Тысячи геномов выявили гены дикого волка в ДНК большинства собак

Собаки были первыми видами, которых приручил человек, и они были постоянной частью человеческой жизни на протяжении тысячелетий. Одомашненные виды — это растения и животные, которые эволюционировали, чтобы жить рядом с людьми, обеспечивая почти всю нашу пищу и множество других преимуществ. Собаки обеспечивают защиту, помощь на охоте, общение, транспорт и даже шерсть для плетения одеял.

Собаки произошли от серых волков, но ученые спорят, где, когда и сколько раз собаки были одомашнены. Древние данные ДНК позволяют предположить, что одомашнивание произошло дважды. в Восточной и Западной Евразиипрежде чем группы в конечном итоге смешались. Эта смешанная популяция была предком всех современных собак.

Молекулярные часы Анализ ДНК сотен современных и древних собак предполагает, что они были одомашнены примерно 20 000–22 000 лет назад, когда большие ледниковые щиты покрывали большую часть Евразии и Северной Америки. первая собака, обнаруженная в археологических записях — щенок возрастом 14 000 лет, найденный в Бонн-Оберкасселе, Германия, но он может быть трудно сказать по костям было ли животное ранней домашней собакой или диким волком.

Несмотря на общую историю собак и волков, ученые долгое время считали, что эти два вида редко спариваются и рождают гибридное потомство. Как биолог-эволюционист и молекулярный антрополог которые изучают домашние растения и животных, мы хотели взять новый взгляд на гибридизацию собаки и волка это действительно было так необычно.

Небольшое скрещивание в дикой природе

Собаки не совсем произошли от современных волков. Скорее, собаки и волки, живущие сегодня, произошли от общей древней популяции волков, которая жила рядом с шерстистыми мамонтами и пещерными медведями.

У большинства одомашненных видов часто существуют четкие и документированные закономерности потока генов между животными, живущими рядом с людьми, и их дикими собратьями. Там, где места обитания диких и домашних животных пересекаются, они могут скрещиваться друг с другом, производя гибридное потомство. В этих случаях гены диких животных включаются в генетическую вариацию одомашненной популяции.

Например, свиньи были одомашнены на Ближнем Востоке более 10 000 лет назад. Но когда первые фермеры привезли их в Европу, они так часто скрещивались с местными дикими кабанами, что почти все их ближневосточная ДНК была заменена. Подобные закономерности можно увидеть у находящихся под угрозой исчезновения диких анатолийских и кипрских муфлонов, наличие которых, как обнаружили исследователи, высокая доля ДНК домашних овец в их геномах. Чаще всего можно найти свидетельства того, что дикие и домашние животные скрещивались во времени и имели общий генетический материал.

То, что волки и собаки не демонстрируют такой типичный образец, удивляет, поскольку они живут в перекрывающихся ареалах и могут свободно скрещиваться.

Однако поведение собак и волков совершенно разное: волки обычно организованы вокруг семейной структуры, а собаки полагаются на людей. Гибридизация действительно происходит, как правило, тогда, когда деятельность человека, такая как вторжение в среду обитания и охота, нарушает динамику стаи, заставляя волчиц действовать самостоятельно и размножаться с собаками-самцами. Люди намеренно разводили несколько «волчьих собак» гибридные типы в 20 веке, но они считаются исключением.

Небольшое, но заметное волчье происхождение

Чтобы выяснить, какой на самом деле был поток генов между собаками и волками после одомашнивания, мы проанализировали 2693 ранее опубликованных геномаиспользуя массивные общедоступные наборы данных.

Среди них 146 древних собак и волков возрастом около 100 000 лет. Мы также изучили 1872 современные собаки, в том числе золотистых ретриверов, чихуахуа, маламутов, басенджи и другие известные породы, а также более необычные породы со всего мира, такие как Кавказская овчарка и Шведская овчарка.

Наконец, мы включили геномы примерно 300 «деревенских собак». Это не домашние животные, а свободноживущие животные, жизнь которых зависит от тесной связи с окружающей средой человека.

Мы проследили эволюционную историю всех этих псовых, изучая материнские линии через их митохондриальные геномы и отцовские линии через Y-хромосомы. Мы использовали высокочувствительные вычислительные методы, чтобы изучить поведение собак и волков. ядерные геномы – то есть генетический материал, содержащийся в ядрах их клеток.

