本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
俄罗斯科学家德米特里·K·别利亚耶夫可能是对狼被驯化成我们犬类伙伴的过程理解贡献最大的人。早在 12,000 年前,狗就开始在人类文化中为自己创造一个社会生态位,地点位于中东。但别利亚耶夫并没有研究狗或狼;他的研究重点是狐狸。关于狗的驯化,狐狸能告诉我们什么呢?
不同物种的驯养动物似乎有一些共同的特征:体型、毛色以及生殖周期的时间变化。它们的毛发变得卷曲;它们有耷拉的耳朵和缩短或卷曲的尾巴。甚至达尔文在《物种起源》中指出,“没有一种驯养动物在某些国家没有耷拉的耳朵。”耷拉的耳朵是一种在野外从未出现过的特征,除了大象。与它们的野生同类相比,驯养动物的行为也发生了典型的变化,例如愿意甚至渴望与人类相处。
别利亚耶夫和其他苏联时代的生物学家环顾四周,观察了驯养的狗,他们知道狗是从狼进化而来的,但他们感到困惑。他们无法弄清楚是什么机制可以解释他们在狗身上看到的解剖学、生理学和行为差异,但他们知道他们可以在孟德尔遗传原理中找到答案。然而,在当时的斯大林主义俄国,李森科主义是国家学说,生物学家无法开展必要的研究来调查这些问题。
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在 20 世纪 20 年代末和 30 年代初,一位农民出身的农学家特罗菲姆·李森科声称发明了一种新的耕作技术,可以将作物产量提高两倍甚至四倍。李森科的非法科学认为,植物的后天特性可以遗传给后代。尽管他的技术(称为春化处理)既不新颖也无效,但李森科很快在苏联共产党内步步高升。共产党官员认为,如果能够激励农民种植粮食,无论出于什么原因,这都是一种积极的转变,与早期农民为了不让粮食落入苏维埃政府手中而急于毁坏庄稼的情况相比。出于这个原因,当生物学家研究果蝇黑腹果蝇的遗传学时,李森科对党的官员的吸引力在于他能够让农民参与到一场“农业革命”中。凭借其权力地位,李森科能够将古典遗传学家与共产党对立起来。
李森科主义当然与孟德尔遗传学直接对立,后者宣称后天特性不能遗传给后代;遗传单位是基因,而不是经验。但学术科学和遗传学的缓慢工作无法为共产党提供同样的政治利益,因此根本无法与李森科的非科学竞争。遗传学被贴上了“法西斯科学”的标签,这可能是因为纳粹德国试图利用遗传学和优生学来建立一个优等民族。在 20 世纪 30 年代中期至后期,许多遗传学家被处决或被送往劳改营。1948 年,遗传学被正式宣布为伪科学,导致所有遗传学家被解雇。
正是在这种政治环境下,别利亚耶夫因坚持古典遗传学而失去了他在莫斯科中央研究实验室毛皮动物育种系的工作。然而,别利亚耶夫在 20 世纪 50 年代表面上研究动物生理学的幌子下,继续秘密研究遗传学。1959 年,在尼基塔·赫鲁晓夫上台并开始扭转共产党的科学政策后,别利亚耶夫成为俄罗斯科学院细胞学与遗传学研究所所长,直到 1985 年去世一直担任该职位。
别利亚耶夫假设,在驯养动物身上观察到的解剖学和生理学变化可能是基于行为特征选择的结果。更具体地说,他认为温顺是关键因素。动物与人类互动的意愿有多强?
