заЛИСовки

Зачем одомашненной лисе «звездочка» и «лаечный» хвост? Почему она так патологически дружелюбна к человеку? И для чего нам одомашнивать лисицу?

Анастасия Харламова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории эволюционной генетики Института цитологии и генетики СО РАН, ответила Анастасии Грасмик на все эти животрепещущие вопросы.

Я закончила биологический факультет Алтайского государственного университета в Барнауле. В Новосибирск впервые приехала после третьего курса — на преддипломную практику. Между нашими университетами был договор — по десять студентов каждый год отправлялось на практику в Новосибирск.

В Институт цитологии и генетики я попала совершенно случайно. Мне всегда хотелось работать с животными, и, когда пришло время распределяться по специальностям — их в АГУ было четыре (биохимия, физиология, зоология и ботаника) — я выбрала зоологию. На третьем курсе у нас была практика, которую вел декан. После общения с нами он уже хорошо знал наши интересы, поэтому и направил меня сюда.

После окончания университета я осталась работать в той же лаборатории, где делала диплом. Сначала я занималась американской норкой — и во время дипломной работы, и несколько последующих лет. Моя кандидатская диссертация также выполнена на норке. Но потом я сменила объект своего исследования на лисиц.

Эксперимент по доместикации лисиц

Лабораторией эволюционной генетики в свое время руководил академик Д. К. Беляев. Направление исследований лаборатории не поменялось с тех пор, как не стало Дмитрия Константиновича. Он, будучи директором института и одновременно заведующим лабораторией эволюционной генетики, организовал селекционный эксперимент по отбору серебристо-черных лисиц на дружелюбное поведение по отношению к человеку. Позже этот эксперимент был распространен еще на два вида — серую крысу и американскую норку. В результате отбора на трех модельных объектах были созданы популяции ручных животных.

Эксперименту по доместикации лисиц на сегодняшний день более пятидесяти лет. Он имел фундаментальную цель — воспроизведение в течение максимально сжатого временного периода того эволюционного процесса, который прошли все исторически одомашненные животные. Была поставлена задача — проследить те эффекты, которые наблюдались на ранних этапах исторической доместикации (одомашнивания), понять причины, которые вызвали удивительное многообразие среди всех домашних животных, а также объяснить удивительный параллелизм в возникающих при доместикации изменениях.

Самый важный вопрос

Идея Беляева была основана на вопросе, который обсуждали в течение многих лет ученые-эволюционисты, начиная с Дарвина: почему все одомашненные животные настолько сильно отличаются от диких предковых форм, которые характеризуются удивительным единообразием?

Все дикие виды, как правило, имеют покровительственную (защитную) окраску, часто серую шерсть, все их биоритмы четко привязаны к фотопериоду (смену дня и ночи), другими словами — все физиологические и морфологические признаки характеризуются стабильностью. Допустим, волк. Вид очень стабилен и по размеру, и по окраске — по всем морфологическим показателям. А если вы говорите о собаке, что вы представляете? Можно представить себе все что угодно. Этот вид очень разнообразный — и по форме, и по структуре шерсти, и по размеру…

Практически каждый одомашненный вид гораздо разнообразнее, чем исходная дикая форма. Ученых очень занимал вопрос: «С чем это связано?». Во времена Дарвина ученые часто связывали такое разнообразие с тем, что животных вынимают из их естественной среды, меняют питание, часто увозят с континента на континент. Меняется большое количество параметров, которые в дикой природе стабильны. Это приводит к тому, что появляется много разных домашних форм.

Впоследствии начали говорить, что здесь, возможно, играет важную роль фактор поведения. Беляев акцентировал внимание на том, что отбор, направленный на свойства поведения, может быть тем ключевым механизмом, который запускает возникновение разнообразия.

Неестественный отбор

Эксперимент был начат на лисице, потому что она на тот момент в больших количествах разводилась в звероводческих хозяйствах с коммерческой целью.Необходим был огромный массив исходных диких или условно диких животных для того, чтобы впоследствии отобрать из них самых ручных.

Отбор по какому-то признаку можно вести только в той популяции, в которой по этому признаку существует полиморфизм. Если исходное разнообразие в большой популяции есть, то мы можем отобрать животных определенного поведения и начать подбирать пары одинаковых по поведению родителей. Среди их потомков мы будем отбирать самых ручных и подбирать из них неродственные пары.

«Звездочки», перекусы и закрученные в кольцо хвосты

Первые этапы отбора по поведению были самыми жесткими. Были протестированы тысячи лисиц из разных звероводческих хозяйств бывшего СССР. Большая часть лисиц характеризировалась трусливо-оборонительным поведением по отношению к человеку, и лишь очень маленькая — толерантным отношением. Если лисица не пыталась укусить и не убегала, такие животные отбирались в эксперимент в качестве родительского поколения.

В конце пятидесятых годов было отобрано сто самцов и тридцать самок для первого поколения. Причем, в качестве родителей в следующее поколение брали не более 10% щенков. Отбирали только самых ручных, всех остальных отбраковывали.

