Avaliação genética de Hereford gera enorme salto para frente

A American Hereford Association (AHA) implementou recentemente uma análise genética completamente nova e inovadora. A raça Hereford agora tem a análise genética mais sofisticada e atualizada na indústria.

A análise inclui o uso do modelo Single Step para incorporação de genômica em diferenças esperadas de progênies (DEPs), cálculo – não estimativa – de precisão de DEP e aumento da frequência de avaliações. A entrada de dados também foi alterada para diminuir o viés e melhorar a precisão das previsões genéticas. Além disso, foram adicionados dois novos DEPs de características economicamente relevantes e os índices foram atualizados.

Fundamentação para o cálculo de previsões genéticas precisas é a entrada de dados de desempenho imparciais. Portanto, a análise genética da AHA já não usa dados de desempenho enviados antes de 2001, quando os registros de desempenho total – Whole Herd Total Performance Records – TPR – foram implementados. Isso remove uma enorme quantidade de dados fenotípicos históricos, relatados seletivamente, da análise. Os dados obtidos tinham uma quantidade significativa de viés de relatório, que introduziu uma quantidade inaceitável de tendências nas previsões genéticas.

O viés de relatório e a precisão de predição genética são demonstrados quando um DEP é calculado a partir de grupos contemporâneos de tamanho igual; um contendo dados tendenciosos e os outros dados imparciais. Como a mesma quantidade de informação é utilizada para calcular o DEP de cada grupo contemporâneo, os DEPs terão a mesma precisão. No entanto, o DEP a partir dos dados imparciais será significativamente mais próximo do verdadeiro valor genético, tornando-o mais preciso.

Esta é uma grande mudança de paradigma. Até agora, as associações de raças e as empresas de análise genética mediram a qualidade de suas análises genéticas com base no tamanho de sua base de dados. No entanto, a Hereford demonstrou que a qualidade dos dados supera em muito a quantidade de dados.

A AHA tem suas previsões genéticas calculadas no ABRI (Agriculture Business Research Institute) na Austrália. Tradicionalmente, eles usavam um modelo em que todos os DEPs eram calculados simultaneamente em um modelo de traços “correlacionados”. Esta forma de calcular DEPs tornou a incorporação de genômica diretamente no modelo virtualmente impossível.

Para superar esse problema no passado, eles usaram um método de vários passos em que a genômica foi adicionada após a análise na forma de um valor de criação molecular (molecular breeding value – MBV) para cada característica. Isso teve severas limitações. Isso não utilizou plenamente as informações contidas na genômica, e as informações resultantes dos MBVs não fluíram para cima e para baixo no pedigree. Em vez disso, isso somente afetou os indivíduos genomicamente perfilados.

Para resolver esses problemas, o ABRI mudou para uma análise de um único passo. Este processo de análise utiliza o novo “BOLT” – ferramentas biométricas de linguagem aberta – software que incorpora todos os marcadores genômicos diretamente nos cálculos. O software BOLT foi desenvolvido por Bruce Golden e Dorian Garrick e sua empresa, Theta Solutions. No entanto, incluindo até 50.000 marcadores por animal na análise aumentam exponencialmente o tamanho do problema matemático para calcular as previsões genéticas. Para realizar o modelo Single Step, o ABRI combinou o BOLT com um novo hardware de última geração capaz de fazer cálculos que as pessoas só pensavam que era possível em pequenos conjuntos de dados.

A Theta Solutions tem seus clientes utilizando o hardware de Unidades de Processamento Gráfico (GPU) originalmente projetado para a indústria de jogos. Eles são um salto quântico em relação ao poder de computação em comparação com os computadores tradicionais e são relativamente baratos. Múltiplos GPUs são empilhados e depois são executados em alta tensão e água gelada.

Um exemplo do poder dessas GPUs combinadas com o software BOLT é a capacidade de resolver cálculos tradicionais de DEP em 24 minutos. Normalmente, esses cálculos demoram 24 horas. A chave é uma programação muito avançada e inovadora que permite que várias GPUs solucionem um problema simultaneamente.

O software BOLT incorpora todos os marcadores de cada animal diretamente no modelo, de forma similar à como os dados de desempenho são adicionados como o peso ao nascer. Uma grande diferença entre o modelo BOLT Single Step e o modelo adotado por outras empresas que produzem DEPs de Single Step é que BOLT pesa marcadores quanto à sua influência em uma característica e descarta marcadores que não são informativos. Isso é feito com cada iteração da matemática que calcula um DEP, que é computacionalmente intensivo.