Мы обнаружили присутствие генов дикого волка в большинстве геномов собак и присутствие генов собаки примерно в половине геномов дикого волка. Признак волка был небольшим, но он присутствовал в виде крошечных, почти незаметных участков непрерывной волчьей ДНК в хромосомах собак. Около двух третей породных собак в нашей выборке имели волчьи гены в результате скрещивания, произошедшего в среднем примерно 800 поколений назад.

Хотя наши результаты показали, что более крупные рабочие собаки, такие как ездовые собаки и крупные собаки-охранники, которые защищают домашний скот, как правило, имеют больше волчьего происхождения, эти закономерности не универсальны. У некоторых крупных пород, таких как сенбернар, полностью отсутствует волчья ДНК, но крошечный чихуахуа сохраняет обнаруживаемое волчье происхождение на уровне 0,2% своего генома. Терьеры и гончие обычно попадают в нижнюю часть спектра волчьих генов.

Мы были удивлены тем, что каждая протестированная нами деревенская собака имела в геноме фрагменты ДНК волка. Почему это так? Деревенские собаки — свободноживущие животные, составляющие около половины собак в мире. Их жизнь может быть труднойс малой продолжительностью жизни и высокой детской смертностью. Деревенские собаки также связаны с патогенными заболеваниями, включая бешенство и чуму собак, что делает их проблемой общественного здравоохранения.

Чаще, чем предполагалось случайно, участки волчьей ДНК, которые мы обнаружили в геномах деревенских собак, содержали гены, связанные с обонятельными рецепторами. Мы предполагаем, что обонятельные способности, находящиеся под влиянием генов волка, возможно, помогли этим свободноживущим собакам выжить в суровых и нестабильных условиях.

Переплетение собак и волков

Поскольку собаки произошли от волков, вся ДНК собак изначально является ДНК волка. Поэтому, когда мы говорим о небольших кусочках волчьей ДНК в геномах собак, мы имеем в виду не тот первоначальный генофонд волков, который существовал на протяжении последних 20 000 лет, а скорее свидетельства того, что собаки и волки продолжают скрещиваться гораздо позже во времени.

Гибрид волка и собаки с одним из родителей каждого вида будет нести 50% ДНК собаки и 50% ДНК волка. Если бы этот гибрид затем жил и спаривался с собаками, его потомство на 25% было бы волком, и так далее, пока мы не увидим лишь небольшие фрагменты ДНК волка.

Ситуация аналогична той, что наблюдается в геномах человека: около полумиллиона лет назад неандертальцы и люди имели общего предка. Однако неандертальцы и наш вид, Мудрый человектакже перекрывались и скрещивались в Евразии всего несколько тысяч поколений назад, незадолго до исчезновения неандертальцев. Ученые могут обнаружить небольшие фрагменты ДНК неандертальцев у большинства ныне живущих людей точно так же мы можем видеть волчьи гены у большинства собак.

Наше исследование подтверждает ранее существовавшее мнение о том, что гибридизация между собаками и волками встречается редко; взаимодействия между этими двумя видами действительно имеют видимые генетические следы. Гибридизация со свободно бродящими собаками считается угрозой усилиям по сохранению находящихся под угрозой исчезновения волков, в том числе иберийский, итальянский и Гималайский волки. Однако есть также свидетельства того, что смешение собаки и волка может привести к генетические преимущества волкам, поскольку они адаптируются к окружающей среде, которая все больше формируется людьми.

Хотя собаки эволюционировали как спутники человека, волки стали для них генетической линией жизни. Когда собаки столкнулись с эволюционными проблемами, такими как как выжить в суровом климатесобирать еду на улицах или охранять домашний скот, похоже, они смогли использовать волчье происхождение как часть своего эволюционного набора для выживания.

Эта статья переиздана с Разговорнекоммерческая независимая новостная организация, предоставляющая вам факты и заслуживающий доверия анализ, которые помогут вам разобраться в нашем сложном мире. Его написал: Одри Т. Лин, Смитсоновский институт и Логан Кисты, Смитсоновский институт

Читать далее:

Авторы не работают, не консультируют, не владеют акциями и не получают финансирования от какой-либо компании или организации, которым будет полезна эта статья, и не раскрыли никакой соответствующей принадлежности, кроме своей научной должности.