努力 60 年,俄罗斯科学家绘制首张详细的赤狐 DNA 图谱

近 60 年来,西伯利亚的科学家们一直在驯养银狐(赤狐在野生自然条件下的毛色突变种),试图重复出几千年前的驯化过程,而如今他们终于编纂出了第一份赤“基因指南书”——即基因组。这项等待许久的基因研究不仅探索了狐狸的 DNA,同时也揭示了发生在深受人们喜爱的猫与狗驯化过程中的基因变化。该研究团队于 8 月 6 日将研究结果线上发表在《Nature Ecology & Evolution》上。

图丨作为驯养成果之一,图中这只银毛赤狐的行为已经非常接近家养犬了

新西伯利亚俄罗斯科学院的细胞及遗传研究所(Institute of Cytology and Genetics of the Russian Academy of Sciences,Novosibirsk)的研究者们将两批狐分别向更加温顺或对人攻击性更强的方向驯养(详见 ScienceNews 5/13/17 期,29 页)。一只名为 Rif 的雄性银狐来自于一只凶猛雌狐和一只温顺雄狐的爱情结晶,我们将其基因组作为该类群全体的参考。

伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)的遗传学家 Anna Kukekova 则与其同事一起,对 30 只狐狸的 DNA 进行了不那么详细的检查:以 10 只为一组,这 3 组狐分别来自温顺组、攻击组以及未受驯养过的“传统组”。

图丨在俄罗斯的一项长期研究中,一组银狐被往强攻击性的方向驯化

加州大学戴维斯分析分校(UCD)兽医学院的犬科进化遗传学家 Ben Sacks 表示,这些基因组数据可谓无比宝贵,不仅对研究驯化过程、行为模式和种群基因来说非常有价值,甚至对于研究人类疾病(如自闭症之类的精神疾病)也很有意义。这能让曾经不可能的研究都变得有可能。

驯化组的狐狸比起传统或攻击组的狐狸更加温顺,因此研究者们想靶定决定狐狸温顺化的关键基因,因为这些基因与宠物犬等家养动物中的驯化基因很可能正是同一批。尽管 Kukekova 与同事们尚未找出准确的基因变化,他们的确在温顺组与攻击组狐狸基因中找到了 103 处不同的突变区域,部分区域中存在多个基因微调。

在美国 Bethesda 的国立人类基因组研究所,兼任癌症遗传学与比较基因组分部主任的遗传学家 Elaine Ostrander 表示:要缩小突变基因的筛查范围还需要更多研究,然而该结果是重要的起步。这好比放大地图一样。

“在你进入目标房子前,你要找到准确的街道;而找到准确的街道需要进入正确的城市、州等等,”她说道,“很高兴他们已经找到正确的城市了,如今需要的是找到准确的地址。”据 Ostrander 表示,这 103 个区域为未来的研究提供了线索。

Kukekova 解释道,在这 103 个区域中,许多基因参与了脑的发育。例如,研究者们发现一个名为 SorCS1 的基因常见于更友好的狐狸。在人类中,该基因的类似基因与自闭症或精神分裂症密切相关。这些类似基因编码了脑细胞化学信息传递,决定了狐狸们是倾向于与人类接触还是更倾向于“老死不相往来”。根据研究结果,他们在61% 的温顺狐狸中发现了 SorCS1 基因,在攻击性狐狸中则未发现。

图丨一些驯养后的狐狸非常友好,以至于人们将它们养作宠物

其他的差异基因还包括脑细胞中谷氨酸信使分子通路相关的基因(详见 ScienceNews 5/15/13 期)。这些基因变化同样发生在驯化的狗、猫和兔中。

纽约石溪大学的进化遗传学家 Krishna Veeramah 表示,在不同家养物种研究中发现相同的突变基因这一结果,着实给了研究者们信心。由于银狐研究历时较长、数据量较大,这确实是一项真正的挑战;而在银狐中找到同样的基因“无疑是鼓舞人心的,它们极有可能就是参与驯化过程的真正基因”。