全球20多名科学家组团破解汪星人身世之谜
文/记者 李荔
近年来,高通量测序技术的产生与发展,使得在全基因组水平探讨家犬驯化的早期历史成为可能。
汪星人受到地球人的喜爱已经不是一天两天了。然而,从达尔文时代开始,人们就对狗的起源问题争论不休,这一次科学家们打算怎么解决这一“历史遗留问题”呢?据中科院昆明动物所消息,6月20日,来自世界各地的20多位科学家成立了家犬基因组研究联盟,携手破解围绕汪星人起源的谜团。
基因研究显示:汪星人祖籍在中国南方
从达尔文时代开始,人们就对狗的起源问题争论不休。在这个问题上达尔文比较悲观,他认为“大多数家养动物的起源也许会永远暖昧不明”。然而到了近代,狗的起源之谜仍是可与金字塔相媲美的一个大谜团。
“狗从哪里来?”一直以来众说纷纭。国际学界对于狗的驯化起源地说法主要有“东亚起源说”、“中亚起源说”、“欧洲起源说”和“中东起源说”。几年前,“家犬起源于中亚”这一假说提出时,曾经轰动一时。对此,中国科学院昆明动物研究所王国栋博士认为,这一假说存在两个漏洞。一是他们对于“中亚”的定义是错误的。他们的研究中家犬起源地为蒙古或是尼泊尔,而这两个国家根本就不属于中亚范畴。另外,该假说所采集的家犬样品里并没有中国南方家犬的数据,从而忽略了中国南方家犬的高度遗传多样性。
王国栋博士表示,目前对于家犬起源的研究主要来自两个方面,一个是基于DNA从分子遗传学方法进行研究,另一个基于化石从考古学方法进行研究。考古研究受到一些客观因素的限制。一是在驯化早期,家犬祖先与灰狼在形态上无显著差别,更不用说依据化石进行区分了。二是化石的保存受到自然环境限制,例如中国南方气候温暖潮湿,不利于化石的保存。三是化石在不同地方的发掘情况相差较大。因此从化石方面得到的证据非常碎片化,难以成体系。
“近年来,高通量测序技术的产生与发展,使得在全基因组水平探讨家犬驯化的早期历史成为可能。”王国栋博士说,利用高通量测序技术,科研人员可以获得更多基因组信息位点,更高的分辨率,从而得出更为可靠的结论。
早在2000年,瑞典皇家理工学院彼得·萨沃莱南找到中国科学院昆明动物研究所张亚平研究员,共同对世界范围内的家犬线粒体进行测序,并比较各地线粒体DNA多样性,发现东亚地区家犬线粒体多样性最高,且拥有最多的表型,据此提出“家犬东亚起源假说”。
“相比于之前的线粒体研究,这次我们就采用了在全球分布更广泛的家犬全基因组数据。”王国栋说,早期为了采集家犬样本,研究人员跑遍了世界的许多角落。采集到的犬类样品包括灰狼、东南亚与东北亚的土狗、尼日利亚村庄里的狗以及包括阿富汗猎犬和西伯利亚哈士奇在内的来自世界其他地方的品种犬。
全基因组数据分析结果显示,包括吉娃娃、松狮、秘鲁无毛犬在内的全世界的家犬,都起源于中国南方等东亚南部地区灰狼。
王国栋博士表示他们于2009年、2011年分别从母系遗传和父系遗传角度证明了家犬起源于中国南方。2016的他们又从全基因组的角度再次证明,这是目前证据最多最充分的假说。“唯独遗憾的就是,目前在中国南方还未发现能揭示3万多年前家犬起源的化石证据。要不然我们的研究会更有说服力。“王国栋博士如此说。
汪星人野性终结于距今约3万多年前
性情暴躁的灰狼何时蜕去了野性,变成温顺可人的家犬?
