备战三冠赛的赛马育种者开始关注基因

马匹买家和育种者的顾问中最新的趋势是依赖包含“速度基因”和其他标记的算法,而不仅仅是X光和内窥镜检查

当肯塔基德比冠军在5月5日冲过终点线,面对16万欢呼雀跃的观众时,它很有可能拥有两个使其成为短跑马的基因副本。

这种所谓的“速度基因”,据几家实验室称,它决定了一匹马是喜欢短跑、马拉松还是介于两者之间的距离,这只是在纯种马精英表现的根源探索中发现的众多基因标记之一。现在,五六家商业实验室正在竞相说服纯种马育种者和买家,对这种基因和其他标记进行测试是通往三冠赛的道路。与此同时,这些公司背后的遗传学家们正在争先恐后地声称拥有运动性状的最佳标记。主要的纯种马农场正在为马匹进行基因测试,尽管有些人表示他们不确定测试结果的含义。

“我们不知道该如何看待它,”肯塔基州凡尔赛温斯达农场的总裁、首席执行官兼赛马经理埃利奥特·沃尔登说。温斯达是2010年肯塔基德比冠军超级储蓄的诞生地,占地685公顷,正在涉足基因测试。“我们不知道如何评估这些信息。我们仍在摸索中。”


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他并不是唯一一个对这些测试感到困惑的人,这些测试每匹马的费用约为500美元起。

一种假定的基因优势
Equix Biomechanics 是一家数据驱动型公司。这家位于肯塔基州列克星敦的公司在收集大量数据后,为纯种马的购买和育种提供建议,其中包括对骨骼和肌肉群的36项单独测量,以及对马步态的计算机分析。该公司由 Equix 总裁 J. Todd Stewart 运营,他之前曾在对冲基金进行统计套利,并由另一位数字专家 Gary Knapp 拥有,他也是来自金融行业的职业人士,该公司将其众多测量数据输入一个数学模型,理论上可以得出完美的马匹——一匹移动快速、高效,并且——对于那些有三冠赛愿望的人来说——有足够的耐力赢得三场比赛中最长的 2.4 公里贝尔蒙特锦标赛的马匹。2008 年肯塔基德比和普雷克内斯锦标赛的冠军大布朗,就是根据这个公式在 Knapp 位于列克星敦的蒙蒂库尔农场培育出来的。现在,该公司正在将基因图谱添加到其分析中。

Knapp 最近对其自己的一些马匹进行了基因图谱分析。“我不确定实际的相关性,”他说。“影响特定赛马相对成功的变量实在太多了,很难取一个特定的变量然后说,‘这就是关键。’”

在人们对新兴遗传领域日益增长的兴趣的同时,还有早期世纪的一些备受喜爱的传统——严重依赖血统来确定赛马的品质。位于肯塔基州米德韦的 The Genetic Edge 公司遗传学家兼伦敦大学皇家兽医学院前遗传学教授马修·宾斯说,血统仍然是马匹售价的主要预测因素。不幸的是,它对表现的预测能力较差。宾斯说,人们将血统视为遗传的替代品,“但血统和 DNA 数据之间的相关性非常差。”

要说服纯种马行业接受血统的局限性,需要一场革命。买家在决定购买哪匹马时,通常会追溯到马匹的 32 位曾曾曾祖父母。宾斯指出,平均而言,一位曾曾曾祖父母只能将其约 3% 的基因贡献给任何个体。但即使是热爱数据的 Knapp 也受到了血统的影响,他不仅将其分析追溯到五代,还追溯到第七代的 128 位祖先。

血统与基因检测
基因图谱公司认为,用基因检测取代血统传统可以为纯种马买家省钱。“速度基因”的发现者埃米琳·希尔领导着爱尔兰都柏林大学学院的马匹运动基因组学小组。她还是商业马匹遗传学实验室 Equinome 有限公司的董事长,该公司由她共同创立。她说,她的研究表明,买家总是为表现不佳的马匹支付过高的价格。她评估了 200 匹幼驹的售价,并将这些支出与这些马匹的赛道表现进行了比较。

希尔说:“当我们查看总收入时,我们发现买家为劣质马匹支付了过高的费用。”她补充说,收入的更好预测指标是马匹在 Equinome 成绩单上的排名,该成绩单根据马匹的基因组与她数据库中精英马匹的基因组的比较,将马匹分配到不同的表现类别,其中 1 类是最好的,4 类是最差的。她的信息是:如果不知道基因,即使是专家也无法区分 1 类和 4 类。“当我们进行统计时,我们发现类别比幼驹售价更能准确地预测总收入,”希尔说。“买家为 4 类马支付的价格与 1 类马一样高。这真的有点吓人。”

