史前化石揭示狗的起源和群体历史

狗是第一个被驯化的动物,可能起源于与人类发生了密切接触的灰狼。不过,狗的起源仍有很多争议。虽然已经有不少这方面的研究,但绝大部分研究是基于现代的狗和灰狼进行溯祖,有些问题依旧未能解决。

化石 DNA 是研究起源问题非常好的材料。不过,众所周知,在古代化石中测出全基因组序列是一件很困难的事情。以前只有 6 个化石样本的全基因组序列被发表出来,而这样的样本量对群体历史研究来说远远不够。

10月30日,弗朗西斯·克里克研究院 Pontus Skoglund 实验室,维也纳大学 Ron Pinhasi 实验室和牛津大学 Greger Larson 实验室在 Science 上联合发表了《Origins and genetic legacy of prehistoric dogs》。文章第一作者为 Pontus Skoglund 实验室博后 Anders Bergström 和伦敦大学玛丽王后学院高级讲师 Laurent Frantz。

这项研究对来自世界各地的 27 只古代狗化石进行了全基因组测序,用古代狗的基因组跟现代狗比较。古代化石DNA的样本数量上有了飞跃。


化石采集地和历史(图片版权归原作者)

为了研究古代和现代狗的群体结构,这项研究对 f4-statistics 矩阵进行 PCA。F4-statistics 用来衡量衡量不同群体间的基因漂变(genetic drift),具体计算可以参考 Admixture, Population Structure, and F-Statistics 这篇文章(doi: 10.1534/genetics.115.183913)。PC 1 将欧亚大陆的东西部狗划分出来,而 PC 2 将南北方向的狗划分出来(欧洲到非洲)。


f4-statistics PCA 揭示群体结构

文章对五个主要的祖先群体进行了建模,测试了多达135,285个可能的混合图模型模拟结果显示,所有五个祖先谱系(新石器时代黎凡特,中石器时代的卡累利阿,中石器时代的贝加尔湖,古代北美和新几内亚唱歌狗)在 10.9 ka 以前就存在,甚至可能追溯到 11.6 ka。


祖先群体的混合图和年代推断

在检测基因流的时候发现,狗与灰狼间的基因流很大程度上是单向传播的,并不是之前认为的双向流动。结果也显示,狗并不存在多个起源种群。所有的狗都来自一个古老的、现已灭绝的灰狼种群。除了起源种群外,狼到狗的基因流非常有限。

狗的群体历史还可以用来追踪人的群体历史比较,揭示人类的群体迁徙事件。不过,狗与人类的群体历史有时并不一致,可能是狗被作为贸易商品导致的。


狗与人类的迁徙

对细节感兴趣的话可看看这篇文章。附上文章链接: https://doi.org/10.1126/science.aba9572


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