В 1959 году российские ученые начали эксперимент по выведению популяции чернобурых лисиц, отбирая и размножая лисиц, проявляющих дружелюбие по отношению к людям. Они хотели знать, могут ли они повторить адаптацию к приручению, которая, должно быть, имела место у домашних собак. Впоследствии они также вывели другую популяцию лисиц для более агрессивного поведения.
По прошествии 10 поколений небольшая часть прирученных лисиц при приближении людей проявляла собачье поведение. Со временем такое дружелюбное поведение демонстрировала все большая часть лисиц.
Теперь, после более чем 50 поколений селекционного разведения, новое исследование под руководством Корнельского университета сравнивает экспрессию генов ручных и агрессивных чернобурых лисиц в двух областях мозга, проливая свет на гены, ответственные за социальное поведение.
Исследование, опубликованное 18 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, выявило гены, которые были изменены у ручных животных в двух областях мозга, связанных с обучением и памятью.
«То, что такое радикальное изменение темперамента может быть достигнуто так быстро, поистине замечательно», - сказал Эндрю Кларк, профессор кафедры молекулярной биологии и генетики Корнеллского университета и старший соавтор статьи.
Исследовательская группа получила образцы ткани головного мозга префронтальной коры и базальных отделов переднего мозга 12 ручных и 12 агрессивных лисиц из Института цитологии и генетики в Новосибирске, Россия, где эти лисицы были выведены.
Кларк и первый автор Сюй Ван, доктор философии. Д., бывший научный сотрудник лаборатории Кларка, провел два типа генетического анализа. В одном исследовании они секвенировали РНК, вырабатываемую всеми генами, что позволило им измерить, насколько активен каждый ген. Другой тест идентифицировал разные версии генов, называемые аллелями, и измерял, как их частота менялась в популяции на протяжении поколений.
Эти анализы показали, какие мозговые пути были изменены при скрещивании ручных и агрессивных лисиц. Известно, что префронтальная кора и базальные отделы переднего мозга справляются с более высокой обработкой информации, включая социальное взаимодействие более высокого уровня. Команду особенно интересовали нейроны, классифицированные по нейротрансмиттерам (химическим веществам, передающим сигналы в мозгу), которые они выделяют: допамин, серотонин и глютамин..
Центры удовольствия в мозгу активируются дофамином, и Кларк сказал, что он ожидал, что эти дофаминергические пути будут изменены у ручных животных.
«Прирученные животные выглядят так, будто они все время в кайфе», - сказал он. «Они такие счастливые и очаровательные, что я подумал, что дофаминергический путь будет затронут. Но сигнала не было».
Однако гены, влияющие на функцию как серотонинергических, так и глутаминергических нейронов, явно подверглись воздействию отбора в сторону приручения. Эти нейроны важны для обучения и памяти.
Кроме того, анализы выявили гены, важные для функции нервного гребня, временной группы клеток, которая возникает очень рано у эмбриона. Эти клетки мигрируют, образуя многие типы взрослых клеток, в том числе те, которые определяют пигмент кожи и волос (меланоциты), периферические нервы и ткани лица. Сигналы указывают на связь с «синдромом одомашнивания» - набором дополнительных признаков - белыми пятнами на меху, более коротким носом, курчавым хвостом и висячими ушами, - которые появляются у одомашненных собак и у подобных форм других видов.
«Дарвин и многие другие с тех пор заметили, что, когда люди выбирают для одомашнивания, существует тенденция видеть реверсию этих признаков к более ювенильной форме», - сказал Кларк, добавив, что дополнительное исследование нервного гребня необходима роль в синдроме одомашнивания.
Доклад был написан в тандеме с другим похожим исследованием, недавно опубликованным в журнале Nature Ecology and Evolution (NEE), в котором участвуют многие из тех же соавторов, в том числе Кларк, Ван, Людмила Трут, содиректор Института Цитология и генетика, а также Анна Кукекова, первый автор статьи NEE и доцент кафедры зоотехники Иллинойского университета. Кукекова работала в лаборатории Трута в Новосибирске и в прошлом работала научным сотрудником в Корнеллском институте здоровья животных Бейкера.