Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Робертс Элис

Ни изучение окаменелостей, ни анализ ДНК не дали четкого ответа, и в начале 2015 года, казалось, имеющиеся доказательства перевешивали чашу весов в пользу более поздней датировки, после максимума ледникового периода. Несмотря на все надежды, что подарили ученым находки Гойе и Разбоя, эти первые собакоподобные существа могли оказаться просто необычными волками либо ранними псовыми, чьи потомки вымерли.

Но и сформулированное по результатам анализа ДНК современных собак и волков утверждение о том, что одомашнивание произошло 11 000-16 000 лет назад, основывалось на нескольких базовых предположениях относительно частоты возникновения мутаций (скорости мутирования) и смены поколений. Если бы фактическая скорость мутирования была бы меньше, а время жизни поколений больше, дату пришлось бы передвинуть назад, поскольку для накопления имеющихся различий в ДНК современных собак и волков понадобилось бы больше времени.

В июне 2015 года в печати появилось новое невероятное доказательство из области генетики. На этот

раз вместо того, чтобы копаться в геноме современных собак и волков в поисках следов их предков, ученые проанализировали древнюю ДНК. В команде объединились генетики по обе стороны Атлантического океана, одновременно в лабораториях Гарварда и Стокгольма они исследовали окаменелость – ребро, найденное в России, на полуострове Таймыр, во время экспедиции 2010 года. Ребро явно принадлежало животному из семейства псовых, и возраст кости составлял 35 000 лет. Определив последовательность нуклеотидов в крошечной части митохондриальной ДНК, ученые смогли установить, к какому виду животных относился ее хозяин – это оказался волк. Следующим этапом исследования стало сравнение древнего генома таймырского волка с геномами современных волков и собак. Существующие различия между двумя геномами просто не соответствовали предполагаемой скорости мутирования. При обычной частоте возникновения мутаций, приведших к генетическим различиям между современным и таймырским волком, получалось, что общий предок этих животных жил 10 000-14 000 лет назад, что составляет менее половины возраста таймырского волка. Значит, мутации возникают реже, чем предполагали ученые, на 60 % или более. После подстановки нового, более низкого значения скорости мутирования дата разделения волков и собак на отдельные виды отодвинулась с 11 000-16 000 лет назад до 27 000-40 000 лет назад.

И это было не единственное открытие. Исследователи пошли дальше и проанализировали характер изменчивости современных пород собак на уровне ДНК, обращая внимание на мутации, затрагивающие один-единственный нуклеотид (одну «букву» в ДНК). Такие генетические вариации известны как «однонуклеотидный полиморфизм» (single nucleotide polymorphism, SNP). Эти мутации размером в один нуклеотид – надежные маркеры эволюционной истории генома: они происходят часто и обычно не имеют последствий, а потому и не устраняются в процессе естественного отбора. Сравнив определенное количество SNP (170 000 SNP, если быть точнее) пород современных собак и таймырского волка, генетики пришли к выводу, что некоторые породы близки к волку более остальных. Это позволяет предположить, что после формирования некоторые популяции домашних собак скрещивались с дикими волками. Среди пород с большей долей «волчьего» оказались сибирские хаски, гренландские ездовые собаки, китайские шарпеи и финские шпицы. Кроме того, генетики проанализировали генетическое разнообразие современных волков и обнаружили, что разделение между североамериканскими и европейскими волками, вероятно, произошло после ответвления таймырского волка, но, по всей видимости, до поднятия уровня океана в конце ледникового периода, когда ушел под воду Берингийский перешеек, служивший во время ледникового периода, когда уровень воды в океане был ниже, мостиком между Северо-Восточной Азией и Северной Америкой.

Так можно ли сказать, что результаты последних генетических исследований спасли Гойе и Разбоя? Теперь, кажется, не осталось сомнений ни в том, что домашние собаки существовали 33 000-36 000 лет назад, ни в том, что их потомки верно служат нам сегодня. Однако генетика в очередной раз преподнесла сюрприз. Митохондриальная ДНК собаки Гойе очень необычна, она отличается от ДНК волка и других собак, как древних, так и современных. Поэтому остается открытым вопрос о сущности собаки Гойе: была ли это ранняя, неудачная попытка приручения? Или же необычный, древний подвид серого волка, более не существующий сегодня? В опубликованном в 2015 году подробном анализе объемной модели черепа собаки Гойе высказана гипотеза о том, что это существо ближе к волкам, чем к собакам. Таким образом, спор о происхождении получает новое развитие. И в то же время Разбой прекрасно соответствует «собачьему» типу в родословной, составленной на основе данных о митохондриальной ДНК. Получается, Разбой и правда мог быть одним из первых псов; несомненно, многие его родственники существуют и сейчас – это верные друзья современного человека.

