AVALIAÇÕES GENÉTICAS DO GIR LEITEIRO DIVERGÊNCIAS NAS PTAs ENTRE DIFERENTES PROGRAMAS DE AVALIAÇÃO E PELA INCLUSÃO DE NOVA BASE DE DADOS Ivan Luz Ledić - Médico Veterinário, M.Sc. Melhoramento Animal, D.Sc. Produção Animal
“Uma razão por que a matemática goza de especial estima sobre todas as demais ciências, é que suas leis são absolutamente certas e indiscutíveis, enquanto que as das outras são, até certo ponto, rebatíveis e com o perigo constante de ser derrotadas por fatos recém descobertos”
Albert Einsten 1. Introdução O trabalho de seleção em rebanhos leiteiros inicia-se com a criteriosa escrituração zootécnica, especialmente a mensuração da produção de leite e correta identificação de dados de genealogia ou de pedigree. As avaliações genéticas consistem no processamento das informações de genealogia, de produção, de reprodução, de características de conformação e comportamento, com o objetivo principal de se predizer o valor genético dos animais.
Deriva-se daí a Capacidade Prevista de Transmissão (PTA), que equivale à metade do valor genético dos animais avaliados naquele conjunto de dados, removendo-se da variação total da característica todos os efeitos de origem não genética, como: idade ao parto, efeito do rebanho, mérito genético dos acasalamentos (quando utiliza informações de filhas dos touros puros em vacas mestiças), época do parto (estação do ano), etc. Com isso removem-se todos esses efeitos que afetam a produção, com a finalidade de compará-las com base no julgamento do genótipo do animal, isentas dos fatores ou fenômenos de meio ambiente e/ou manejo que causam erros de estimativa e interferem nas variações observadas entre as lactações dos animais.
Por constituir-se de um procedimento com recursos algébricos complexos, a avaliação genética permite levar em conta, num único processamento, todos os efeitos identificados, sejam eles de origem genética ou não. Assim, muitas vezes os resultados encontrados ou os valores genéticos previstos podem parecer-nos surpreendentes, pela dificuldade de que se possa prevê-los, uma vez que visualizamos o processo de forma isolada, ou seja, normalmente observamos o desempenho de filha ou filhas de um touro num rebanho, de outro touro em outro rebanho e, assim, criamos certas expectativas. Não conseguimos, normalmente, ver o processo de forma conjunta, o que os sistemas de avaliação o fazem. Com o avanço observado na área de informática, as metodologias usadas para avaliação genética dos animais são cada vez mais complexas, requerendo recursos computacionais poderosos, fazendo os resultados das avaliações sejam mais precisos. As bases de dados usadas nas avaliações genéticas são normalmente muito dinâmicas, ou seja, quase que diariamente as informações são atualizadas pela inclusão de novos controles leiteiros dos animais, alguns animais parem, outros secam, outros são eliminados, há muitas vezes correção de algum erro de genealogia, etc. O correto é que estamos tratando de uma base de informações cuja análise pode, cada dia, apresentar alguma alteração e todo esse dinamismo do processo de avaliação pode provocar alterações importantes na classificação dos animais avaliados. A PTA é um índice relativo e serve para classificar os animais. Os procedimentos utilizados nas avaliações genéticas são essencialmente comparativos e os indivíduos são parte de uma população. Contudo, grupos de animais avaliados pertencentes a uma mesma raça frequentemente não compõem uma única população, ou seja, são aglomerados de indivíduos, cada um com suas particularidades. A descrição de uma população (OU DOS FILHOS DE UM TOURO) pode ser feita por meio da estatística inferencial. Com um volume de dados suficientemente grande, essa população (OU DOS FILHOS DE UM TOURO) pode ser representada por uma série de fenômenos próprios e particulares a cada uma delas, assumindo uma distribuição dita normal, o que permite construir uma curva de erros ou curva de probabilidades de Gauss. Assim, cada população de animais (OU DOS FILHOS DE UM TOURO) avaliados assume uma distribuição de freqüência específica (com média μ e desvio padrão σ próprios), resultante do registro dos valores das medidas X (por exemplo, produção de leite) na abscissa, enquanto na ordenada se assinala a freqüência f X em que o mesmo resultado ocorre (Gráfico 1).
Gráfico 1 – Na Curva de Gauss, a maioria dos dados tem distribuição em torno da média, sendo que entre μ – σ e μ + σ compreende a freqüência de 68,3% das medidas e entre μ -2σ e μ +2σ compreende 95,4 % dos resultados medidos de todos os animais.
