对于世界各地的小型犬来说,这是一个重大新闻:研究人员发现了一种将小型犬品种联系起来的纽带,从吉娃娃到博美犬再到北京犬,它们都共享同一种生长激素基因的变体,这种激素称为胰岛素样生长因子1 (IGF1)。一个研究小组收集了来自数千只犬的DNA样本,这些犬代表了 100 多个品种,目的是寻找在各种形状和大小的犬类中共同的遗传因素。研究人员报告说,事实证明,小型犬都有一段DNA似乎会抑制IGF1基因,从而阻碍它们的生长。
据美国养犬俱乐部称,犬类的大小差异比任何其他陆地动物都大,仅在美国就有 155 个品种。然而,这项新发现表明,体型差异巨大的玩具贵宾犬和巨大的圣伯纳犬之间可能只有相对较少的基因差异。美国国家人类基因组研究所的遗传学家伊莱恩·奥斯特兰德 (Elaine Ostrander) 领导了这项新研究,她说:“当你观察它们的外观时,你会被它们惊人的变异程度所震撼。你只是预期它会是一个更复杂的故事。”
犹他大学的一个团队一直在分析葡萄牙水犬的细微遗传差异,这种犬的体重范围为 25 到 75 磅。研究人员观察到,该品种中体型较小的成员在犬类 15 号染色体上靠近IGF1基因的位置有一段相同的DNA片段。IGF1 蛋白对于包括小鼠和人类在内的哺乳动物的生长至关重要,因此奥斯特兰德的研究小组和其他合作者开始从其他品种收集DNA,以查看它们是否也具有相同的基因变异。
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奥斯特兰德说,研究人员在犬展、犬公园以及服从性和敏捷性比赛中采集了狗狗的脸颊拭子和血液样本——任何可以找到狗狗的地方。他们最终获得了来自 143 个品种的 3241 只狗的样本,这些狗的大小范围从 2 公斤(4 磅)的吉娃娃到 82 公斤(180 磅)的獒犬不等。
利用一系列遗传标记,奥斯特兰德实验室的研究员内森·萨特(也是一只名为“麦迪”的巧克力色拉布拉多犬的主人)将目标锁定在IGF1附近的一小段区域,该区域存在十几种略有不同的形式。
奥斯特兰德说:“我们在小型犬的所有犬只中都发现了一个非常特殊的标记。” 该小组在本周的《科学》杂志上报告说,在来自 14 个品种的 549 只平均体重小于 9 公斤(20 磅)的狗中,有 510 只携带了相同形式的IGF1。在体重超过 31 公斤(68 磅)的犬只中,只有不到 10% 的犬只拥有相同的变异;相反,它们中的大多数都具有其他两种变异中的一种。
奥斯特兰德说:“这对我们来说真的很令人惊奇,因为它告诉我们这个基因真的是一个主调节器。” 她说,小型犬品种的变异可能抑制了IGF1和其他导致大型犬品种生长的基因,并补充说小型犬血液中的IGF1较少。
她说,这并不意味着饲养员可以通过将小型IGF1变异替换为另一种变异来创造出 200 磅的吉娃娃,因为多种基因共同作用来塑造一个品种的特征,包括其大小。研究人员报告说,一些较小的犬具有在较大品种中发现的IGF1变异,反之亦然。例如,罗威纳犬携带小型犬品种的变异。
奥斯特兰德说,只有少数基因足以决定体型等特征是合理的,因为所有犬种都属于同一物种,Canis familiaris,而且大多数是在过去三个世纪形成的。
奥斯特兰德说,通过识别其他犬类控制体型以及腿长和头部形状等特征的基因,研究人员可能会更多地了解人类及其最好的朋友的生长及其疾病(尤其是癌症)。她指出,患有某些形式的IGF1的人更容易患前列腺癌。“我们还不知道它能做什么。”
研究人员表示,由于他们研究的一些品种相对无关,IGF1可能在犬类体型中发挥了很长时间的作用。家犬至少在 15000 年前起源于灰狼。研究小组在俄罗斯东部发现了 14000 至 15000 年前类似大丹犬的犬类遗骸。来自中东和欧洲的遗骸,可追溯到 10000 至 12000 年前,与小型梗犬相似,这向研究人员表明,小型品种变异的原始版本早在那时就已存在。