Degenerace při chovu Australských ovčáků (AUO)

Degenerace při chovu Australských ovčáků

---

Název simulace: Degenerace při chovu Australských ovčáků (AOU)

Autor: Michaela Herianová

Modelovací nástroj: NetLogo

Popis modelu: Australský ovčák je plemeno, které poslední dobou stoupá v oblibě. Nicméně oproti klasikám jako jsou například labradoři nebo němečtí ovčáci, je počet chovatelů relativně malý. U každého rozmnožování psů se preferuje uchovnění dle určitých pravidel, nicméně u AUO to platí dvojnásob. Tito psi mohou často trpět epilepsií a dalšími nemocemi, které jsou pro toto plemeno typické (oční vady, kloubní onemocnění, hluchota a třeba i alergie). U psa s průkazem původu se riziko některých onemocnění výrazně sníží, nebo dokonce úplně vyloučí díky testování. Proto je u tohoto psa množení bez pravidel a testování velmi kritizované.

Na základě testování jedinců se dá vypočítat pravděpodobnost jednotlivých onemocnění v rámci další generace/generací. Kromě testů se dá u psů již podle procenta bílé barvy vypočítávat pravděpodobnost určitých onemocnění v případné další generace. Proto se takzvaným „nestandardům“ (psům kteří neprojdou určitým počtem testů) zakazuje dále rozmnožovat a doporučuje se kastrace. Stále ale existují určité parametry, které se u uchovnění nehlídají a další generace ohrožují. V takovém případě je na svědomí chovatele, jestli takového psa nakryje a zvýší riziko onemocnění u dalších generací.

Na základě testů a rodinné příslušnosti jsou stanovena přísná pravidla, kdo s kým se může křížit. Pro obnovení silných genů si občas nechají chovatelé dovézt psa na nakrytí ze zahraničí.

Ne každé nakrytí je úspěšné a také počet zdravých štěňat se značně liší.

Ne každý páníček svého psa uchovní, což do jisté míry ovlivní budoucnost chovů. Naopak spousta lidí chce ty nejlepší psy „jen tak pro rodinu“, a tím pádem takový jedinec již nemá šanci přispět svými kvalitními geny.

Vzhledem k tomu, že poptávka v tomto roce výrazně začala převyšovat nabídku, začalo se více objevovat „bezpapírové“ množení, díky čemuž se rodí například slepá nebo hluchá štěňata

Metoda

K vytvoření simulace bylo použito nástroje NetLogo, který z pravidla slouží k vytváření multiagentních simulací. Jedná se o ideální nástroj pro simulaci přírodních úkazů a dovoloje celkem dobře sledovat vývoj situace. Nicméně tento model je poměrně složitý a náročný, a to i přes to, že se stále jedná o zjednodušenou podobu zkoumané reality.

Detaily modelu

Data

Jedna z částí vytváření modelu, která si vyžádala minimálně stejný čas jako samotná implementace, byla příprava dat. Data se sice nacházela na internetu, ale nikde nebyla v takové podobě, aby z nich mohl model pohodlně načíst potřebné informace. Příprava dat tedy obnášela vytvoření souboru .csv, který obsahoval informace o jednotlivých psech. Obsahují název chovné stanice, jméno psa, pohlaví, rok narození, zbarvení, matku, otce, gen CEA, gen PRA, gen HSF, gen MDR. Nula znázorňuje, že je pes zdravý, jednička, že je pes přenašeč, dvojka, že je pes nemocný a pomlčka, že pes nebyl testován.

• CEA je gen ovlivňující oční vady.
• PRA je gen ovlivňující atrofii očí.
• HSF je gen ovlivňující šedý zákal. Vzniká zde neléčitelná slepota.
• MDR je gen ovlivňující rezistenci na určité typy léků.

Ukázka dat:

Agenty

Tato simulace má dva agenty:

• Chovatel: neboli chovná stanice, je ten jednodušší z obou agentů. Jeho jedinou vlastností je název, který slouží jen k počáteční orientaci při načítání dat. Chovatel je spojen se svými psy a pro účely simulace je neměnný. V reálném chovu chovné stanice vznikají a zanikají, ale pro tuto simulaci samotné parametry chovné stanice důležité nejsou a proto je tento fakt zanedbán a počet chovných stanic zůstává konstantní.