Em última análise, o modelo Single Step de incorporar genômica melhora significativamente a precisão das previsões genéticas. O método BOLT melhora ainda mais a precisão em comparação com outras metodologias de um único passo.

As precisões de DEP sempre foram estimativas de precisão real utilizando um método BIF (Beef Improvement Federation). Eles foram estimados porque, na verdade, o cálculo deles era um problema computacional muito grande para o software e o hardware existentes. Pela primeira vez entre as raças de carne bovina na América do Norte, as precisões de Hereford serão calculadas em vez de estimadas usando o software BOLT e o hardware GPU.

A Hereford achou que as precisões estimadas do BIF tendiam a exagerar a precisão das previsões genéticas, especialmente para os animais jovens. Os produtores notarão imediatamente que as precisões calculadas são mais conservadoras do que as anteriores, mas o possível gráfico de mudanças para cada precisão será muito mais preciso e confiável.

A AHA também adicionou previsões genéticas para dois novos traços econômicos relevantes; Fertilidade de vaca sustentada e ingestão de matéria seca. A DEP de Fertilidade de Vaca Sustentada é a probabilidade de que, uma vez que uma vaca entre no rebanho aos 2 anos, ela continuará produzindo no rebanho até os 12 anos de idade. Uma vez que é uma previsão genética de probabilidade, um maior valor de DEP é mais desejável. Com a ingestão de matéria seca, é desejável uma menor ingestão, portanto, um menor valor de DEP é favorável.

Além disso, os índices da AHA foram reformulados com os seus pressupostos básicos analisados e os dois novos traços economicamente relevantes adicionados. A experiência dessas atualizações foi fornecida por Mike MacNeil da Delta G; Matt Spangler da Universidade de Nebraska e Larry Kuehn do USDA MARC.

Devido às mudanças na análise genética de Hereford, a adição de dois novos DEPs e uma atualização dos pressupostos do índice, os produtores notarão que alguns índices de animais mudarão significativamente. A maior parte dessa mudança será por causa da incorporação da fertilidade da vaca sustentada e da ingestão de matéria seca nos índices.

Stayability, ou fertilidade de vaca sustentada, é o maior direcionador de lucro único em um índice materno. Como resultado, adicionar a nova predição genética em seus índices maternos Baldy e Brahman terá um impacto significativo sobre eles. A ingestão de matéria seca também afetará esses dois índices, e será um grande direcionador de lucro no índice do terminal CHB (Certified Hereford Beef). Essa quantidade de mudança geralmente causa preocupação importante para os produtores, mas os índices atualizados são uma melhoria significativa em relação aos anteriores.

Também é novidade para a análise genética da AHA que ele será executado semanalmente em vez de 10 vezes por ano, como era feito anteriormente. Uma grande quantidade de tempo e esforço foram colocados nisso para automatizar o processo. Sob o novo sistema, o banco de dados baixará automaticamente para o ABRI semanalmente, o que desencadeará uma nova análise genética a ser executada.

Os dados serão automaticamente carregados para a AHA para revisão e lançamento semanal. O bom é que, se houver algum problema, eles podem ser resolvidos na semana seguinte. Antes, levava um mês para que os problemas fossem corrigidos.

Com essas mudanças, a Hereford agora se junta a Angus, Beefmaster, Brangus, Charolês e Santa Gertrudis na execução de um modelo de Etapa Única para a incorporação de genômica em suas previsões genéticas. Com o novo software BOLT, as previsões genéticas de Hereford devem liderar a indústria em termos de precisão.

Outras melhorias que a Hereford fez para sua análise incluem: redução de dados para remover o viés; cálculo das precisões reais de DEP; análise genética mais frequente; cálculo de previsões genéticas para dois novos traços economicamente relevantes; e índices atualizados. Tudo isso acrescenta uma quantidade significativa de mudanças para os criadores de Hereford e os clientes comerciais que usam a genética de Hereford.

Em geral, as pessoas não gostam de mudar, não importa o quão positivo isso será a longo prazo, e essas mudanças os levarão a se acostumar. Em última análise, os produtores de Hereford terão as previsões genéticas mais precisas e confiáveis sobre as quais poderão tomar decisões objetivas. Isso só pode ajudar a raça nos próximos anos e ajudará a garantir que a genética de Hereford esteja tendo um impacto positivo na indústria da carne bovina.

Fonte: Por Bob Hough, vice-presidente executivo aposentado da Red Angus Association of America e escritor freelancer, correspondente do Western Livestock Journal.