从基因上看人与狗的万年纠葛
狗是人类的朋友,但很少有人知道的是,这两个物种的共同祖先要追溯到9000万年前,在那之后便各自朝着不同的道路各自演化。但是近万年来,人类和狗都进行着频繁的互动, 这种互动改变了两个物种的生活环境,也改变了狗的种群表型和遗传组成。
近日, 英国弗朗西斯克里克研究所的研究人员在【Science】杂志上报道一项研究,利用来自欧亚大陆的27个古老的狗基因组,追溯到了11000年前。解决了狗的驯化(domestication)是一次还是多次发生、狗的迁徙和适应是否与人类的适应相结合、以及狗是如何与它们的野生近亲—狼互动的。
旧石器时代, 狼在欧亚大陆搜寻狩猎者和采集者的残羹剩饭,这已在化石记录中得到相关证据。但考古记录中并没有在旧石器时代发现狗的化石,虽然研究表明狗很可能是从狼群演化而来的 , 然而目前狗起源的确切时间和地理位置仍然不得而知。根据已有的遗传数据分析表明,狗和狼的分化约发生在25000到40000年前,这为狗的驯化提供了最早的可能日期。
多项分析表明, 狗是在约20000年前被驯化的,大约是在末次冰盛期(Last Glacial Maximum, LGM)左右(末次冰盛期是指最近的一次冰期中,气候最为寒冷、冰川规模达到最大的时期)。 如果这个观点成立,狗的驯化就要早于其他新石器时代动物,如绵羊、猪和牛,甚至可能对它们的驯化起到了促进作用。
值得注意的是, 许多驯化都是在多个当地野生种群中独立发生的 ,例如有证据表明猪在小亚细亚半岛和中国都被驯化过。然而,对于狗来说,则有所不同。 狗和现代欧亚灰狼都来自于单谱系, 也就是说,任何一只狗在基因上与另一只狗的亲缘关系都要比与狼的亲缘关系更为密切;并且单谱系分析表明,狗单一起源于一个可能已经灭绝的狼谱系。
11000年前,狗的遗传多样化谱系就已经在全世界传播,但它们是如何传播的目前还不得知。尽管人类活动对此可能有一定贡献,但在末次冰盛期的人类迁移可能还不够广泛,因此无法完全解释这一模式。更可能的是,狗的遗传谱系可以在群体之间发生交换,也可以在半野生状态下自主传播。随后的的10000年里, 多样化的狗谱系在世界范围内频繁的发生交换 。
此外,研究通过比较了人类和狗种群历史的量化指标,发现人类种群间的遗传关系在很大程度上与欧亚大陆和美洲的近缘狗种群之间的遗传关系相匹配,这表明狗与人之间的运动模式是相关的。例如,大约一半的欧洲狗的祖先来自旧石器时代的西欧亚大陆,另一半来自亚洲西南部;同样,现代欧洲人是新石器时代前的狩猎采集者和来自小亚细亚半岛的新石器时代农民的混合体。
然而,狗与人的遗传相关性也不总是完全匹配。
例如,对比新石器时代的伊朗和铜石并用时代(新石器时代和旧石器时代的过渡期)的伊朗,发现当地人类仍然存在,但当地狗已经被地中海东部的狗所取代;相反,在新石器时代的德国和爱尔兰,安纳托利亚后裔的农民似乎从当地人那里领养了狗。
除了共享迁徙路径外, 狗和人类的进化适应路径也是平行的,即狗和人类存在趋同进化(convergent evolution)。例如, 人类比黑猩猩的唾液淀粉酶拷贝数更多,这可能是由于在人类耕作之前就已经开始消耗淀粉的缘故;同样,大多数狗比狼的胰淀粉酶(AMYB2)拷贝数更多,这可能有助于淀粉在新环境中的水解。
研究表明,在过去7000年里,狗在史前欧亚大陆也对富含淀粉的农业食物的依赖性增加,淀粉酶拷贝数也进一步增加,这表明狗与人存在趋同进化现象;同样,最近一项关于北极雪橇犬的研究报告了它们脂肪酸代谢基因中的遗传适应性特征,与它们的主人因纽特人类似,即他们在相同的代谢途径中携带适应性变化,可能是对北极高脂肪饮食有利。
狗和狼的演化分支链分开之后,偶尔也会出现杂交现象 。
例如,有研究表明,在北美一个编码黑色皮毛颜色的等位基因从狗传给狼,在最近的研究中也得到了确认,同时认为伊比利亚狼在基因上更接近于欧洲狗而不是亚洲狗,而蒙古狼更接近于亚洲狗。但基因流向是从狼到狗,从狗到狼,还是双向的?
正常来说,在基因上,狼应该更像那些像狼一样的杂交狗,但研究者并没发现相关模式的证据。具体来说,来自中国新疆的一只狼与所有的狗(过去和现在)的进化距离都相等,这表明基因流主要是单向的从狗到狼流动。这可能与狼或狗的行为或种群数量的不对称有关,这也使得研究者对狼基因渗入(introgression)的特征分布产生兴趣。如果说种群数量不对称是导致狼基因渗入的原因,那么可以想象在农业出现后这种渗入现象会加剧,那么对欧亚大陆早期狗及其近亲化石的基因分析可能有助于解决长期以来围绕狗驯化起源的争论。
回答 | 吴越
制版 | 启萌之星
参考文献:
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