俗话说，人人都会排泄。所以很容易认为粪便是团结动物的阶级纽带，让它们跨越隔阂。然而，从科学上讲，这并非如此——至少对于鬣狗而言是这样。根据一项新研究，具有高低社会地位的斑鬣狗在表观遗传学上已经产生了差异，这些差异可以从它们的粪便中检测出来。换句话说：根据3月28日发表在《Communications Biology》杂志上的一项研究，生物学家可以通过粪便分析来区分高地位和低地位的鬣狗，并发现“社会地位的分子特征”。
在鬣狗社会中，有些个体支配着其他个体。由此产生的等级制度决定了动物如何互动和获取食物。高地位的鬣狗可以被看作是更受欢迎的，进行更频繁、更成功的社交互动。它们也需要付出更少的努力来进食。这项新研究表明，这些社会规范产生了深远的影响，甚至改变了动物 DNA 的表达方式。
环境如何影响基因
这些 DNA 变化以表观遗传学改变的形式出现，即基因根据环境条件表达方式的改变。在从粪便样本中提取的肠道细胞的 149 个表观遗传位点上，高地位和低地位的鬣狗表现出显著差异。在这两类动物之间，可以检测到 DNA 甲基化的一致性差异——DNA 甲基化是一个甲基基团结合到细胞内基因组的区域，并沉默某些基因的过程。
食物的可获得性、活动水平、压力、竞争或污染物暴露等因素都会引起甲基化，进而影响基因表达的变化。一旦发生表观遗传学改变，其中一些可以传递给下一代。
许多因素会影响 DNA 甲基化——其中大部分是遗传的，但也有一些是在一生中获得的。食物的可获得性、活动水平、压力、竞争或污染物暴露等因素都会引起甲基化，进而影响基因表达的变化。一旦发生表观遗传学改变，其中一些可以传递给下一代。
在 鬣狗 和 其他一些物种 中，先前的研究已经暗示社会地位可能导致表观遗传学变化。这项新研究在前人工作的基础上，通过新颖的方法在野生鬣狗群体中证实了这一现象，识别了由甲基化调节的基因，并显示了幼崽和成体都存在变化。该研究进一步增加了社会环境在动物和人类健康与生理方面发挥重要作用的证据，并在 DNA 上留下了长期的印记。
明尼苏达大学遗传学副教授克里斯托弗·福克 (Christopher Faulk) 认为这是一项“做得很好的研究”，它使用了更灵敏的技术改进了过去的工作。福克博士未参与这项新研究，但他曾参与过关于斑鬣狗 DNA 甲基化的研究，他表示，得益于遗传科学的进步以及将粪便而非血液或器官组织作为研究对象的巧妙构想，这项新研究代表了“一项令人印象深刻的技术壮举”。
他补充道：“如果我们今天重新做我们的研究，我们会完全按照这个方法来做。我认为它[使用了]出色的方法。”
社会秩序的分子痕迹
鬣狗生活在由雌性主导的群体中，这些群体在严格的社会等级制度下组织起来。地位较高的个体支配地位较低的个体，等级由母亲传给女儿。社会秩序决定了冲突如何解决，以及个体需要走多远去觅食——地位较高的动物拥有优先权获得更近的食物来源，而地位较低的鬣狗则需要更长的通勤距离。
“我们不必干扰动物。这种[方法]在野外从未尝试过……它为其他研究野生物种的研究人员开辟了广阔的前景。”
科学家们推测，正是这些在资源获取上的差异触发了表观遗传学的改变，即使是对年幼的幼崽也是如此。论文的资深作者、德国柏林莱布尼茨动物园和野生动物研究所野生动物表观遗传学负责人亚历山德拉·韦里希 (Alexandra Weyrich) 解释说，为了食物而长途跋涉的低地位母亲，与那些可以留在巢穴附近的母亲相比，陪伴和哺乳后代的时__间更少。“这是社会地位非常早期的印记，”她说。
韦里希和她的合著者们的发现支持了这一观点。生物学家收集并分析了来自 42 只不同鬣狗的新鲜粪便样本，其中包括 18 只高地位雌性和 24 只低地位雌性——包括幼崽和成体。他们从粪便中的肠道上皮细胞中提取了 DNA，并在高地位和低地位群体之间确定了 149 个甲基化差异区域。许多表观遗传学研究依赖于更具侵入性的方法，如抽血或采集组织样本。通过使用粪便，研究人员能够避免给研究对象带来压力或危险。韦里希说：“我们不必干扰动物。这种[方法]在野外从未尝试过……它为其他研究野生物种的研究人员开辟了广阔的前景。”
研究人员通过分析重点关注的许多基因与能量转化、免疫系统和肠脑沟通有关——这表明食物获取和其他地位差异对鬣狗的新陈代谢和健康产生了长期影响。他们还发现幼崽和成体都存在甲基化差异，并且在成年时出现了新的表观遗传学变化。在一系列对同一群体样本进行的补充测试中，研究作者能够仅凭甲基化特征就以 80% 的准确率确定一只鬣狗是高地位还是低地位。尽管结果引人注目，但这项研究依赖于少量相关的鬣狗样本。韦里希说：“这是一个不错的结果，但需要对其他种群进行测试”来证明这种模式。她补充道。
从鬣狗到人类
福克说，由于其细致的社会动态和行为复杂性，“野生鬣狗实际上是人类的一个极好的模型”。他进行大量的实验室小鼠表观遗传学研究，但认为鬣狗提供了不同层面的见解。“它们不受实验室或驯化的任何人工操纵。”
“野生鬣狗实际上是人类的一个极好的模型。”
大量关于人类和啮齿动物的研究表明，早年生活经历会导致表观遗传学变化。韦里希说，虽然这不是一对一的直接比较，但这项新研究“可以推断”到人类身上。她补充说：“我们必须有些谨慎”——她指出需要更多的研究，并且表观遗传压力下的确切基因区域可能不同，但该研究确实表明社会等级和资源获取对哺乳动物的基因表达具有重要影响。尽管不同物种的社会等级制度有其独特性，但如果它发生在鬣狗身上，也可能发生在人类身上。
福克说：“这项关于鬣狗的研究直接有助于我们理解人类的社会环境可能如何影响我们的健康和患病风险。”“这是一个非常有益且重要的研究方向。”
更新于 2024年3月28日 下午1:29：对一些术语进行了调整，以阐明表观遗传变化与遗传变化之间的区别，并更准确地描述鬣狗的社会结构。
