Куры были одомашнены из азиатских джунглей около 6000 лет назад. После одомашнивания они приобрели ряд ценных для человека черт, в том числе касающихся внешнего вида, снижения агрессии и более быстрой яйцекладки, хотя неизвестно, когда и почему эти черты развились..
Теперь международная группа ученых объединила данные ДНК из археологических куриных костей со статистическим моделированием, чтобы точно определить, когда эти признаки начали расти в Европе.
Древняя ДНК позволяет нам наблюдать, как гены изменялись в прошлом, но проблема всегда заключалась в том, чтобы получить достаточно высокое временное разрешение, чтобы связать генетическую эволюцию с потенциальными причинами. Но с достаточным количеством данных и новой статистической структурой, теперь у нас есть время, достаточно точное, чтобы соотнести его с экологическими и культурными сдвигами». - говорит Лииса Лоог, первый автор исследования.
К своему удивлению, они обнаружили, что это произошло в Средневековье, около 1000 г. н.э. Любопытно, что это сильное давление отбора совпало с растущей урбанизацией и христианскими указами, которые навязывали пост и исключали четвероногих животных из меню. Могли ли средневековые религиозные правила увеличить спрос на птицу и тем самым изменить эволюцию кур?
С помощью нашего нового метода мы видим, что время селекции совпадает с увеличением количества куриных костей в археологических записях по всей Северной Европе. Интересно, что они также совпадают с некоторыми социокультурными изменениями, включая общий рост популярности христианских верований, новые религиозные правила питания и рост урбанизации (поощрение черт, которые означают, что животных можно содержать в небольших помещениях). Мы не можем сказать, какой из них был самым важным, но, скорее всего, сочетание всех этих факторов повлияло на селективное давление на европейских кур и, следовательно, на их эволюцию», - говорит автор Андерс Эрикссон.
Ученые пытались связать черты, которые отличают домашних животных от их диких сородичей, со специфическими изменениями в их геномах. Недавние исследования домашних кур выявили генетические варианты двух генов: рецептора тиреотропного гормона (TSHR) и бета-каротиндиоксигеназы 2 (BCD02), оба из которых также демонстрируют сильные сигналы отбора. Считается, что наличие двух копий формы гена TSHR приводит к потере сезонного размножения у многих домашних животных. Было показано, что у цыплят вариант этого гена обеспечивает более быструю яйцекладку, что приводит к снижению агрессии и уменьшению страха перед людьми. BCD02 влияет на пигментацию кожи у птиц, причем одна форма связана с белой или серой кожей, а другая связана с желтой кожей у сытых цыплят.
В 2014 году группа под руководством Грегера Ларсона изучила эти два гена примерно в 100 археологических образцах из Европы за последние 2200 лет. Но из-за отсутствия правильных статистических методов они не смогли количественно оценить время или силу естественного отбора.
Теперь исследовательская группа под руководством Лиизы Лоог, Андерса Эрикссона, Марка Томаса и Грегера Ларсона проанализировала ДНК древних и современных кур, используя статистический метод, который они разработали, чтобы точно определить, когда начинается отбор и насколько он силен. Они обнаружили, что отбор по гену TSHR начался примерно в 920 году нашей эры, что совпадает с увеличением потребления курицы по всей Северной Европе, как видно из археологических данных.
"Несколько независимых археологических исследований зафиксировали значительное увеличение количества куриных останков между 9-м и 12-м веками нашей эры, а также сдвиг в сторону содержания взрослых кур, предположительно для увеличения яйценоскости." сказал Марк Томас, автор исследования. «Интересно, что именно в этот период, скорее всего, начался отбор по варианту TSHR».
Есть несколько социально-экономических факторов, которые могли способствовать росту популярности мяса птицы, в том числе религиозные указы, запрещающие употребление мяса во время поста. Важно отметить, что эти указы не ограничивали кур и яйца, что могло привести к усилению селективного давления на THSR, что позволило выращивать цыплят в более тесных условиях по мере увеличения спроса на их мясо и яйца..
"Эта значительная интенсификация производства кур и яиц была связана с христианскими практиками поста, берущими начало от бенедиктинского монашеского ордена, который запрещал употребление в пищу мяса четвероногих животных во время поста, но ограничения не распространялись к птицам или яйцам. Эти диетические правила были приняты по всей Европе и применялись ко всем слоям общества примерно в 1000 году нашей эры», - сказал автор Андерс Эрикссон. «Однако увеличению производства кур также могли способствовать урбанизация, внедрение более эффективных методов ведения сельского хозяйства и более теплый климат."
Для BCDO2, гена, который играет роль в окраске ног, авторы показывают, что, хотя генетические модели совместимы с определенным уровнем селекции, генетика современных кур лучше всего объясняется как следствие викторианской практики разведения, который включал скрещивание местных европейских пород с экзотическими азиатскими курами.
Новый статистический подход авторов, который сочетает математическое моделирование с информацией о древней ДНК, предоставляет инструмент для изучения связей между генетической эволюцией домашних растений и животных и параллельными культурными изменениями в человеческих популяциях, поскольку каждая из них отреагировала на изменения естественного и искусственного селективного давления.
Мы склонны думать, что были дикие животные, а затем были домашние животные. Мы склонны игнорировать то, как давление отбора на домашние растения и животных менялось во времени в зависимости от различных предпочтений или экологических факторов. Это исследование демонстрирует насколько легко вывести черту на высокую частоту в мгновение ока эволюции, и предполагает, что просто потому, что домашняя черта повсеместна, она, возможно, не была целью отбора в самом начале процесса одомашнивания, - сказал автор Грегер Ларсон.
«Процессы и движущие механизмы, ответственные за формирование паттернов геномной изменчивости у людей и их взаимозависимых домашних растений и животных, обнаруженных сегодня, можно исследовать с помощью этого нового инструмента», - заключает первый автор Лииса Лоог..