这个马匹常识出错的经典案例是绿色猴的故事,这是一匹英俊的栗色小马,血统优良,于 2006 年拍卖。这匹小马在拍卖前进行的快跑测试(快跑是两岁马在拍卖前进行的试跑)中进一步给买家留下了深刻印象。在佛罗里达州的那一天,竞标从 200 万美元开始。在短短八分多钟的时间里,这匹马以 1600 万美元的价格售出,这是公开拍卖中纯种马的最高价格。

它只跑了四次,从未赢得过比赛。

基因和图谱
就已发表的学术研究而言,希尔可能是从事探索马匹运动潜力秘密的遗传学家中的佼佼者。

除了在 2010 年 1 月的《公共科学图书馆》论文中发表了对“速度基因”(实际上是一种控制肌肉生长因子、肌肉生长抑制素表达的基因)的发现之外,她还发表了关于其他几个基因的研究,并正在为其中一些基因申请专利,包括肌肉生长抑制素 (MSTN)。

尽管有这个昵称,但该基因实际上并不在马跑多快方面发挥作用,而是在于它喜欢跑多远。她说,这种基因的一个版本(等位基因)的纯合子(有两个副本)的马匹——所谓的 CC 马——是短跑运动员。CC 表示这匹马在肌肉生长抑制素位点上的特定位置有两个 DNA 碱基胞嘧啶的副本。那些在该位点上对 DNA 碱基胸腺嘧啶呈纯合子(TT 马)的是耐力型选手。而那些有一个 C 和一个 T 的马匹可以出现在光谱的两侧。

她说,其他在纯种马表现中起作用的基因包括过氧化物酶体增殖物激活受体-γ 辅激活因子-1 α (PGC-1α),它参与骨骼肌对运动的适应;丙酮酸脱氢酶激酶,同工酶 4 (PDK4),参与葡萄糖调节,其表达在短跑后增加了近四倍;以及细胞色素 c 氧化酶亚基 4 同工型 2 (COX 4I2),参与呼吸。希尔表明,该基因中的单核苷酸多态性(位于基因组中,其中单个核苷酸被改变)与精英短跑赛马表现“密切相关”。

希尔对纯种马表现的评估很大程度上取决于它从哪个肌肉生长抑制素等位基因开始,她经常在马匹的肌肉生长抑制素状态下寻找表现基因。例如,她实验室的一项研究表明,PDK4(有助于葡萄糖调节)可能在纯种马的表现中发挥作用。当一项后续研究未能复制这一发现时,她决定再次查看,但这一次她根据马匹的肌肉生长抑制素等位基因对马匹进行了分类。她的发现是:PDK4等位基因只影响了那些具有长距离 TT 肌肉生长抑制素等位基因的马匹的表现。

这种方法是她的实验室独有的。在发现特定基因并发表相关论文方面,她几乎独自一人占据了这个领域。很少有其他纯种马遗传学家表示有兴趣识别单个基因。

全基因组研究
这是有原因的。位于列克星敦的 Performance Genetics 的首席遗传学家史蒂文·塔玛里埃洛说,找到一个负责赛马表现的特定基因“需要大量的工作和大量的时间”。“最终,它可能不是那么有用。”它还需要大量的资金。

相反,各公司依赖于全基因组关联研究,该研究扫描模式和相似之处。例如,塔玛里埃洛查看了数百匹马中的 65,127 个单核苷酸多态性 (SNP),其中一半是精英赛事的获胜者。在那次搜索中,他发现了 12 个与最佳马匹相关的 SNP。这些 SNP 是 Performance Genetics 进行的任何测试的基础;它会查看每匹受测马匹在这 12 个位置上拥有哪些等位基因。马匹与冠军的共同点越多,其得分就越高。

至于“速度基因”,同样是纽约州宾厄姆顿大学生物学副教授的塔玛里埃洛驳斥了希尔赋予它的重要性。“我们发现了其他三个位置,对于区分短跑运动员和长跑运动员也非常重要。”别把它当成速度的指标。“我拥有两匹短跑运动员。我知道他们有 CC 多态性,而且他们很糟糕。它与马的等级无关,”他说。

列克星敦 LifeLine Labs 的医学博士兼首席执行官 Dav Doodnauth 也使用全基因组关联研究来生成他的“飞马图谱”。这位内科专家说,肌肉生长抑制素在他的分析中只起次要作用。“我认为,基因组中不一定有一个区域会告诉你关于表现的一切,”Doodnauth 说。人类的运动表现涉及大约 220 个基因的相互作用;这种情况在马匹中可能也是如此。“肌肉生长抑制素标记只是我们研究的一小部分标记,”他指出。