Уникальность по поведению, как и предполагал Беляев, «тянула» за собой особые черты. С большой частотой начали возникать различные морфологические новообразования, особенно на первых этапах отбора.

Одно из них было зафиксировано как полудоминантная мутация. Это «звездочка», белое пятно, на голове у лисицы. Она характерна для многих домашних животных и считается одним из «маркеров» доместикации.

Известно, что предшественники пигментных клеток — первичные меланобласты — мигрируют в зачатки кожных покровов, и этот процесс ограничен во времени в определенные сроки эмбрионального развития. Если первичные меланобласты не успевают вовремя достичь будущих кожных покровов, то такие участки останутся белыми. Специально проведенными в нашей лаборатории исследованиями на лисицах было выявлено, что у ручных животных миграция задержана во времени, за счет чего возникают участки кожно-мехового покрова, которые лишены пигмента.

В процессе отбора появлялись также другие окрасочные признаки, например, «подпалы». Они возникали с частотой на несколько порядков выше у популяции, отбираемой на ручное поведение.

С большой частотой стали появляться аберрации (нарушения) скелетной системы (в частности, выдвинутая вперед челюсть — так называемый перекус, ненормальный для дикой популяции), короткие хвосты, закрученный в кольцо хвост. «Лаечный» хвост характеризует в дикой популяции готовность самки к спариванию, а у ручных лисиц этот признак может появиться и у самца, и у самки, причем, еще и держаться круглый год.

Как и предполагал Д.К. Беляев, частота возникновения аберраций была гораздо выше при отборе на ручное поведение. Отбор по поведению вызвал дестабилизацию организма в целом. Эти факты легли в основу созданной Д. К. Беляевым теории дестабилизирующего отбора, в противовес теории стабилизирующего отбора Шмальгаузена, которая объясняет существование видов в естественных условиях.

Патологическая дружелюбность

Наша модель в настоящее время очень популярна во всем мире, поскольку она позволяет изучать молекулярно-генетические механизмы поведения. Лисица — высокоорганизованное животное, и поведение ее достаточно сложное. Можно находить и интерпретировать параллели с человеческим поведением и изучать, допустим, какие-то моменты нарушений поведения человека.

Например, у наших лисиц, можно сказать, какая-то патологическая дружелюбность. Они могут вместо еды, вместо игры друг с другом общаться с человеком.

В геномах разных, даже далеко не родственных видов можно найти «общие» участки. Это консервативные участки, изменения в которых не происходили на протяжении очень длительных исторических периодов. Значит, они несут в себе важные гены, которые в эволюции настолько застабилизированы, что не меняются в течение миллионов лет. Сравнительные генетические карты животных и человека позволяют сопоставить геномы лисицы и собаки, лисицы, собаки и человека.

Было выяснено, что один из локусов (участков в геноме), который вовлечен в контроль ручного поведения у лисиц, является общим с локусом у человека, в котором находится ген, отвечающий за «Вильям-синдром» — синдром чрезмерного дружелюбия у человека.

Еще один очень важный участок в геноме лисицы, отвечающий за формирование ручного поведения, является общим с участком в геноме собаки, для которого было показано, что он вовлечен в процессы ранней доместикации — процессы перехода волка в древнюю собаку. Совершенно очевидно, что эти участки действительно важны, если они сохраняются на протяжении эволюции разных групп и животных, и человека.

Подсказки

На собаках показано, что в результате доместикации они приобрели способность настолько тесно контактировать и общаться с человеком, что способны понимать не только его слова, но и жесты.

Эксперимент заключался в следующем: человек прятал какую-то подкормку и жестом показывал, куда ее положил. Собака однозначно понимает это, волк — нет. Даже если этого волка из соски выкормили, и он вырос с человеком!

Наши ручные лисицы достоверно больше принимают правильных решений, чем дикие лисицы, если человек дает им подсказку. Дикие лисицы действуют случайным образом.

Дикое животное

Когда мы, например, перевозим куда-то наших лисиц, то в документах обозначаем их как «дикое животное». Нет у них никакого другого названия, подвида или формы. Они никак не выделены систематически. Популяция маленькая, уникальная. Она действительно имеет много особенностей, отличающих ее от дикой «лисицы обыкновенной». Во всем мире их называют «Беляевскими лисицами». Все их знают, но формально статуса они, к сожалению, не имеют.

Конечно, такой масштабный эксперимент, который был задуман и реализован Дмитрием Константиновичем Беляевым, в наше время осуществить, мягко говоря, очень трудно.

Три далеко отстоящих в систематическом отношении друга от друга вида, вовлеченные в процесс экспериментальной доместикации — представитель семейства псовых (лисица), представитель семейства грызунов (крыса) и представитель семейства куницеобразных (американская норка) — показали удивительный параллелизм в изменениях, которые повлек за собой отбор по поведению. Это были те же изменения, которые демонстрируют виды, одомашненные человеком в процессе исторической доместикации.