Entretanto, para amostras ou grupos de animais distintos pode-se ter médias diferentes (Gráfico 2), causadas por diferenças de manejo e/ou genéticas.
Gráfico 2 – Curvas de distribuição de populações diferentes (OU FILHOS DE UM TOURO) cujas médias não são as mesmas Eventualmente as populações ou amostras da população (OU DOS FILHOS DE UM TOURO) podem possuir médias iguais, mas com variâncias (calculada em função dos desvios - σ) diferentes (Gráfico 3), alterando a distribuição dos animais dentro de cada população.
Gráfico 3 – Curvas de distribuição de populações (OU DOS FILHOS DE UM TOURO) com médias iguais, mas com desvios diferentes 2. A importância da conexidade Como os valores genéticos e as PTAs são obtidas comparativamente, ou seja, em relação à média, a curva de distribuição das PTAs assemelha-se à curva normal. Portanto, para se realizar comparações entre grupos distintos é condição fundamental que os animais avaliados pertençam a uma mesma população. Este requisito é chamado conexidade e permite a prática da seleção pela comparação entre indivíduos na mesma base em que foram avaliados (Figura 1).
Figura 1 – Diagrama de distribuição de touros em diferentes rebanhos para avaliação de suas filhas Os animais dos rebanhos A, B, C, D, E, F podem ser avaliados conjuntamente porque as filhas dos touros 3, 4, 5, 6, 9 e 12 fazem as ligações necessárias para se comparar e ajustar os dados. Da mesma forma, os animais dos rebanhos H, I, J têm as filhas dos touros 16 e 19 que permitem a comparação entre eles. Entretanto, os animais dos rebanhos de A até F não podem ser comparados com os animais dos rebanhos de H até J porque não existe conexidade entre eles. Portanto, o valor genético previsto, apesar de ser um número relativo, ele só pode ser usado para comparar animais conexos. 3. O modelo animal nas avaliações genéticas As avaliações genéticas identificam o valor reprodutivo dos touros essencialmente a partir de informações de suas filhas em relação às suas contemporâneas de rebanho, além de considerar as informações de todos os animais que constam em seus pedigrees (Figura 2).
Figura 2 – Estrutura de informações utilizadas para avaliar animais pelo Modelo Animal Todas as informações adicionadas à base de dados contribuem para alterar, em maior ou menor grau, os desvios de produção para determinado touro. Na avaliação pelo Modelo Animal todos os parentes afetam a predição da PTA. O nível de influência depende do grau de parentesco entre os indivíduos e do número de filhos. Filhas têm efeito maior sobre a avaliação do que qualquer outro parente, sendo responsáveis, no caso de produção de leite, por cerca de 80% de influência nessa estimativa de PTA do touro, desde que exista número adequado de progênies (Tabela 1). Tabela 1 - Influência das informações de parentes na estimativa dos Valores Genéticos
Fonte: SCHAEFFER, 1996 A confiabilidade das avaliações genéticas dos animais mede a associação entre o valor genético predito de um animal e o seu valor genético verdadeiro (Tabela 2). Depende do número de informações do animal (número de filhas ou de irmãs de dado touro ou número de lactações aferidas da vaca, etc.).
Tabela 2 – Acuraria das estimativas do Valor Genético com base em informações de parentes
Verifica-se, no caso de touros leiteiros, que as informações do indivíduo e de seu pai não existe (eles não produzem leite). Assim o que teríamos seriam as estimativas de seus Valores Genéticos com base nas avaliações de parentes (filhas, irmãs, mães, avós, etc). De qualquer forma, a progênie é o que mais contribui para que a acurária das estimativas de PTA seja alta. A distribuição dessas informações nos diferentes rebanhos também afeta essa medida de risco do valor predito. Assim, touros com grande número de filhas, bem distribuídas nos diferentes ambientes, sofrem pouca interferência nos valores de PTA pela inclusão de novos parentes ou informações de produção. NO ENTANTO, COMO AS PTAS SÃO VALORES RELATIVOS (OU COMPARATIVOS), A INCLUSÃO DE NOVOS TOUROS E/OU NOVOS ANIMAIS PARENTES, NO CONJUNTO DE DADOS DA POPULAÇÃO CONSIDERADA, PODE REDUZIR OU AUMENTAR A ESTIMATIVA DA PTA DE TOUROS AVALIADOS ANTERIORMENTE. Por outro lado, a base genética varia de acordo com o modelo estatístico empregado para a avaliação e de diversas características dos dados. A base pode se escolhida de forma arbitrária como, por exemplo, a PTA de um determinado touro; a PTA média das fêmeas nascidas em determinado ano; e outros. Ela pode ser fixa ou móvel (quando muda após determinado número de anos). E PODERIA INCLUSIVE SÓ TER NÚMEROS POSITIVOS, SE USARMOS COMO BASE A MÉDIA DAS FILHAS DO PIOR DOS TOUROS..... É importante ressaltar que filhos de animais ou em amostras diferentes de populações, existem indivíduos com bons e maus desempenhos; todavia uma amostra com média inferior a outra pode conter, apesar disso, indivíduos com medidas mais altas do que aquela de média mais elevada (Gráfico 4).
