В течение почти 60 лет рыжая лиса учит ученых поведению животных. В ходе многолетнего эксперимента лисиц в Российском институте цитологии и генетики отобрали на приручаемость или агрессию, воссоздав в реальном времени процесс одомашнивания от волков до современных собак. Сегодня, с первой в истории публикацией генома лисы, ученые начнут понимать генетическую основу ручного и агрессивного поведения, что также может пролить свет на поведение человека.
«Мы очень-очень долго ждали этого инструмента», - говорит Анна Кукекова, доцент кафедры зоотехники Иллинойского университета и ведущий автор статьи. С 2002 года занимается изучением знаменитых русских лисиц.
В нашей предыдущей работе мы пытались идентифицировать области генома лисы, ответственные за ручное и агрессивное поведение, но для этих исследований требовался эталонный геном, и все, что мы могли использовать, это геном собаки. Для нас геном лисы обеспечивает гораздо лучший ресурс для генетического анализа поведения».
После секвенирования и сборки генома лисы команда обратилась к известным русским лисам, чтобы найти генетические области, отличающие прирученные, агрессивные и традиционные популяции - выращенных на ферме лисиц, предков прирученных и агрессивных популяций, но не выведенных для любой конкретной поведенческой черты.
Исследователи секвенировали геномы 10 особей из каждой популяции, затем сравнили их с полным геномом лисы и друг с другом. Три популяции различались по 103 геномным регионам, некоторые из которых, как оказалось, ответственны за приручение и агрессивное поведение.
Поиск геномных участков с таким разрешением превзошел все ожидания с нашими предыдущими инструментами. Теперь мы впервые смогли не только определить часть хромосомы, которая делает лисиц более ручными или агрессивными, но и определить конкретные гены, ответственные за это», - говорит Кукекова.
Команда сравнила 103 геномных участка с участками генома других секвенированных млекопитающих и обнаружила некоторые убедительные сходства. Например, они выявили совпадения между областями поведения у лисиц и областями, важными для одомашнивания у собак, и областью, связанной с синдромом Вильямса-Бёрена у людей, генетическим заболеванием, характеризующимся чрезвычайно общительным и дружелюбным поведением.
«Как ни странно, мы нашли область Вильямса-Бёрена у агрессивных лисиц, а не у ручных. Мы думали, что будет наоборот», - говорит Кукекова. Таинственная находка подчеркивает, сколько еще исследований необходимо, прежде чем регионы будут полностью изучены.
Но исследователи нырнули глубже. В качестве пробного запуска они отточили один ген, известный как SorCS1, который участвует в формировании, функционировании и пластичности синапсов, а также в дополнительных функциях. Хотя ранее никогда не было известно, что SorCS1 способствует социальному поведению, он был явно связан с очень специфическим поведением лисиц.
Люди-обработчики в Российском институте цитологии и генетики очень контролируемо взаимодействуют с лисами в рамках своих видеозаписей оценки поведения лисиц. Дрессировщики стоят около вольеров одну минуту, держат дверь открытой еще одну минуту, тянутся к лисе в течение третьей минуты, затем закрывают дверь и стоят возле вольера последнюю минуту. Самые ручные лисы продолжают требовать внимания человека в последнюю минуту оценки. Именно у этой группы лисиц есть вариант гена SorCS1, которого нет в агрессивной популяции.
"Мы думаем, что этот ген делает лисиц более ручными, но мы не хотим преувеличивать это - ручность не связана с каким-то одним геном. Картина определенно более сложная", - говорит Кукекова.
Статья «Сборка генома рыжей лисицы идентифицирует геномные области, связанные с ручным и агрессивным поведением», опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution. Полный список авторов: Анна Кукекова, Дженнифер Джонсон, Сюэян Сян, Шаохун Фэн, Шипин Лю, Хэйли Рандо, Анастасия Харламова, Юрий Хербек, Наталья Сердюкова, Цзыжун Сюн, Виолетта Беклемищева, Клаус-Петер Копфли, Римма Гулевич, Анастасия Владимирова, Джессика Хекман, Полина Перельман, Александр Графодатский, Стивен О'Брайен, Сюй Ван, Эндрю Кларк, Грегори Акланд, Людмила Трут и Гоцзе Чжан.
Финансирование предоставлено Национальным институтом здравоохранения, грант GM120782, USDA Federal Hatch Project 538922, грантами Российского научного фонда 16-14-10009 и 16-14-10216, Институтом цитологии и генетики СО РАН грант РАН 0324-2018-0016, гранты Исследовательского совета кампуса и Управления международных программ Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн. Проект также был поддержан Программой стратегических приоритетных исследований Китайской академии наук (грант XDB13000000).