英勇的雪橇犬巴尔托与今天的西伯利亚哈士奇有多大区别?

科学家们对这只著名幼犬的基因组进行了测序,以进一步了解现代工作犬。
Balto's taxidermy on display at the Cleveland Museum of Natural History.
1933 年,巴尔托在克利夫兰动物园去世后,它的标本被陈列在克利夫兰自然历史博物馆。克利夫兰自然历史博物馆

近一个世纪以来,巴尔托这只 雪橇犬 一直通过书籍、电影甚至 纽约中央公园的雕像 而受到人们的赞颂。1925 年,一种名为白喉的致命传染病席卷了阿拉斯加偏远的诺姆镇,巴尔托和一支雪橇犬接力队 在暴风雪中奔袭数百英里,历时六天,为小镇带来了至关重要的抗毒血清。

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巴尔托在去世 90 年后仍在帮助人们,这一次是借助它的 DNA。在一项 于 4 月 17 日在《科学》杂志上发表的研究 中,科学家们详细介绍了他们如何对巴尔托的基因组进行测序,以进一步了解 20 世纪 20 年代雪橇犬的遗传学特征,并将其与现代犬进行比较。

巴尔托由 育种者 Leonhard Seppala 在犬舍中饲养,属于一批从俄罗斯北部西伯利亚进口的小型、快速的雪橇犬。这些犬后来 被称为西伯利亚哈士奇,但该品种的现代版本,以及现代雪橇犬,与巴尔托差异很大。其他与巴尔托有共同祖先的现存犬种包括格陵兰雪橇犬、越南村犬和藏獒。

“看到像巴尔托这样的狗的进化,即使是在过去的 100 年里,也真的很有趣,”该研究的合著者、加州大学圣克鲁斯分校的博士后研究员 Katherine Moon 在一份声明中说。“巴尔托所在的种群与现代西伯利亚哈士奇不同,后者后来已经按照外形标准进行了培育,同时也与现代阿拉斯加雪橇工作犬不同。”

An archival photograph of famed sled dog Balto standing in the snow with his owner Gunnar Kasson.
1925 年,巴尔托和它的主人 Gunnar Kasson。图片来源:克利夫兰公共图书馆/摄影集。

研究团队从巴尔托 在克利夫兰自然历史博物馆的标本 中提取了 DNA 样本,以研究其遗传特征和祖先。他们发现,巴尔托仅有一部分祖先与西伯利亚哈士奇相似,而它实际上属于一个比现代品种更具遗传多样性的工作雪橇犬种群。

研究人员还发现证据表明,它的种群在遗传上比现代品种更健康。“巴尔托来自一个与现代品种不同的工作犬种群,并且适应了恶劣的条件,”共同作者、加州大学圣克鲁斯分校的进化生物学家 Beth Shapiro 在一份声明中说

为了分析巴尔托的基因组,研究团队需要将其与来自 682 个现代狼和狗的基因组数据集进行比较,以及由 Zoonomia Consortium 开发的 240 个哺乳动物基因组的排列。Zoonomia Consortium 是一个旨在寻找哺乳动物共有和特有性状的基因组基础的国际合作项目。

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Shaprio 表示,这项研究的一个关键创新之处在于能够对数百种物种的基因组进行排列,从而可以比较不同基因组中对应的位置。通过比较这些基因组,可以揭示跨物种相同的、并且在数百万年的进化过程中未发生变化的 DNA 序列。这种稳定性表明这些基因组部分很重要,而这些关键部分发生突变可能会造成特别大的危害。

A chart of the Alaskan sled dog Balto's ancestry. He common ancestry with modern Asian and Arctic canine lineages. He had no discernable wolf ancestry.
阿拉斯加雪橇犬巴尔托与现代亚洲和北极犬类拥有共同的祖先。它没有明显的狼的祖先。图片来源:Kathleen Morrill。

“一个在我们一条染色体上的基因,在另一个物种的染色体上则完全不同,” Shapiro 说。“你需要一种工具来将它们对齐,这样你才能看到这些基因组的哪些部分是相同的,哪些是不同的。否则,它们只是一堆高度分化的物种基因组。”

对巴尔托 DNA 的研究采用了这种方法来表征与现代犬相比在巴尔托身上看到的遗传变异。像巴尔托这样的工作雪橇犬种群比纯种犬“遗传上更健康”,因为它们携带的罕见且可能有害的基因变异负担较低。研究团队还识别出巴尔托基因中与组织发育相关的、蛋白质改变的、进化上受约束的变异,这可能代表有益的遗传适应。

还发现了与皮肤厚度、关节形成、协调性和体重相关的基因 变异,与格陵兰雪橇犬和狼相比,巴尔托消化淀粉的能力更强。然而,巴尔托消化淀粉食物的能力仍不如现代犬。

研究团队还能够利用巴尔托基因组中的这一遗传宝藏,比历史照片所能揭示的更详细地重建其外貌,包括毛色。 “这个项目让大家对随着更多高质量基因组可供比较而开始成为可能的事情有了初步了解,” Moon 说。“这是一个激动人心的时刻,因为这些是我们以前从未做过的事情。我感觉自己像个探险家,而巴尔托又一次走在了前面。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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