别利亚耶夫想知道,选择温顺和反对攻击性是否会导致激素和神经化学变化,因为行为最终源于生物学。这些激素和化学变化可能与解剖学和生理学有关。可能是驯养狗的解剖学差异与它们选择的行为气质(温顺和低攻击性)的遗传变化有关。他认为,他可以通过尝试驯化野生狐狸来研究关于驯化的这些问题。别利亚耶夫和他的同事们选取了野生银狐(红狐的一种变种)进行繁殖,并以固有的温顺为强烈的选择标准。
从一个月大开始,并在整个幼年期每月持续进行,对狐狸进行实验员反应测试。实验员会尝试抚摸和抱起狐狸,同时给它喂食。此外,实验员还会记录狐狸是更喜欢与其他狐狸相处,还是更喜欢与人类相处。
然后,当它们达到性成熟(七到八个月)时,它们会接受最终测试,并被分配一个总体温顺评分。他们评估每只狐狸接近站在其家笼前方的实验员的倾向,以及每只狐狸在实验员试图触摸它时咬实验员的倾向。在每一代中,只有不到 20% 的个体被允许繁殖。然后,别利亚耶夫开始使用类似的方法,繁殖具有相反行为特征的狐狸品系,即恐惧和具有攻击性。为了确保温顺是遗传选择的结果,而不仅仅是与人类相处的经验,这些狐狸没有经过训练,只允许与它们的饲养员和实验员进行短暂的“时间剂量”接触。
这项对 40 多代银狐进行的育种计划的结果是一群友善的驯养狐狸。这些驯养狐狸仅根据单一选择标准进行繁殖,它们表现出在野生种群中未发现或在野生狐狸中发现但频率低得多的行为、生理和解剖学特征。这些发现如此引人注目的原因之一是,用于确定是否允许个体狐狸繁殖的标准仅仅是它们在人类接近时的反应。它们会退缩、发出嘶嘶声和咆哮声,并试图咬实验员吗?还是它们会接近人类并试图互动?
驯养的狐狸更渴望与人类相处,会发出呜咽声以引起注意,并会嗅和舔它们的饲养员。当它们高兴或兴奋时,它们会摇尾巴。(这听起来像你的宠物狗吗?)此外,它们对新的人或物体的恐惧反应降低了,它们更渴望探索新的情况。许多驯养的狐狸都有耷拉的耳朵、短或卷曲的尾巴、延长的繁殖季节、毛色变化以及头骨、下巴和牙齿形状的变化。它们也失去了“麝香狐狸的气味”。
检测到的第一个生理变化是在下丘脑-垂体-肾上腺轴中。该系统负责控制肾上腺素,肾上腺素是一种在应对压力时产生的激素,并控制与恐惧相关的反应。驯养的狐狸的肾上腺素水平明显低于它们的未驯养的同类。研究人员假设,如果狐狸不害怕人类,它们在人类周围产生的肾上腺素就会减少。这解释了狐狸的温顺,但无法解释它们改变的毛色模式。科学家最初推测,肾上腺素可能与黑色素共享生化途径,而黑色素控制着毛发中的色素生成。进一步的研究后来支持了最初的假设。
因此,选择单一行为特征——只允许最温顺、最不恐惧的个体繁殖——不仅导致了行为的变化,还导致了未直接操纵的解剖学和生理学变化。
自从别利亚耶夫开始他的银狐育种计划以来,已经过去了 50 多年,对这些狐狸的研究继续揭示驯化过程导致的基因变化,这些变化对生理学、解剖学、行为和认知产生了影响,尽管规模较小。1996 年,育种种群包含 700 个个体,但到 1999 年,它已降至 100 个。由于俄罗斯经济的现实情况以及科学研究资金短缺,为了维持研究,一些狐狸不得不被出售以获取毛皮,一些狐狸现在正在作为宠物出售。当然,驯养的狐狸不是家犬。但是,通过像狗一样在家庭中作为宠物饲养,这些狐狸可以为我们提供一种自然实验,通过这种实验,我们可以更好地理解人类与人类最好的朋友之间的古老关系。
想观看驯养狐狸和具有攻击性狐狸在人类实验员接近时的不同反应视频吗?请点击此处查看。
关于作者
杰森·G·戈德曼是南加州大学发展心理学专业的四年级博士生。他的研究重点是心智的进化和结构,以及不同的早期经验可能如何影响先天知识系统。为了研究这些问题,他对三个人群进行了研究:成年人、非人类成年动物和非人类幼年动物。对每个人群的研究都可以提出关于认知进化和发展的独特问题。他还是ResearchBlogging.org的心理学和神经科学编辑,并且是网络最佳科学写作年度选集Open Lab 2010 年版的编辑。他撰写了Thoughtful Animal博客。
别利亚耶夫和他的狐狸的图片;来源不明,但可能来自别利亚耶夫实验室。
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