinvazivnu genotipizaciju.

## Reference
## Dodatna literatura
* Avise, John C & Hamrick James L, (eds); *Conservation Genetics* Springer 
* Frankham, Richard. “Conservation Genetics.” *Annual Review of Genetics* 29(1995):305–27 
* Frankham, Richard. “Genetics and Conservation Biology.” *Comptes Rendus Biologies* 326(2003):S22-S29
* Frankham, Richard. “Eosystem recovery enhanced by genotypic diversity.” *Heredity* 95.183(2005)
* Haig, Susan M.. “Molecular Contributions to Conservation.” *Ecology* 79.2(1998):413–25
* Wayne, Robert; Morin, Phillip. “Conservation genetics in the new molecular age.” *Front Ecol. Environment* 2.2(2004):89–97. The Ecological Society of America.
* Woodworth, Lynn; Montgomery, Margaret; Briscoe, David; Frankham, Richard. “rapid genetic deterioration in captive populations:causes and conservation implications.” *Conservation Genetics* 3(2002):277–88. Kluwer Academic Publishers
* Allendorf, F.W. and G. Luikart. 2007. Conservation and the Genetics of Populations. Wiley-Blackwell. Pp. 642.

## Vanjski linkovi
* Science
* Genetics
* Blackwell - synergy
* National Geographic
* UTM Departments
* UWYO
* PNAS 
* Science*
* CSIRO
* Captive Breeding
* ESF

Kategorija:Konzervacijska biologija
Kategorija:Primijenjena genetika
Kategorija:Populacijska genetika
Kategorija:Konzervacija bioloških rijetkosti