Собака произошла от волка, когда человек его одомашнил — это знают даже дети. Но, оказывается, и современные волки кое-что заимствовали от собак. А именно — черный окрас. Как показал Тови Андерсон (Tovi Anderson) и его коллеги-генетики из Стэнфордского университета (Stanford University), в результате скрещивания с домашними собаками волки унаследовали от них специфическую мутацию, отвечающую за черный цвет шерсти.
Серый брат и черный брат
Генетики изучали волков в Йеллоустонском национальном парке и на арктической территории Канады. Североамериканский серый волк на самом деле бывает весьма разных оттенков: от светло-серого до черного. Причем, светлые и черные детеныши могут рождаться в одном помете. Темные волки преобладают в лесистой местности, а светлоокрашенные звери чаще встречаются в тундре.
Ученые собрали образцы ДНК у волков, домашних собак и койотов для генетического анализа. У всех трех видов они нашли специфическую мутацию в локусе К.
«Мутацию в локусе К, отвечающую за черный окрас, мы обнаружили в геноме собаки лишь в прошлом году, — говорит руководитель исследования Грегори Барш (Gregory Barsh), профессор генетики Стэнфордского университета. — Она возникла из более древней формы гена, который обеспечивает серый или коричневый окрас шерсти. У этой мутации доминантный характер наследования: у гомозиготных по данному аллелю животных все потомки будут черными, а у гетерозиготных пойдет расщепление на черных и светлых. Все зависит от того, кто из детенышей унаследует данную мутацию».
Мутацию в локусе К носят лабрадоры, пудели, овчарки и некоторые другие породы собак. Хотя это не единственная мутация, отвечающая за окрас шерсти.
Что касается волков, то 102 из 104 обследованных зверей черного окраса несли мутацию локуса К в своем геноме. В то же время ни у одного из 120 светло-серых волков ее найти не удалось.
Как возникла «черная» мутация
По разным источникам, которые весьма между собой различаются, одомашнивание волка и превращение его в собаку произошло от 15 до 40 тыс. лет назад или даже раньше. В связи с этим ученым было важно определить время возникновения мутации в локусе К. Молекулярные биологи владеют методом оценки возраста мутации: для этого они анализируют гены, расположенные рядом с ней, и гены, расположенные далеко от нее. Поскольку близлежащие гены чаще сцепляются и наследуются вместе, то такое сравнение дает возможность по возрасту одних генов определить возраст других. Итак, этим методом генетики установили, что мутация в локусе К впервые возникла около 10 тыс. лет назад и именно в геноме собаки.
Значит, североамериканские волки получили эту мутацию от собак, которые время от времени скрещивались с волками. И произошло это уже после того, как человек, а с ним и собака перешли из Азии в Америку через Берингов перешеек 12—15 тыс. лет назад. Это, кстати, объясняет и то, что в Европе и в Азии черный окрас волков не встречается. Грегори Бэрш упоминает единственное исключение — итальянских волков, среди которых много темных. Но специалисты считают, что итальянские черные волки получили мутацию от собак совсем недавно — четыреста-пятьсот лет назад, так как в месте их обитания очень много диких собак и постоянно происходит интенсивная гибридизация.
Почему мутация распространилась
«Это уникальный случай, — говорит Тови Андерсон. — Как правило, гены, которые переходят от доместифицированных животных к диким, не поддерживаются отбором, так как оказываются бесполезными или вредными при жизни в дикой природе».
термин
Различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) парных хромосом. Разные аллели определяют варианты проявления одного и того же признака. Если два аллеля одного и того же гена одинаковы, организм называют гомозиготным по данному признаку, если аллели разные — организм гетерозиготный. Из парных аллелей один может быть доминантным, другой — рецессивным, в этом случае наличие признака определяется доминантным аллелем. Доминирование может быть неполным, что ведет к промежуточной форме проявления признака.
Но раз мутация в локусе К быстро распространилась среди волков, значит она оказалась полезной, то есть давала ее обладателям какие-либо преимущества и потому была поддержана естественным отбором. Самое простое объяснение полезности: черная окраска служит камуфляжем для зверей, ведущих лесную жизнь. Неслучайно черных зверей много в североамериканских лесах и почти нет в тундре. Правда, к старости черные волки становятся седыми, прямо как люди, и утрачивают покровительственную окраску.
Но есть и другое объяснение. Грегори Бэрш объясняет, что локус К относится к семейству генов, связанных с иммунной системой. Он кодирует молекулу бета-дефенсин, которая, судя по ее названию, играет большую роль в защите организма от неблагоприятных факторов среды и инфекций. Мутация в локусе К стимулирует более интенсивную выработку бета-дефенсина.
Статья подготовлена к публикации в журнале Science. А пока доступен подкаст.