Gráfico 4 – Distribuições de frequência de produções de leite de filhas de dois touros com médias e desvios diferentes O touro A tem filhas com lactação média de produção mais baixa, de 3.000 kg, com a menor produção de leite das filhas de 50 kg e a máxima de 9.900 kg. Já o touro B tem média de produção de leite das filhas igual a 5.000 kg/lactação com a menor produção das filhas de 49 kg e a maior de 8.000 kg. Estes resultados demonstram que lactações recordes em pequeno número de filhas no caso do touro A, não são suficientes para fazer com que o touro tenha alta PTA (o que vale é a média de suas filhas). Nesse caso também, essas produções que fogem à distribuição normal (com desvio μ +2σ) são retiradas das avaliações para evitar ‘vícios’ de tratamento diferenciado. Usando informações de parentesco entre todos os animais que estão distribuídos nas diversas populações com médias e desvios diferentes, pode-se conseguir conexidade entre grupos contemporâneos e também entre gerações, por meio de genes comuns, desde que haja animais em comum representados nas diferentes populações (conforme visto na Figura 1). Assim, a conexidade permite a comparação entre animais jovens e antigos e entre amostras de populações da mesma raça. Desta forma, consegue-se um novo conjunto global dos diversos animais desses variados rebanhos e, se descreve uma nova curva de normalidade sobre uma mesma base das diversas sub amostras das populações, formando uma nova distribuição em uma única população envolvendo os diversos animais (Gráfico 5).
Gráfico 5 - Os melhores animais do conjunto de dados dos rebanhos da população ‘a’ são inferiores aos da população ‘b’, que são inferiores ao da população ‘c’, ‘d’ etc., se vistos separadamente. No conjunto global dos diversos animais desses vários rebanhos, quando existe conexidade, se consegue descrever uma nova curva de normalidade dos diversos animais desses vários rebanhos (em negro), em que os animais são redistribuídos e se calcula novamente a superioridade genética de cada animal em relação ao outro e à nova base, alterando seus valores e distribuição na nova avaliação (‘E’). Somente assim é possível utilizar informações de diferentes avaliações para se fazer comparações entre animais, porque as PTAs foram recalculadas em um mesmo conjunto de dados utilizando a mesma base para suas estimativas. 4. Avaliações genéticas no Gir Leiteiro A qualidade dos dados é a base de uma boa avaliação genética. Infelizmente, são encontradas muitas falhas na geração de dados de Zebu, em geral, e do leiteiro em particular. Desde problemas de genealogia, passando pelo controle leiteiro de apenas alguns animais superiores (controle seletivo), manejo diferenciado de contemporâneos sem a devida anotação (alimentação diferenciada, uso de hormônios, etc.), erros de aferição e anotação, etc. Mesmo que casos de ‘má fé’ sejam raros, problemas de descuido, de desconhecimento ou falta da devida orientação para se gerar dados de alta qualidade que viabilizem avaliações genéticas de elevada confiabilidade são muito freqüentes. Não tem geneticista ou estatístico, por melhor que trabalhe os dados que recebe, ou procedimento estatístico, que sejam capazes de eliminar completamente eventuais vícios ou erros das informações enviadas pelas fazendas. Portanto, a qualidade dos dados é um item que merece ser muito trabalhado com vistas a obterem estimativas de valores genéticos precisas.
