将野生动物变成宠物的基因

一项持续了60年的狐狸研究或能解释狗是如何被驯化的。
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俄罗斯驯化狐狸。Kingston Photography 提供,JAB 犬科动物教育和保护中心

一位智者曾问:“狐狸会怎么叫?” 显然,它会告诉我们一些关于犬科动物如何屈服于驯化的知识。得益于苏联时期开始的一项持续进行的育种实验的努力,研究人员对控制狐狸和其他犬科物种如何从具攻击性的猎食者转变为不介意久坐生活方式的可爱、亲人、友好的小狗的基因有了新的认识。

这项于周一发表在《自然生态与进化》杂志上的研究,始于1959年,当时一位名叫德米特里·别利亚耶夫的俄罗斯科学家决定启动一项雄心勃勃的项目,以了解狗是如何从狼演化而来并获得驯服特质的。别利亚耶夫怀疑狗的行为和态度在基因上是可遗传的。于是他决定开始培育狐狸——大量的狐狸——看看他是否能重现狼到幼崽的转变过程。

别利亚耶夫挑选了一群银狐(一种毛皮呈银色的红狐),并开始将最友好、最温顺的个体相互繁殖。在这种情况下,温顺主要指那些不攻击将手指伸入笼子的人的个体。在后续的每一代中,最温顺的动物都会相互繁殖,最终它们的后代开始主动接近人类并表现出亲昵的迹象。它们甚至开始出现驯化狗的一些标志性生物特征,比如卷曲的尾巴和耷拉的耳朵。(是的,有些人将它们当作宠物饲养。)

与此同时,别利亚耶夫和他的团队还培育了另一批银狐,它们被选育以具有攻击性和暴躁的行为,会攻击和咆哮任何靠近它们的人。四十多代之后,该项目已经产生了两个截然不同的驯服和攻击性狐狸品系。

“红狐驯化实验为我们重现狗的驯化历史和识别驯化基因提供了绝佳的机会,因为驯化本身正是通过对行为的选择来实现的,”哥本哈根大学教授、新研究的合著者张国杰说。因此,她和同事们于2010年决定对红狐基因组进行测序,以期确定哪些类型的基因对驯化最为关键。这项新研究的重点就是这两个俄罗斯狐狸群体,再加上一个代表更中性行为的群体。

张国杰及其团队生成了红狐的参考基因组,并对10只驯服狐狸、10只攻击性狐狸和10只普通狐狸的基因组进行了测序。他们确定了三个群体之间差异最大的103个遗传区域。她说,其中大部分基因与行为或免疫功能有关。大约45个区域与已知调节驯化的区域重叠,而另外30个区域已经与红狐的温顺或攻击性有关。

有一个基因特别引起了团队的极大兴趣:SorCS1,它位于一个以控制行为特征而闻名的区域。“这个基因是目前已知的受到人工选择最显著的基因之一,因为它在不同群体之间存在显著差异,”张国杰说。也许最令人着迷的是,“这个基因的功能之前已经被充分研究过,并且已被证明与许多人类行为障碍有关,”例如自闭症和阿尔茨海默氏症。一项对小鼠的近期研究发现,SorCS1 在神经信号传导中发挥作用,这可以解释为什么它会影响行为和性情。“因此,这个基因很可能在狐狸的温顺或攻击性选择中起着关键作用。”

团队通过测量近1600只狐狸对人类观察者的反应来检验这一理论,然后将它们的行为与它们携带的SorCS1基因版本进行比较,最终发现狐狸的温顺或攻击性行为或多或少与其拥有的SorCS1基因版本有关。温顺的狐狸携带一个在攻击性和普通狐狸中不存在的基因版本,而攻击性狐狸中占主导地位的另一个基因版本在其他群体中却非常罕见。

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驯化的狐狸也呈现出一些像狗一样的视觉特征。Kingston Photography 提供,JAB 犬科动物教育和保护中心

这项新研究是一个近60年项目的重要里程碑,但其结果本身不应被视为确定哪个基因或基因区域决定犬类是否能成为“好孩子”的确凿证据。“许多基因以复杂的方式相互作用来调节行为特征,”张国杰说。例如,一个在不同群体之间存在差异的遗传区域与威廉斯-贝伦综合征有关,这种综合征在人类中通常表现为极度外向和友善的性格。人们会期望这个区域出现在驯服的狐狸身上,但它反而出现在攻击性的狐狸身上。另一方面,患有威廉斯-贝伦综合征的人也会经历高度的焦虑。在狐狸身上,焦虑会加剧对人类的恐惧,从而不可避免地导致攻击性反应。追溯基因型到表型的路径通常是一个极其错综复杂的混乱过程。

此外,“识别选择信号是一项挑战性工作,因为单个基因上的信号可能非常微弱,”张国杰说。团队在深入识别和研究SorCS1方面取得了成功,但她补充说,“我们并不指望通过这种比较能够识别出所有单个基因。”

尽管如此,这些发现不仅表明不同物种的驯化行为可能通过相同的遗传机制起作用,而且行为可以在短短几代外界压力下发生根本性转变。

 

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