Удивительно, как накалились страсти вокруг происхождения собак в течение последних нескольких лет. Новые технологии и открытия поставили под сомнение ранее существовавшие теории. Более того, история собаки продолжает меняться. Однако благодаря научному прогрессу, от более точной датировки археологических находок до более быстрого анализа последовательности ДНК, настоящая история происхождения самого старого и близкого союзника человека наконец-то начинает проступать из темноты прошлого. Она, несомненно, окажется непростой. Достаточно вспомнить, насколько запутанна хотя бы та часть истории самого человека, которая нам известна. Начиная погружение в предысторию – как в нашу собственную, так и в неписаную историю других видов, – мы порой наивно надеемся найти простое объяснение сложнейших взаимодействий, происходивших в течение тысяч лет. Неудивительно, что наше представление меняется

по мере проведения научных исследований и открытия новых подробностей. Работа по анализу ДНК таймырского волка и его древних и современных родственников показывает, насколько могут быть извилисты тропы, ведущие к началу процесса одомашнивания.

После того как дата происхождения собаки отодвинулась во времена ледникового периода, возник следующий вопрос: где именно люди впервые приручили волков? Произошло ли это в одном изолированном месте, откуда потом распространились домашние собаки, или же этот процесс происходил неоднократно в разных точках планеты? Возможно, найти ответ на этот вопрос не удастся, ведь одомашнивание волка началось около 40 000 лет назад, и после этого домашние собаки продолжали скрещиваться с волками, что имеет место и по сей день. Однако, вооружившись новейшими технологиями в области генетики, позволяющими вскрыть тайну древних и современных геномов, можно, по крайней мере, попробовать найти разгадку.

В поисках собачьей родины

Споры по поводу времени превращения волка в собаку не утихали долгое время, но не меньше противоречий вызвало определение места, где впервые был приручен волк. С одной стороны, генетические данные однозначно указывают на то, что собаки – это одомашненные серые волки. Но, с другой стороны, территория обитания этих хищников огромна и включает в себя сегодня большую часть Европы, Азию и Северную Америку; в доисторическом же прошлом ареал волка был еще более обширен. Так где же на этих бескрайних просторах человек и серый волк впервые заключили союз? Северную Америку можно исключить из вариантов сразу: человек появился здесь слишком поздно, уже после последнего ледникового максимума, чтобы успеть приручить первого волка. Анализ геномов волка и собаки дает дополнительные доказательства в пользу одомашнивания первых волков на территории Евразии. В генеалогическом древе псовых, построенном на основе анализа геномов, рано появляется ответвление, соответствующее расхождению североамериканского и евразийского волка, а также еще одно, более позднее ответвление, на этот раз – разделение евразийского волка и собаки. Что касается евразийского волка, то здесь вариантов несколько: и Европа, и Ближний Восток, и Восточная Азия претендуют на звание исторической родины домашней собаки.

Теперь, вероятно, вас уже не удивит, что генетики долго не могли прийти к согласию по данному вопросу. Первые исследования митохондриальной ДНК указывали на возможный единый источник происхождения в Восточной Азии. В пользу этой теории свидетельствовало сходство в необычном строении участка нижней челюсти у китайских волков и современных собак. Результаты комплексного анализа генома, казалось, тоже подтверждали существование единого источника, однако достаточно долго не удавалось точно определить место одомашнивания, поскольку у всех обитающих на территории Евразии волков прослеживалась одинаковая близость с современными собаками. Последующее исследование митохондриальной ДНК современных собак со всего мира на время решило вопрос. Оказалось, что существует четкая связь между всеми современными собаками – и древними европейскими собаками и волками. Археологические данные, казалось, подтверждали эту теорию. Кости древних собак находили в Восточной Азии и на Ближнем Востоке, но возраст самых старых образцов составлял всего лишь 13 000 лет, тогда как возраст останков доисторических собак, обитавших в Европе и Сибири, варьировался от 15 000 до 30 000 лет. Скорее всего, предками собак были волки, населявшие Европу в период плейстоцена (ледниковый период).

В 2016 году обнаружились новые доказательства. Было произведено тщательное исследование участка нижней челюсти, который, как полагали, свидетельствует о связи между тибетскими волками (Canis lupus chanco) и современными собаками – таким образом, это подтверждало версию азиатского происхождения домашней собаки. Строение венечного отростка челюсти, к которому крепится височная мышца, было сходным у тибетских волков и у современных собак: этот крупный отросток имел необычную крючкообразную форму и загибался назад. Однако более обширное исследование показало, что лишь у 80 % тибетских волков и 20 % современных собак наблюдается подобная особенность. Этот признак был слишком вариативен и непостоянен, чтобы на его основании сделать вывод об азиатском происхождении домашней собаки. Но после того, как этот морфологический фактор был отвергнут, опубликованные в 2016 году результаты нового генетического исследования опять разожгли дискуссию.

На этот раз генетики превзошли себя: они установили точную последовательность нуклеотидов в геноме собаки возрастом 5000 лет, останки которой были найдены в Ньюгрейндже, в широко известном археологическом памятнике неолита. Помимо этого, исследователи определили нуклеотидную последовательность в митохондриальной ДНК пятидесяти девяти других древних собак. Все эти данные сравнили с существующими данными о современных собаках, включая 80 полностью расшифрованных геномов и 605 наборов SNP. Прежде всего удалось установить, что собака из Ньюгрейнджа имела генетическое сходство с современными живущими на воле собаками, поскольку не подверглась суровому искусственному отбору, через который прошли все современные породы. И хотя ДНК указывала на то, что этот вид переваривал крахмал лучше, чем волки, он не мог бы сравниться в этом с современными псами.