大狗狗和小狗狗，体型为什么差那么多？

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大狗狗和小狗狗，体型为什么差那么多？

Original Nature Portfolio Nature Portfolio  2022-03-20 23:40

原文作者：Ewen Callaway

一个能解释犬科体型范围的遗传变异或源于古代狼。

从吉娃娃到大丹犬，狗是个体间体型差异最大的哺乳动物。最新研究表明，导致犬类体型差异的基因突变有个意料之外的来源：古代狼[1]。

狗在体型上的差异比任何其他哺乳动物都大。来源：Brand-X Pictures/Getty

该突变位于一个名叫IGF1的基因附近，15年前研究者指出IGF1基因在犬的体型变化中具有重要作用。随后， 20多个类似基因陆续被发现。然而，科学家一直未能找出决定性的遗传变异。

Elaine Ostrander说：“IGF1基因可让我们头痛了。” Ostrander是美国国家人类基因组研究所的遗传学家，她领导了2007年的一项研究，首次确定了IGF1基因影响狗的体型[2]。最近，她领导的另一项研究补充了上述研究，《当代生物学》杂志于1月27日发表了Ostrander团队的新成果。

在过去三万年里由狼驯化而来的古代犬，体型多少有所差异。但现代狗个体间体型差异非常夸张，最大的比最小的大将近40倍——而这是过去200年里出现的情形，随着人类培育现代品种而发生。

Ostrander和同事们，包括法国国家健康与医学研究院-雷恩大学的遗传学家Jocelyn Plassais，分析了1400多种犬科动物的基因组，其中包括古代犬、狼、郊狼和230种现代犬。

体型控制

研究人员将IGF1基因附近区域的变异与犬和野生犬科动物体型进行比较，其中一个变异引起了他们的注意。该突变所处的DNA片段编码名为长链非编码RNA的分子，它参与控制IGF1蛋白水平，后者是一种强效生长激素。

研究人员找出了该突变的两组等位基因。Ostrander等人发现，携带其中一个等位基因的两个拷贝的狗体重往往低于15公斤，而携带另一个等位基因的两个副本的狗往往超过25公斤。分别携带两个等位基因各一个副本的狗则是中等体型，Ostrander说。同时，与带着两个“小”等位基因副本相比，携带两个大体型等位基因两个副本的狗，血液中IGF1蛋白水平也更高。

导致犬类体型差异的变异可追溯到古代狼。来源：Alexander Sviridov/Shutterstock

当观察其它犬科动物的基因组时，研究者发现了类似的关系。Ostrander说：“这种突变不仅存在于狗，它也存在于狼、狐狸、郊狼……等等，跨越了所有的犬科动物。”

矮小的祖先

研究人员认为，与小体型相关的等位基因在演化上比大体型的等位基因古老得多。郊狼、胡狼、狐和他们研究的大部分犬类都携带“小体型”的两个副本，这意味着这组等位基因是这些动物的共同祖先携带的。

目前并不清楚大体型等位基因是何时演化的。研究人员发现，5.3万年前生活在西伯利亚的一种古代狼携带该等位基因的一个副本，其它古代狼和现代的灰狼往往携带两个副本，这或许意味着大体型等位基因对狼有利。

加州大学洛杉矶分校的演化生物学家Robert Wayne说，科学家过去普遍认为，小体型是比较新的遗传变化，可能为犬所独有。“这项研究从头打破了过去的看法，这是整件事奇妙的地方。”

麻省大学医学院的遗传学家Elinor Karlsson说，这项研究或许表明，狗可能是由跟现在的灰狼不同的小型狼驯化而来的。她说：“我们甚至不知道作为狗祖先的狼长什么样子。”

研究人员提醒道，关于狗体型的研究还远远不够完整。Plassais希望研究出该突变如何影响IGF1蛋白水平。而且这个变异还不是狗体型的唯一决定因素：IGF1基因本身只占不同品种间变异的15%。

Karlsson说：“我们不是在谈论使狼变成吉娃娃大小的突变。我们说的是能让你变小一点的诸多基因当中的一个。”

参考文献：

1. Plassais, J. et al. Curr. Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.036 (2021).

2. Sutter, N. B. et al. Science316, 112–115 (2007).

原文以Big dog, little dog: mutation explains range of canine sizes为标题发表在2022年1月27日《自然》的新闻版块上