AS VARIAÇÕES NOS VALORES GENÉTICOS OU NAS PTAS DE TOUROS PODEM OCORRER POR DIVERSOS MOTIVOS. Os principais são: Alteração no número de filhas e na distribuição das mesmas nos diferentes ambientes (rebanho, ano e época); Inclusão de parentes do indivíduo na base de dados; Inclusão de filhas de novos touros (melhores ou piores) na base de dados; Mudanças de genealogia por algum erro no arquivo de pedigree; Inclusão de colegas contemporâneas; Valor da estimativa de herdabilidade; etc. Como a grande maioria dos rebanhos recebe sêmen a mais de um grupo de touros, pois participam do programa por vários anos, isto faz com que todas as informações estejam conectadas ou amarradas de algum modo. Assim sendo, quando as filhas de alguns touros se sobressaem, fazendo com que a média delas seja superior à de suas colegas contemporâneas, faz com que outros touros se fazem negativos ou tenham PTAs reduzida, ou vice-versa. Como há essa conexão, esse efeito pode refletir nos touros avaliados em qualquer outro grupo, inclusive nos pertencentes aos grupos iniciais Atualmente existem duas avaliações de touros da raça Gir com resultados liberados no Brasil. O primeiro, resultante do Teste de Progênie do Programa Nacional de Melhoramento do Gir Leiteiro - PNMGL (ABCGIL/EMBRAPA Gado de Leite) e, o segundo, o Sumário de Touros (ABCZ). O Teste de Progênie do PNMGL segue um delineamento estatístico e prediz a PTA de touros jovens, cujo sêmen codificado é distribuído de forma aleatória, cuidando para garantir que os acasalamentos sejam aleatórios (não direcionados) e possibilitando conexidade total entre os diversos animais nos vários rebanhos colaboradores. Utiliza apenas a primeira lactação das filhas dos touros, sejam estas puras e/ou mestiças, para evitar tratamentos diferenciados a posterior. No caso da matriz de parentesco essa é completa, porque inclui todos os animais e Controles Leiteiros Oficiais efetuados por diversas entidades, constante do Arquivo Zootécnico Nacional, de posse da EMBRAPA Gado de Leite. O Sumário de Touros da ABCZ contempla apenas as informações do Serviço de controle leiteiro oficial efetuado pela ABCZ em rebanhos a ela associados, que participam do Programa de Melhoramento coordenado pela entidade e são avaliadas lactações apenas de animais puros. Muitos rebanhos Gir Leiteiro (cerca de 30%) não efetuam controle leiteiro pela ABCZ e assim sendo, as informações de lactação destes rebanhos não entram para o banco de dados utilizado para se realizar a avaliação genética do sumário. Além disso, como não há um pré-planejamento, não se consegue distinguir ou retirar das análises as informações dos acasalamentos dirigidas, controles seletivos e tratamentos preferenciais, os quais poderão causar ‘vícios’ nas avaliações efetuadas, alterando de alguma forma os valores das PTAs de alguns animais. Em resumo, o conjunto de dados utilizados nas diversas avaliações é desigual, com diferenças nas médias e nos desvios padrão dos rebanhos, bem como no valor da base genética, mesmo que contenham filhos em comum, de alguns touros. Esquematicamente estas diferenças encontram-se no Gráfico 6, demonstrando algumas causas das diferenças entre as PTAs dos mesmos touros nas avaliações genéticas.
Gráfico 6 – Diferentes populações, com médias e desvios diferentes, alterando a distribuição e valores de produção dos animais em cada grupo. Todos os sumários têm, assim, suas limitações, ou pela origem dos dados ou pelo tamanho da amostra. O fato é que todos eles trabalham com populações animais diferentes. Do ponto de vista técnico e prático, quando se trabalha com duas bases de dados distintas, espera-se que os valores genéticos dos touros sejam também diversos, pois são estimados em populações com animais e famílias dessemelhantes e com número de filhos por touro discrepante, etc. Boa parte dos dados de filhas de alguns touros não está geneticamente conectada e, por isso, RESULTADOS DE AVALIAÇÕES GENÉTICAS USANDO BASES DE DADOS DIFERENTES NÃO SÃO COMPARÁVEIS. Sendo assim, essas informações não são as mesmas, cada uma não sendo uma sub amostra aleatória da outra e, por certo, gerarão valores genéticos muito diferentes, podendo ser muito divergentes para certos touros. A metodologia usada em ambos, no Sumário e no Teste de Progênie, é rigorosamente a mesma e, deste modo, do lado técnico, não existe qualquer divergência ou crítica aos sumários. Ambas utilizam a mesma (modelo animal BLUP), que é moderna, robusta e completamente adequada. Muito menos nas equipes técnicocientíficas, ambas devidamente treinadas para execução das avaliações genéticas citadas. Porém, para elaboração dos mesmos, além da falta de conexão entre as bases de dados, diversos fatores podem concorrer para que os resultados das avaliações genéticas, do Sumário e do Teste de Progênie, produzam PTAs ou valores genéticos diferentes. Dentre eles, citam-se: a produção e o número das filhas de cada touro, a produção e o número de companheiras contemporâneas, a distribuição das filhas nos diversos rebanhos, a produção das mães dos diferentes touros, o sistema de manejo praticado nos rebanhos, o tamanho da base de dados, etc.
