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遗传研究揭示马匹驯化喜与忧

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发表于 2015-1-4 14:42:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
从执行精确表演的利皮萨马到受过训练的齐头并进的赛马、再到拉车的克莱兹代尔马,今天的马都是约5500年前的亚洲大草原野马繁殖的后代。近日,对两匹古老公马和母马的基因组学分析揭示了驯养过程如何改变马的基因,从而产生今天美丽与健壮的马,但同时也留下了它们性格上的缺陷及其祖先不存在的健康问题。

通过对古今马匹基因进行对比,一队研究人员对驯养前后的马有了更进一步的了解,他们可以区分那些赋予现代马速度、力气与学习能力以及决定它们皮毛纹路的基因。论文主要作者、丹麦哥本哈根自然历史博物馆遗传学家Ludovic Orlando说,这项近日发表于《美国国家科学院院刊》的研究还揭示了数千年近亲交配的遗传影响。“现代马比过去的野马积累了更多有害的基因突变。”他说。

过去,遗传学家没办法对比驯养对马的基因的影响,因为缺乏生活在野外的亲戚作为其野马祖先的代表。(来自蒙古的普氏野马曾被认为可以代表驯化前的野马,但是近期研究人员怀疑它们不是现代马的直系祖先,而且它缺乏揭示马基因历史的多样性。)

为了得到史前马的基因样本,研究人员需要追溯到适宜的时间段。该文章共同作者、加州大学分子学家Beth Shapiro前往西伯利亚收集永久冻土中保存的动物遗迹残骸,包括一匹公马和母马的骨头,通过碳同位素年代分析检测到它们分别来自于1.6万年前和4.3万年前。Shapiro和Orlando分别在各自的实验室梳理了这些骨头的高质量测序结果。他们对比了这些古老基因和5种现代马以及一头驴和普氏野马的基因。和推测的一样,普氏野马被证明是一种与现代马时间距离稍远的表亲,而不是家养马的直系祖先。

为了区分那些驯化期间被改变的基因,Orlando的研究团队寻找了古代马中存在多样性但经过自然选择在现代马中仅剩一种或两种表现形式的基因。研究人员建立了一个包括肌肉、关节、平衡和协调发育在内的125个基因的保守目录。心脏系统和新陈代谢系统发育需要的多种基因也发生了改变,同样与行为、恐惧反应以及学习等相关联的基因也发生了改变。Orlando表示,这与古代人选择更加温顺、驯服的马的预期相一致。

在各种案例中,人类似乎在自然选择出现变化的基础上重新做出了选择。比如,赋予现代赛马的优势同样出现在古代马的等位基因中,还有多种决定马身高的ZFAT基因。

但有时人类驯化过程也会青睐一些不常见的基因。比如并未在任何一匹古代马中检测到的与阿拉伯马的脸型相关的基因以及与各种马毛颜色相关的基因。“我喜欢这项研究的一点是它直击人类选择的核心:我们确实对马毛颜色和罕见的特征非常痴迷。”英国牛津大学进化生物学家Greger Larson说。

这种迷恋如今在那些“豹斑马”——白色皮毛上长着黑色斑点的马中依旧依稀可见,比如产于美国西部的骑用马阿帕卢萨马。近期发表在英国《皇家学会哲学学报》的另外一篇古代DNA研究的文章表明,古代一些养马人钟爱这种稀有的毛发:对土耳其一个铜器时代早期遗址中的马骨基因分析显示,豹斑等位基因当时十分罕见。但是铜器时代的繁殖也传播了一种恼人的基因缺陷。遗传了父母双方等位基因副本的马患有夜盲症,这让它们有些拘谨和害羞,在黑暗中尤其如此。

驯化还付出了其他隐性代价。一种与肌肉强度相关的明显经过选择的基因可能导致马出现疾病。付出这些代价是为了制造出人类理想的特征,养马人会让同类马交配,这种繁殖形式使自然选择很难清除掉负面的突变,让坏特征与人类喜爱的特征一起传承下来。

该研究团队扫描了古代马和现代马一些特殊位点的基因变化,这些位点的基因突变通常是有害的,或者对于哺乳动物来说甚至是致命的。驯化的马比古代马核苷酸位点的有害突变基因多得多。

Larson与其他研究人员指出,人类育种或许并非近亲繁殖数量增多的唯一源头。气候变化或世界上小群落马群活动也可能会导致近亲繁殖。无论哪种原因,每一位养马人都知道尽管马美丽健壮,但又极为脆弱。现在,他们终于知道了其背后原因。(中国科学报)
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