本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
大约在14000年前,当人类开始驯养狗时,他们不知不觉地开始了一项至今仍在进行的遗传学实验。虽然家犬最初可能是因为它们是优秀的看门狗而被饲养在家中,但在过去几百年里,人类选择了品种,使其拥有了百科全书般的夸张特征,从扁平的脸到粗短的腿或褶皱的皮肤。
为了寻找导致腊肠犬和沙皮犬之间明显身体差异的基因,研究人员对10个纯种犬进行了首次全基因组分析。他们寻找特定于某些品种的突变,表明这些突变可能是造成品种独特外观的原因。这项研究于1月11日发表在《美国国家科学院院刊》上,研究人员通过该研究鉴定出一个与贵宾犬卷曲被毛相关的基因,以及另一个与沙皮犬皱纹相关的基因。
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“作为遗传学家,我们觉得最有趣的是表型变异,也就是外在表现,”西雅图华盛顿大学的进化生物学家,该研究的主要作者之一约书亚·阿基说。“狗可能是现存表型多样性最高的生物。”
虽然人类已经能够在不了解品种背后基因的情况下创造出各种各样的犬类品种,但了解基因变异可以揭示人类疾病中导致平行身体变化的疾病。阿基说,一个形态相似性的例子是一种罕见的人类疾病,会导致皮肤增厚和褶皱。在人类中,导致这种疾病的突变与赋予沙皮犬皱纹的基因位于同一位置。
阿基的研究重点是理解自然选择,当他接到加州大学戴维斯分校的狗遗传学家马克·内夫的电话时,他开始研究人工选择或狗的育种。内夫收集了来自275只代表10个品种的狗的基因组信息。对于每只狗,内夫都确定了21000个已知品种间存在差异的位置的核苷酸序列。
阿基、内夫及其同事使用了类似类型的统计方法来检测突变,这些突变是在自然选择过程中产生的,以找出哪些突变是狗育种的结果。研究人员鉴定了基因组的155个区域,包含1630个预测基因,这些区域显示出选择的迹象。在沙皮犬的案例中,阿基说,很容易指出导致它们皱纹的基因,因为该区域具有所有皱纹沙皮犬共有的选择特征,这在任何非皱纹沙皮犬中都找不到,并且只包含三个基因。其中一个基因已经与人类罕见的皮肤病有关。
除了似乎影响身体特征的变异外,研究人员还偶然发现了位于基因内的突变,这些基因表达参与免疫系统的蛋白质。“当你对自然种群进行这些研究[而不是人工选择的种群]时,你通常会看到这种情况,所以这有点令人惊讶,”阿基说。他补充说,选择提高免疫功能的基因可能发生在育种过程中,因为对疾病的保护有很强的选择性。
接下来,阿基计划寻找可能解释不同犬类行为的变异,例如为什么指示犬会指示猎物,而寻回犬会寻回猎物。科学家们已经通过对狗的研究获得了关于嗜睡症的见解。与身体特征一样,人类培育狗来服务于不同的功能,从放牧到狩猎。因此,像身体特征一样,已经出现了大量的犬类行为,这些行为可能与人类特征具有相似之处。