中国科学院昆明动物研究所张亚平院士提出,人类驯化动物是出于发展的需要。将野生动物驯化为家畜,这是人类发展到一个阶段十分重要的产物。除了家畜,农作物也是野生作物驯化而来的,然后人类才能从散居、狩猎转变到聚居、耕作,耕种和饲养牲畜提供稳定的食物来源,人类从而进入农业社会。
而狗又和其他家养动物不同,据推测,从狗的作用上来看,最初驯化的狗可以帮助狩猎、交通、看家,由此推断,狗可能是最先被驯化的野生动物。之后,在人类社会的发展过程中,狗又逐渐被驯化出许多其他功能。
那么,究竟狗作为人类最忠实的朋友,这份情义到底有多长?王国栋告诉记者,他们这次从58个犬科家族成员的遗传学分析,发现来自东南亚的狗比其他区域的狗具有更高的遗传多样性,和灰狼的亲缘关系最近。据此他们推断,驯化的狗应该起源于东亚南部。距今约3.3万年前,一些灰狼在人类聚居区周围“拾荒”,从而与人类保持着松散的联系,经过漫长的时间,部分灰狼被驯化,从而对人类表现出较强的依附关系,并逐渐演化成为家犬。家犬在驯化后,最初可能跟随人类一起狩猎。
不仅如此,中瑞研究团队还得出了家犬在全球的扩散路线图。王国栋说,家犬在东亚南部地区与人类共同生活了几千年后,于距今约1.5万年前开始向中东、非洲和欧洲等地迁移扩散,并在距今约1万年前左右到达欧洲地区。其后,这些迁移出亚洲的家犬群体中的一个支系又继续向东迁移,在东亚北部与当地家犬群体杂交形成了混合群体,其后随人类迁往美洲地区。
科学家眼中的汪星人“内涵十足”
为何“汪星人”值得人们大费周章去研究?对此,王国栋博士解释道,家犬不仅是人类最早驯化的动物,还是驯化物种中唯一的大型食肉目动物。并且伴随着其他家养动物的驯化,人类社会从狩猎采集社会进入到了农业社会。基于此,他们猜想家犬的驯化可能会对研究人类驯化提供一些思想上的启发。不仅如此,研究人和家犬这种跨物种间的紧密关系,能给他们进一步了解和认识人类史前的社会生活环境以及人类自身的迁徙历史提供材料参考。
“更有趣的是,在家犬这一单一物种内蕴藏了最大的多样性。”王国栋说,现在世界上有400多种形态各异、性情不同的家犬品种。这么巨大的多样性是在多长的时间内演化出来的、家犬与其祖先灰狼间的巨大的差异是如何演化出来,这些都是驯化历史上非常有趣的问题。
“当然,除此之外,还有很多有意思的问题值得去研究。”王国栋说,比如灰狼被人类驯化成家犬的过程中,具体有哪些基因发挥了作用?家犬的祖先灰狼的分布非常广泛,为何只在东亚南部被驯化成功?家犬在迁徙到各地的过程中与人类迁徙的联系是怎样的?家犬在扩散过程中,与当地的灰狼以及家犬群体间的基因交流情况是怎样的?许多古老的品种犬是如何起源的?家犬拥有非常丰富的表型多样性,这些表型的遗传基础是什么?家犬中有许多疾病表现出与人类相似的症状,其遗传基础是什么,是否与人类的疾病有相似的机理?
王国栋博士表示,“家犬进化”在2015年被《科学》杂志列为2016年科学界三个可能出现重大突破的领域之一。该领域的突破可帮助人们理解复杂性状的遗传基础和进化,为人类的演化历史提供崭新的视角,还有助于建立医学模型研究重大疾病的发生发展机理。
6月18日-20日,来自世界各地的20多位科学家成立了家犬基因组研究联盟。该联盟将联合家犬研究领域的优秀科学家进行国际合作和团队攻关,对全球不同品系的一万只家犬及野生犬科动物基因组进行大规模测序分析,全面深度探讨家犬起源与驯化、人工选择、疾病机制、医学模型等重大科学问题,未来,各国科学家将共同 “切磋技艺”,为公众揭开更多与汪星人相关的谜团。