狗是人类最忠实的朋友。但是,狗来自何方?它们有着怎样的遗传背景?去年,瑞典皮特·赛沃雷尼博士领导的研究组与中国科学院昆明动物研究所张亚平院士和博士研究生罗静合作,深入研究了狗的线粒体DNA多样性,揭开了狗的起源之谜。
中石器时代的考古学遗址的证据提示,狗可能是第一种被驯化的家养动物。遗传学、行为学和形态学的证据证明,狼是狗的祖先。然而长期以来,科学家们只能借助考古学的方法来证明狗和狼的关系。最早的狗化石证据来自于德国14000年前的一个下颌骨化石,另外一个是来源于中东大约12000年前的一个小型犬科动物骨架化石。这些考古学证据支持狗是起源于西南亚或欧洲。另一方面,狗的骨骼鉴定特征提示狗可能起源于中国的狼,由此提出了狗的东亚起源说。此外,不同品种狗在形态上极其丰富的多样性,似乎又倾向于狗起源于不同地理群体的狼的假说。
皮特·赛活雷尼和张亚平开始用另一种方法去探寻狗的起源之谜。他们选择母系遗传、进化速度快、缺乏重组的线粒体DNA作为遗传标记,第一次系统研究了来自欧洲、亚洲、非洲和北美地区的654只狗和38只欧亚大陆狼的遗传变异。他们对线粒体DNA单倍型的系统发育分析发现,存在6个狗的单倍型类群(支系A-F)。他们将就这6个类群单独进行分析。支系A中包含了3个来自于中国和蒙古的狼的单倍型,支系B包含了3个狼的单倍型,其中2个来自于东欧,1个来自于阿富汗。这似乎支持支系A起源于东亚而支系B起源于欧洲或者是西南亚。然而,狼是一种具有很强迁移能力的动物,造成地区之间狼的线粒体DNA的区别相当模糊。例如,1只沙特阿拉伯狼的序列同1只保加利亚狼的序列可以完全相同。在这种情况下,世界范围内狗的遗传变异格局将是确定狗起源的一个关键指标。
他们发现,总体上,71.3%的狗的单倍型属于支系A,95.9%狗的单倍型属于支系A、B和C。有趣的是,支系A、B、C在所有地理区域内出现的频率都十分相近,且狗的主要形态类型即大型犬和小型犬之间,在三个主要支系的构成上没有明显的差异,不是由于在不同地理区域内驯化造成的。他们又深入分析了主流支系A、B和C。如果一个原始的群体与一个由其分化而来的群体相比较,原始群体具有较多的单倍型数量和较高的核苷酸多样度。依据这样的思想,他们确定了支系A、B、C的起源地。
在支系A中,东亚地区无论在特有单倍型的数量上还是在核苷酸多样度上都显著高于其它区域的;此外,东亚具有一些变异较大的特有单倍型,而其它区域特有单倍型的变异较小。他们进而用网络法建立了支系A中单倍型之间的进化关系,有趣的是,东亚所具有的单倍型分布于网络图的各区域,而欧洲和西南亚所具有的单倍型仅分布于网络图的部分区域。相似地,在支系B中东亚所拥有的单倍型比其它区域的多,且特有单倍型也较多。支系C的变异较少,但同样呈现这种趋势。这些结果说明狗的主要线粒体DNA支系起源于东亚。
狗的不同支系的起源时间可以由每一个单倍型到祖先型单倍型的平均遗传距离和突变率大致为每百万年7.1%。狗在被驯化后会出现群体扩张,在系统树上应该表现为一个建群单倍型处于中央,新形成的单倍型呈放射状的“星状”系统发育关系。支系B、C就呈现为这种结构,表明其是一个狼的单倍型起源的。支系A相对复杂,看不出一个共同的起源中心。但在支系A中,有几个亚类群呈现星状结构,这种情况表明支系A可能是来源于几个狼的单倍型。在此基础上可估计出各支系内的平均遗传距离,并最终计算出支系ABC形成的时间应在15000年前。
中瑞科学家的研究表明狗起源于东亚,之后逐渐扩散到世界各地。狗的起源之谜,为狗的进一步遗传学奠定了基础。