The Genetic Edge 的宾斯在希尔发表关于肌肉生长抑制素发现的研究论文大约一年后,也发表了一篇声称拥有该发现的研究论文,他说,他公司测试的 10 位左右肯塔基德比冠军中,有一半具有肌肉生长抑制素基因短跑版本的两个副本。一匹马具有该基因耐力版本的两个副本,其余的每种版本都有一个副本。(他不会说哪个冠军拥有哪个组合。)他的分析是:“速度基因”不是德比胜利的唯一决定因素。“我认为,如果你把你的育种计划建立在一个基因上,你就会陷入困境,”他说。

宾斯说,研究马匹的体格和姿势也不会揭示基因告诉你的内容。“你看不到这些标记,”他补充说。“世界上最好的观察者也看不到这些标记。”

其他“银弹”
如果说裸露的基因组概念对一些育种者和买家很有吸引力,那么对于那些已经看到其他技术成为最新事物的人来说,这令人担忧。

“每个人都在寻找灵丹妙药,”莱克星顿寄售公司 Four Star Sales 的管理合伙人 Kerry Cauthen 说。他认为自己的工作介于马匹买家和卖家的中间人以及苏富比的绘画鉴定师之间。他以前也见过所谓的灵丹妙药。其中两个例子:在 1990 年代,买家开始要求对他们考虑购买的任何马匹进行 X 光检查。 Cauthen 说,虽然在某些情况下这是一种有用的工具,但在另一些情况下,它导致买家不必要地将动物排除在考虑范围之外。例如,当 X 光显示马匹的跗关节(相当于我们人类的脚踝,位于马匹的后腿上)患有骨软骨炎或软骨裂开时,买家就会失去兴趣,而好马的价值也会降低。“这直接导致了销售额的暴跌。这匹马现在的价值只有它原来价值的四分之一或一半,”Cauthen 说。但骨软骨炎在幼年动物中很常见,而且后来的证据表明,它通常对马匹的训练和表现没有影响。

买家同样也迷恋于对马匹的上呼吸道进行内窥镜检查,以寻找可能阻碍气流的咽和喉部异常。 Cauthen 说,任何低于最高内窥镜等级的检查结果都会吓跑买家。之后,莱克星顿 Rood and Riddle Equine Hospital 的兽医 Scott Pierce 研究了 800 多匹马的内窥镜评分与后续比赛表现之间的相关性。在 2001 年美国马科医师协会会议上发表的一篇论文中,Pierce 表明只有最低的内窥镜评分会损害表现,而中等评分的马匹表现不佳的可能性并不比获得最高评分的马匹高。

专有数据
对于 Cauthen 来说,评估任何测试,包括基因检测,最终都取决于数据。他希望看到一些数据。“给我看看你的结果。给我看看你能够根据你的数据前瞻性地选择获胜者,”他说。

大多数公司都毫不掩饰地将 Cauthen 寻找的表现数据保留在自己手中。由 Equine Analysis Systems (EAS) 拥有的 The Genetic Edge 将基因检测添加到一系列其他性能指标中,包括运动分析、代谢特征测试、呼吸测试和心脏测试。 EAS 的管理所有者、兽医 David Lambert 表示,这些测试加在一起,引导他的客户繁殖或购买了 27 匹肯塔基德比参赛马,其中包括两匹德比冠军、两匹年度最佳马匹、两匹迪拜世界杯冠军,以及 60 多匹分级赛冠军。

但是,无法验证 EquineAnalysis System Inc. 选择的冠军马匹的说法。他的客户身份不明。而且没有人谈论那些没有获胜的马匹。

Doug Cauthen 是一位纯种马经理,他帮助人们就他们的马匹做出决策。自从他担任 WinStar 的农场总裁兼首席执行官以来,他就一直在使用基因检测。 Cauthen 是寄售人 Kerry Cauthen 和 Steve Cauthen 的兄弟,Steve Cauthen 在 1978 年骑着 Affirmed 赢得了三冠王。

对于 Doug Cauthen 来说,采用基因检测仅仅是为了跟上新兴技术。“我认为它有它的道理,”Cauthen 说。“这是一个随着时间推移会变得更好的工具。你应该对此持开放态度。它绝不能成为主要决策,因为这些是动物,主要决策必须是它们的外观和行为。但它可以提供帮助,并且它正在不断发展。”

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