• Pes: nejdůležitější prvek celé simulace. Vzhledem k tomu, že vývoj AOU je závislý na velkém množství parametrů, byly vybrány ty nejdůležitější, což jsou zároveň i ty o kterých jsou přístupná data. Jsou to tedy jednak základní: pohlaví a věk, pak vlastnosti důležité pro uchovnění: předkové do 4. generace, geny nesoucí informaci o onemocnění (CEA, PRA, HSF a MDR) a v poslední řadě vlastnosti umožňující rychlejší zpracování list možných nápadníků u fen, chovatel, zda se jedná o štěně či nikoli.

Metody modelu

• Metoda pro nastavení: v této metodě se nastavují globální proměnné, mimo jiné i aktuální rok a měsíc, kdy simulace v této době se získanými daty začíná. Dále je volána metoda načtení souboru a přednastavují se zde nápadníci pro aktuálně chovné feny. Také se plánují první štěňata.

• Metoda pro spuštění: tato metoda zařizuje každý měsíc rození nových štěňat. Také se zde kontroluje stav konce roku.

• Metoda pro čtení souboru: jedna ze stěžejních metod simulace, která umožňuje načtení většího množství dat - v aktuálním případě 200 psů. Díky ní je simulace rozšiřitelná na jakýkoli - Netlogem zvládnutelný - počet psů na počátku chovu. Zde se ze souboru .csv načítají data o konkrétních psech a nastavují se za jejich pomoci startovací agenty.

• Nastavení chovatele - ze souboru: přejímá data ze souboru, kontroluje jestli stanice ještě neexistuje a když ne, nastavuje jednotlivé vlastnosti - jméno, polohu, tvar a velikost.

• Nastavení psa - ze souboru: zde se nastaví všechny vlastnosti, které jsme mohli vyčíst ze souboru a pes se propojí se svou chovnou stanicí.

• Porovnávání rodokmenů: metody na toto téma jsou v modelu 3. První z nich přejímá příbuzné dvou jedinců a porovnává, zda jsou po č generace příbuzní či nikoli. Další dvě fungují zvlášť pro nové feny a psy, kdy je potřeba nastavit a obnovit listy nápadníků u fen.

• Plánování štěňat: plánování štěňat je jednoduchá metoda, která náhodně zvolí, u kterých fen budou majitele plánovat krytí (podle dat je to zhruba 1/3) a dále feny náhodně rozdělí do měsíců, kdy štěňata porodí. Simuluje tak různost hárání fen.

• Krytí: samotné krytí mají na starosti čtyři metody. První metoda rozlišuje které feny jsou tento měsíc určeny mít štěňata a kolik majitelů je nezodpovědných a neřeší celkový zdravotní stav svých psů. Podle vstupních parametrů zadaných uživatelem rozděluje pak feny, které budou mít ideálního psa na krytí a které už tak ideálního mít nebudou. K tomu slouží metody zodpovědné a nezodpovědné krytí. Je zde také množení, které simuluje nakrytí psů bez jakýchkoli pravidel. Protože při množení se nejedná o psy z chovných stanic, generují se tak psy zcela náhodně a štěňata tak mohou být ve velkém počtu nestandardní nebo dokonce nemocná.

• Genetické výpočty: genetické výpočty zajišťují dvě metody. Jedna se zabývá vyloženě barvou, která u tohoto plemene hodně prozrazuje. Vypočítává jakou pravděpodobnost má štěně na získání té oné barvy podle barev rodičů a předem daných pravděpodobností. Druhá metoda se zabývá geny, které ukazují na určité nemoci. Opět je zde počítána pravděpodobnost dědičnosti. Ve všech případech se jedná o autozomálně recesivní onemocnění, tudíž jsou výpočty u všech genů stejné a mohla se tak použít pro všechny jedna metoda.

• Narození štěněte: tato metoda je velice podobná nastavení psa. Nejedná se však o načítání z textových řetězců, ale o generování genů po rodičích. Zde se využívají výše popsané metody o genetických výpočtech. Štěně je vžy navázáno na chovatelskou stanici matky - stejně jako v reálném světě.