Além disso, hoje, a genômica incorporada nas avaliações do Teste de Progênie da ABCGIL, ajuda a chegar mais próximo do valor verdadeiro do touro, pois com a incorporação dos genótipos se cria a Matriz H e as Equações de Predição, que retroalimentam todo o processo de estimativa.
5 - A POLÊMICA CAUSADA PELOS RESULTADOS DO TP DO GIR LEITEIRO ABCGIL/EMBRAPA. Por vezes inversões ou mudanças de valores das PTAs de alguns animais avaliados no PNMGL pela Embrapa/Abcgil tem causado algumas dúvidas nos criadores. A avaliação genética de animais é um processo pelo qual se procura prever o valor genético dos indivíduos por meio de metodologia apropriada. Diante do que já foi exposto, ABAIXO TRECHOS DE UM ARTIGO DO PESQUISADOR DR. MARTINEZ ESCRITO EM 2006 PARA EXPLICAR TAIS ALTERAÇÕES E AINDA VÁLIDOS PARA O QUE OCORREU AGORA: Como as PTAs são valores relativos (ou comparativos), a inclusão de novos touros pode reduzir ou aumentar a PTA de touros avaliados anteriormente. Deste modo, um touro geneticamente superior em 2000, por exemplo, pode não o ser em 2006, uma vez que foram incluídos na avaliação novos touros melhores do que ele, causando redução da PTA do mesmo. Foram constatados, também, alguns animais com pedigree errado, os quais foram corrigidos. Além disso, foram incluídos novos touros em Teste, muitos dos quais entraram no topo da lista. Este é um fator que pode causar grandes alterações de classificação de touros de um ano para outro, uma vez que normalmente espera-se que os filhos sejam melhores geneticamente do que os pais e, portanto, as filhas dos novos touros ou netas dos touros mais antigos produzem desvios da produção positivos em relação às filhas de touros mais antigos. Como a grande maioria dos rebanhos recebe sêmen de mais de um grupo de touros, pois participam do programa por vários anos, isto faz com que todas as informações estejam conectadas ou amarradas de algum modo. Assim sendo, quando as filhas de alguns touros se sobressaem, fazendo com que a média delas seja superior à de suas companheiras contemporâneas, faz com que outros touros se tornam negativos ou tenham PTA reduzida.
Como há essa amarração, esse efeito pode refletir nos touros avaliados em qualquer outro grupo, inclusive nos pertencentes aos grupos iniciais. As variações de PTA e de classificação de touros observadas nas avaliações genéticas realizadas no programa, é comum ou possível de ocorrer em qualquer tipo de avaliação genética. Se compararmos as Figuras apresentadas a seguir, onde são apresentadas as PTAs de dois anos consecutivos, para os 10 touros do Teste de Progênie na raça Gir (TP) e para 10 touros americanos (USA) e, observa-se que a variação ocorrida entre duas avaliações consecutivas é normal, pela série de motivos já expostos. Todavia, as variações mais expressivas não ocorrem para todos os animais, como é o esperado. No exemplo apresentado NAS FIGURAS ABAIXO, de cerca de 160 touros americanos, 10 mostraram variações mais significativas. Isto representa apenas cerca de 6% dos animais avaliados no sumário. No nosso caso (Teste de Progênie) tivemos cerca de 10 touros de um total de 140, ou seja, cerca de 7% dos touros tiveram oscilações mais expressivas. A nosso ver, embora tenhamos número menor de observações por touro e uma variação muito maior de ambiente do que nas provas americanas, estamos certos de que as ocorrências dessas variações estão dentro da normalidade.”
6 - Conclusão O valor genético diz respeito à superioridade ou inferioridade genética de um animal em relação à base. Serve para comparar e classificar animais em relação à população em que foi calculado, auxiliando no processo de seleção e conseqüentemente, o uso dessas informações, afeta o progresso genético dos rebanhos. Como as bases de cada programa de avaliação são diferentes, assim como a estrutura dos dados, não é possível comparar os valores genéticos de animais avaliados em diferentes programas de melhoramento, especialmente para animais não conexos.