Геномы волков могут помочь разрешить давнюю загадку одомашнивания собак.
Примерно 30 000-15 000 лет назад от серых волков произошли первые собаки. Когда именно, где и как произошло это грандиозное событие, доподлинно неизвестно. На протяжении десятилетий генетики и эволюционные биологи не могли прийти к единому мнению относительно этой давней загадки. Однако исследование, опубликованное 29 июня в журнале Nature, может помочь прояснить происхождение наших собачьих компаньонов.
Международная группа соавторов проанализировала 72 генома древних волков из Европы, Сибири и Северной Америки и сравнила их с современными волками, а также с современными и древними собаками. Они определили, что собаки в целом более генетически схожи с древними волками из восточной Евразии, чем собаки из западной Евразии. Кроме того, исследователи обнаружили, что древние популяции волков оставались тесно связанными на протяжении большей части последних 100 000 лет, и выявили несколько мутаций, которые, возможно, помогли виду пережить ледниковый период.
"В целом, я нахожу исследование очень интересным", - сказал в своем электронном письме Бенджамин Н. Сакс, эволюционный биолог из Калифорнийского университета в Дэвисе, который не принимал участия в исследовании. "Впечатляющая хронология древних образцов ДНК волков дает беспрецедентное окно в прошлое".
Для анализа исследователи извлекли ДНК из костей 66 древних волков и секвенировали их геномы. Команда сравнила этот генетический материал с несколькими ранее описанными геномами древних волков, а также с данными 68 современных волков, 369 современных и 33 древних собак и некоторых других представителей семейства псовых.
В целом, собаки оказались более тесно связаны с древними волками из Азии, чем из Европы, говорит Андерс Бергстрем, генетик из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне, соавтор статьи. Но, добавляет он, "мы также обнаружили, что все немного сложнее".
Собаки из Сибири, Америки, Восточной Азии и северо-восточной Европы в основном происходят от волков где-то в восточной Евразии. "Этот источник [происхождения] присутствует у всех собак, и его пик в наибольшем количестве приходится на собак из Сибири, а также Китая и Австралии", - говорит Бергстрем, называя сибирского хаски и австралийского динго в качестве примеров собак с наибольшим генетическим совпадением с восточно-евразийскими волками. Между тем, собаки с Ближнего Востока в Азии и Африке - такие как басенджи, афганская борзая и салюки - имеют до половины своих предков из популяции, родственной современным юго-западным евразийским волкам.
По словам Бергстрёма, результаты показывают, что по крайней мере две различные древние популяции волков внесли свой вклад в ДНК собак. Одно из объяснений заключается в том, что собаки были одомашнены от волков в двух разных регионах, затем встретились и размножились позже. "Но также возможно, что одомашнивание произошло только один раз, и когда собаки прибыли с востока, они смешались с местными дикими волками", - говорит Бергстрём. "Мы очень четко видим это двойное происхождение, но пока не можем сказать, представляет ли это более чем одно одомашнивание".
Ни один из древних геномов волка не является непосредственным предком ранних собак. В будущем исследователи планируют изучить геномы из большего количества мест в надежде точно определить, где впервые появились собаки.
"Хотя мы и добились некоторого прогресса в определении того, где собаки вписываются в загадку волка, мы все еще не решили вопрос о происхождении собак", - говорит Бергстрем. "Диапазон возможностей того, откуда появились собаки, все еще довольно велик".
Он и его коллеги также были удивлены тем, что отдаленные популяции волков оставались генетически похожими друг на друга на протяжении всего позднего плейстоцена, который закончился около 11 700 лет назад. "Мы думаем, что это отражает высокую степень мобильности волков в ледниковый период, и, возможно, именно это позволило им выжить, когда многие другие животные исчезли", - говорит Бергстрем. "Они смогли избежать раздробления на небольшие изолированные группы".
Кроме того, исследователи выявили несколько мутаций, которые возникли в течение последних 100 000 лет и быстро распространились по генофонду волков. Некоторые из этих мутаций появились в гене, известном как IFT88, между 40 000 и 30 000 лет назад. У людей и мышей этот ген участвует в развитии черепа и нижней челюсти. Возможно, что мутации заставили древних волков развить челюсти, которые помогли им стать более эффективными охотниками или позволили им преследовать новые источники добычи.
"Мы считаем, что этот драматический пример естественного отбора может отражать то, как волки адаптировались... во время изменения климата ледникового периода", - говорит Бергстрем. Он и его команда также выявили мутации в генах, играющих роль в обонянии, намекая на то, что волки могли улучшить свое обоняние во время ледникового периода.
Многие вопросы об эволюционной истории волков остаются нерешенными, отмечает Сакс. Древние волки из Северной Америки генетически отличались от других популяций, возможно, в результате скрещивания с койотами. По словам Сакса, понимание того, когда произошло это скрещивание, имеет "важные последствия" для демистификации эволюции красных и лесных волков в Северной Америке.
Однако, добавил он, приводимые в статье доказательства двух источников происхождения волков у современных собак соответствуют генетическим различиям, которые Сакс и его коллеги независимо друг от друга наблюдали у собак из разных частей Азии и Австралии.
"Однако, как отмечают авторы, до полного понимания истории происхождения собак еще есть дыры, которые необходимо заполнить", - заключил Сакс.
Кейт Баггали регулярно публикуется в журнале Popular Science с 2017 года. Она часто освещает вопросы природы, климата и пандемии COVID-19, но также пишет о многих других аспектах науки, включая космос, палеонтологию и здоровье. Она неравнодушна к птицам, глубоководным животным и всем видам великолепных ползучих гадов.
Ставьте палец вверх, чтобы увидеть больше статей об интересных вещах в вашей ленте!