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乡村犬DNA显示出由驯化引起的遗传变化
2019-06-04 14:21   来源: 丁香通  点击次数: 关键词: 干细胞 基因变异 胚胎

狗是在数万年前由狼驯化而来的——尽管在基因水平上,狗和狼的区别究竟是什么还不清楚。《BMC生物学》上一项新研究的作者阿曼达•彭德尔顿和杰弗里•基德解释了他们如何利用新的基因组技术以及乡村狗来解决这个问题。

几千年来,狗一直是人类最好的朋友,早在农业出现之前就形成了这种关系。家养动物,包括狗,都有一系列独特的特征,使它们有别于野生祖先。

毛的颜色和质地的变化,耳朵的形状,尾巴的长度和弯曲度,眼睛的颜色,面部结构的变化是狗和狼的一些区别特征。然而,最重要的区别是行为。几千年前,狗是由狼驯化而来的,随着时间的推移,狼变成了对人类越来越友好的动物,把曾经的野生动物变成了今天的家养狗。

随着现代基因组技术的出现,已经有许多方法被用来寻找使狼变成狗的精确基因变化。

乡村狗是帮助我们理解狗的进化的基本遗传资源

我们最近参与了一项研究,该研究使用了生活在人类中间的古代狗的DNA,以解决与狗驯化时间相关的突出问题。古老的DNA技术是一个基因时间机器,允许研究人员直接看到过去存在的基因变异。

当我们评估三个欧洲狗的基因构成从新石器时代(5和七千岁),我们发现了一件令人惊奇的事情:尽管遗传学表明这三个样本显然是狗,他们把野生狼序列在基因组的许多地方表明是与驯化相关的。

为了解释这个难题,我们在BMC生物学杂志上发表了一篇新文章,我们转向了乡村狗,它们代表了地球上绝大多数的狗。这些狗是半野生的,在我们的街道和城市里游荡,主要靠人类的垃圾生存,但最重要的是,它们是驯养的。

事实上,这些狗和我们今天最喜欢的品种狗是同一祖先的后代,自人类驯化以来,它们很可能一直与人类生活在一起或接近人类,驯化时间大约在4万年前。自由放养的乡村狗是丰富的遗传资源,让科学家们得以一窥基因多样性的全貌,以及作为一只狗的真正含义。

许多狗的特性是由神经嵴决定的

狗的外貌和行为方式在很大程度上是由它们作为胚胎的早期发育决定的。当小狗出生的时候,它们的外表和行为已经和小狼不一样了。

这些变化反映了胚胎发育过程中复杂和复杂过程的结果,涉及到许多具有独特用途的细胞的运动和协调。几年前,一组研究人员注意到,家养动物的不同表型可以用神经嵴细胞的差异来解释。神经嵴细胞是一种干细胞,从它们的起始位置开始,沿着既定的路线,从脊髓到达它们的最终目的地。

在所有脊椎动物中,神经嵴细胞在定义多种组织的形式和功能方面发挥着重要作用,这些组织包括大部分头骨、面部、软骨组织(如狗那臭名昭著的迷人的耷拉着的耳朵),甚至皮肤和皮毛的色素沉着。除了改变外表,这些细胞最终还会促进大脑、神经系统和肾上腺系统的发育,而这些都能影响行为。

在这些最终的身体位置中,神经嵴细胞的数量或活性的变化可以随后改变相应特征的大小、形状或表达水平。

关于驯化,狗和狼的基因组能告诉我们什么?

通过比较乡村犬和狼的遗传多样性,我们确定了246个可能在驯化过程中被改变的基因组区域。通过使用乡村狗,我们能够发现现存的狗和新石器时代的古代样本之间的共同历史事件,这表明我们发现了与驯化过程相关的变化。

有趣的是,这些变化是在发育中狗的关键功能基因附近发现的,包括许多与神经嵴、神经系统功能和昼夜节律相关的基因。这些发现为驯化相关的基因变化提供了线索,并支持了神经嵴细胞功能变化在这一过程中所起的假设作用。

驯化过程的具体细节仍是个谜,但研究人员可以将考古学证据与基因组中观察到的模式联系起来,以帮助评估可能的理论。有一种说法认为,在古代,狼生活在早期人类居住地附近,因为它们被垃圾或被猎杀动物的残骸所吸引。随着时间的推移,一些狼对人类的恐惧可能会减少,因为它们可能在获取食物方面取得了更大的成功。

在这个被称为“自我驯化”的渐进过程中,研究人员假设,参与神经嵴通路的基因正在缓慢变化,导致了与野狼相关的一系列不同外观,并在狗的基因组中留下了我们今天可以检测到的特征。在某种程度上,人类开始积极参与驯化这些“不那么野性”的狼,它们很可能已经在这一过程中走在了前面,其他的身体特征可能还伴随着行为的变化。

关于人类何时直接参与这一过程仍存在争议,但相关的形态和行为变化可以迅速发生,就像在选择育种银狐中发现的那样。

解开狼是什么时候变成狗的谜团,这种现象是如何发生的,为什么会发生,以及驯化过程是如何影响现代狗的,这不仅有助于我们了解我们毛茸茸的伙伴的历史,还有助于我们识别可能对狗的发育和行为起关键作用的基因。随着更多的古代狗和狼的样本被发现和分析,我们可能很快就能回答关于狗是如何形成的许多遗留问题。

编辑: dxy_uzsbvxje

 

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