基因时光机(下):曾几何时狗儿与人类密不可分

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文 / Joanne Shih

“从狩猎采集进入农牧产食的生活型态,在文明发展的过程中占有重要的地位,农耕让人类脱离逐水草而居的生活,进而有余力经营文化的各个层面,像是制作陶器、造字、绘画、建筑等技术继之出现于各个民族,而从许多考古遗址中,祖先用文字与图像记载着当时的生活,牲畜也被记录于其中,然而,究竟人们是先进入定居生活才开始驯养动物,还是人类与动物之间的有更悠久的历史,考古学家以基因定序分析化石中的遗传讯息,还原史前生活的原貌。”

诸多的考古证据配合分析基因序列,得知农业活动始于西元一万年前左右,同时有学者提出动物的驯化与农业发展有关联,动物考古学家利用各种定年技术以及形态学分析,推测动物与人类之间的互动模式,由于普遍认为自然界中体型小的被猎食者(prey)在生态发展的过程中,有较高的机会被人类驯养,也因此动物的体型大小为早期主要的判别准则,考古学家将此法应用于家畜、家禽以及伴侣动物,试图描绘出人与动物之间为猎食亦或是驯养关系。

考古新视野 基因定序结合传统分析

近年来随者基因体技术的发展,研究人员多了一项利器分析考古样本,结合过去的文献记载,考古学家发现在我们熟悉各种动物当中,家犬是最早与人类共同生活的动物,考古发现最早的犬化石可以追溯回三万三千年前,在西伯利亚(Siberis)阿尔泰山脉(Altai Mountains)相似于狗的犬科(canidae)动物的遗骸,而狗开始成为人类忠实伴侣的证据则出现在约西元前一万两千年到一万一千年,在以色列某处的遗址中发现与人类共同埋葬的犬只。

科学家推测家犬是由狼所演化而来,因为与狼相比,犬只较不具有攻击性,而且行为与社会认知能力都有所差异,形态学上犬只也有较小的骨骼、牙齿以及脑部,符合传统形态学的判断标准。加州大学洛杉矶分校(UCLA)生态学与演化生物学系的 Robert Wayne 博士,与芝加哥大学人类遗传学系的 John Novembre 博士共同带领的团队,从最早有人类与犬动物共存的考古遗址中取得三种狼(Canis lupus)的生物样本,同时研究澳洲野犬(Australian dingoes,又称丁格犬)以及亚洲胡狼(golden jackal)两种不同品种的犬科动物,经过一系列的分析与比对,科学家证实家犬是由狼所驯化而来,而且大约发生在一万一千年到一万六千年前,这项结论推翻了过往的认知,发现人类开始驯养动物与农业革命之间有将近六千年的差距,证实早在农业活动出现之前,人类的老祖先早已开始驯化动物,将野生动物带入人类的日常生活。

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延伸阅读:基因时光机(上):走入史前窥见人类农业革命

抽丝剥茧 藏在遗传讯息中的历史故事

何种契机让人类开始驯化犬科动物目前尚无定论,而且由狼演化为家犬的确切时间点以及地点也有众多说法,不过考古学家推测祖先最初可能捕捉野生幼狼,作为狩猎或是看守家园之用途,渐渐地选拔出特定适合与人共同生活的犬科动物,为了揭开种种谜团,科学家持续致力于相关的考古基因研究。

另一份发表于《自然(Nature)》期刊的研究分析犬与狼的基因序列,针对 36 个候选驯化基因区域(candidate domestication regions,CDRs)进行分析,CDRs 野生狼群基因中存有变异的区域,而且在驯化过程当中可能成为选拔目标基因片段,研究团队将这些片段重新进行全基因序列分析,从中识别出 380 万个基因变异处,在这些区域当中,有 19 个区域含有与脑部功能相关的基因,其中有 8 处基因掌管神经系统的发育,包含:MBP、VWC2、SMO、TLX3、CYFIP1 以及 SH3GL2,这些基因与犬科动物的行为改变有高度关联;有趣的是,科学家还发现另外有 10 个基因涉及淀粉消化以及脂肪代谢,正可能肉食性的犬科动物与人类共同生活的关键证据。

乘着基因时光机 解开对过往的好奇

具有驯化特性的基因不仅出现在狗,许多相似的研究着眼于其他产食动物,发现不同家畜家禽动物都有类似的基因变异,像是:调控猪皮毛颜色的 MC1R 基因、影响家禽季节性繁殖的 TSHR 基因,种种基因体研究应用于农牧发展史的分析,让考古学家能够更精确地描述物种的演化与迁徙,替考古学增添一笔更具有说服力的证明,也让人们更了解祖先与其他物种的互动模式,试想我们是否可以应用相似的技术,模拟并预测一万年后人类与自然万物的关系,人类将在生态环境中将扮演何种角色,而地球又将会呈现什么样貌。

延伸阅读:神秘的基因考古学(上):记载在基因密码的人类与家犬互动史

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参考资料:

1. Dogs domesticated before farming. Nature 505.7485 (2014): 589-589.
2. The genomic signature of dog domestication reveals adaptation to a starch-rich diet. Nature 495.7441 (2013): 360-364.
3. Domestication and early agriculture in the Mediterranean Basin: Origins, diffusion, and impact. Proceedings of the National Academy of Sciences 105.33 (2008): 11597-11604.

图片来源:
http://www.sciencemag.org/news/2016/04/how-did-dingo-get-australia

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