• Pes ze zahraničí: protože tato simulace nezahrnuje psy ze zahraničí, je proto v tomto modelu vytvořena speciální metoda, která tyto psy generuje. Protože zahraniční psy jsou vybíráni důsledně, je zde generována jen ta nejlepší genetická výbava.

• Nový rok: zde se jedná o nastavování měsíce ledna a dalšího roku. Dále se zkoumá věk psů, ti starší se vyřazují z chovu a hledá se za ně náhrada mezi štěňaty. Ostatní štěňata odchází od chovatelů k novým majitelům, kteří ale již dále s chovatelskými stanicemi nemají nic společného.

Průběh simulace

Jednotlivé kroky simulace jsou "krokovány" pomocí takzvaných ticků. Tato simulace je nastavena tak, že jeden tick představuje jeden měsíc skutečného času. Uživatel může nastavovat počet nezodpovědných chovatelů, počet množitelů i počet dovezených psů ze zahraničí. Po spuštění simulace může pozorovat přibývání štěňat u chovných stanic a v případě nastavení množitelů i přibývání štěňat, které nejsou s žádnou stanicí vázána. Na grafech je pak vidět, jak se na těchto parametrech odráží zdraví štěňat, kolik štěňat se rodí nestandardních a kolik nemocných. Počet nestandardních nemocných štěňat simuluje počet psů, kteří jen velice obtížně hledají svého majitele, jelikož trpí často závažnými nemocemi jako jsou hluchota nebo slepota.

Vstupní parametry modelu

Jak již bylo řečeno, vstupními parametry jsou počet nezodpovědných chovatelů, počet množitelů i počet dovezených psů ze zahraničí. Všechny tyto parametry velice ovlivňují kvalitu chovů v reálném světě.

Shrnutí a výsledky

Během vytváření simulace přinesl model různá překvapení a spojitosti. Největším překvapením bylo, že počet nezodpovědných chovatelů nemá přílišný vliv na kvalitu chovných psů. Je to hlavně z toho důvodu, že nezodpovědní chovatelé sice mohou produkovat nemocná štěňata, nicméně ta si pak v chovu rozhodně nenechávají a raději se poohlédnou po nějakém zdravějším. A přesně tento lidský faktor dokázala tato simulace zprostředkovat.
Dále bylo překvapením, že pokud by se brali v úvahu jen fakta jako je barva a hlavní geny nesoucí dědičnou informaci o nemocech. Mohlo by se podařit za několik desítek let z chovu nemoci dokonce úplně vymýtit. Nicméně v reálném světě zde hrají roli pro uchovnění i další faktory jako je například povaha psa, jeho sportovní výkony, celkový vzhled, ... které v této zjednodušující simulaci nebyly zahrnuty.
Na simulaci je hezky vidět vliv množitelů, při jejich zvýšeném počtu stoupá i počet nestandardních a nemocných psů. Naopak při zvyšování počtu psů ze zahraničí se počty nemocných štěňat prudce snižují. Samozřejmě že nestandardní štěňata se rodí stále. Ty se nicméně rodí s nějakou pravděpodobností za jakýchkoli podmínek. Nejedná se ale o štěňata nemocná a tak je o ně u lidí s nechovatelskými ambicemi stále zájem.

Obrázky modelu

Pohled na uživatelské rozhraní

Na obrázku grafy se štěňaty reagují na změnu vstupních dat, a to konkrétně zvýšení počtu množitelů.

Kód

Ke zdrojovému kódu je nutné vždy stáhnout i data, tak aby byla ve stejné složce. Proto zde kód nevkládám samotný - bez dat nebude fungovat.

Zdrojový kód simulace je zde: File:Herm10 simulace.zip Data pro simulaci jsou zde:

Zdoje

Primárním zdrojem byla stránka AussieWorld, která obsahuje informace o samotném plemeni, ale také detailní informace o chovech, štěňatech, nemocech, ... Obsahuje také roční statistiky ze kterých jsem vycházela například při modelování náhody u rození nestandardních štěňat. Dále jsem pak využívala stránky zabývající se genetikou.

"AussieWorld". Stránka o plemeni Australský ovčák a záznamy o chovných psech v ČR.
"GENOMIA". Stránka genetické laboratoře.
"WikiSkripta". Autosomálně recesivní dědičnost.