世界上第一个测序的澳洲野狗基因组显示它们与家狗不同
一个新的研究首次对澳大利亚沙漠野狗的基因组进行了测序,这种野狗在地理上已经与狼和家狗隔离了数千年。由拉筹伯大学领导的研究人员比尔·巴拉德教授,表明澳洲野狗的基因组与其他品种的基因组存在结构差异,这些变化对澳洲野狗的生理学甚至肠道微生物组都有影响。
澳大利亚的冠军
澳洲野狗在澳大利亚生态系统中扮演着重要的角色。巴拉德在一份新闻稿中解释说:“澳洲野狗是澳大利亚的‘顶级捕食者’,这意味着它们会影响环境中的一切。”
尽管如此,澳洲野狗的起源仍然不清楚。澳洲野狗本质上是一种野狗还是一种未被驯服的独特犬科动物?这一争论推动了目前的研究,该研究分析了来自纯野生野狗的基因组,与家狗杂交产生了许多名为桑迪的杂种狗。对桑迪的基因组进行测序的资金是在她赢得了一场比赛之后才到位的世界上最有趣的基因组在2017年。
桑迪的基因组是通过一系列技术组装起来的,产生了23.5亿个碱基长的序列。然后将其基因组与代表驯化犬科动物谱系的五种狗的基因组进行比较:德国牧羊犬、Boxer、拉布拉多、Basenji和大丹犬。
为了创建一棵包括家狗和澳洲野狗的进化树,需要一个与被研究动物在基因上不同的参考基因组——这被称为外群。在这里,作者选择了格陵兰狼作为外群,这是一个先于狗和欧亚狼的亚种,很少与其他犬科动物种群混合。
Dingo-Dog差异
分析表明,从澳大利亚其他犬科动物中分离出来的澳洲野狗的基因组与家养狗的基因组存在差异,与家养狗相比,澳洲野狗的基因组显示出多达2400万个独特的碱基。
在桑迪的基因组和那匹马的基因组之间至少有三个较大的染色体差异参考犬基因组,这是从一个Boxer品种。一个重要的区别,在之前的研究其中一个问题是,澳洲野狗的基因组中只有一个基因副本,该基因编码胰腺中一种叫做淀粉酶的酶。家狗有这种基因的多个副本,它在功能上帮助淀粉消化。
作者想探索这样的基因组差异是否会对犬科动物的生理产生影响。他们注意到一些与营养代谢相关的基因转录本,比如GAL3ST1,在澳洲野狗和其他品种的狗中表达更高。
为了测试这些变化是否会影响犬科动物代谢食物的方式,他们在15天内对17只澳洲野狗和15只德国牧羊犬(与澳洲野狗基因组最相似的品种)进行了研究。这些动物先用抗生素治疗,然后再服用益生菌,以尽量减少它们微生物群的差异。在实验期间,它们被喂食类似的食物(其中两只野狗通过吞食一只不幸的负鼠来调味它们的味觉,这只负鼠在实验期间掉进了它们的笼子里)。这项分析证实,在研究结束时,澳洲野狗体内的淀粉酶降低了,它们的胆固醇和低密度脂蛋白水平显著升高。微生物组分析也表明家狗和澳洲野狗之间存在差异。
最终,作者得出结论,他们的证据表明,澳洲野狗的基因组与家养狗“有很大差异”,尽管他们指出,与格陵兰狼相比,这些犬科动物都保持相对相似。
澳洲野狗是牲畜损失的罪魁祸首吗?
他们还认为,澳洲野狗和家狗之间的基因组和代谢差异可能会对澳洲野狗的管理产生影响。澳洲野狗和野狗在澳大利亚被视为同义词,它们也被视为一种动物威胁放牧牲畜。巴拉德说,他们的数据表明,澳洲野狗已经进化到吃澳大利亚本土物种,比如有袋类动物和爬行动物。“基于这些新知识,我们假设澳洲野狗不太可能吃农场动物,包括羊。如果我们是正确的,农民目前认为是野狗杀死了他们的牲畜,很可能是野狗。”
由于澳洲野狗是澳大利亚的顶级掠食者,巴拉德认为,过度控制澳洲野狗可能会对澳大利亚的生态系统产生重大影响:“如果澳洲野狗得不到应有的保护,就会破坏国家的生态平衡——可能导致水土流失和物种灭绝等环境问题。”
关于澳洲野狗仍有许多未解之谜。研究小组呼吁对生态系统中的纯澳洲野狗进行更详细的分析。但他们的研究确实显示了基因组学在解开地球上最具标志性动物谜团方面的力量。巴拉德总结道:“这让我们更清楚地了解到澳洲野狗是如何进化的——从科学的角度来看,这是令人着迷的,但也开辟了各种新的方法来监测它们的健康,并确保它们的长期生存。”
参考: Field MA, Yadav S, Dudchenko O,等。澳大利亚野狗是现代犬种的早期分支。科学。阿德.2022;8.doi:10.1126 / sciadv.abm5944