家犬谱系揭示行为多样化的遗传驱动因素

从易激动的牧羊犬到冷漠的柴犬，以及介于两者之间的所有品种，狗都有独特而多样的行为特征。通过分析来自200多个犬种的DNA样本以及近50,000名宠物主人的调查，美国国立卫生研究院的研究人员已经确定了许多与特定犬种行为相关的基因。他们的工作发表在12月8日的Cell杂志上。

“人类做过的最大、最成功的基因实验是创造了350个犬种，”美国国家人类基因组研究所犬基因组计划的创始人、资深作者ElaineOstrander说。“我们需要狗来放牧，我们需要它们看守，我们需要它们帮助我们打猎，而我们的生存与此密切相关。”

“从历史上看，识别狗行为背后的基因一直具有挑战性，”第一作者、国家人类基因组研究所博士后研究员EmilyDutrow说。“犬类种群动态的内在复杂性具有不同程度的审美和形态特征选择压力，其中一些可能与行为特征有关，因此查明犬类行为的遗传学可能很复杂。”

养犬俱乐部通常根据最适合的工作对犬种进行分类。为了找到使狗擅长特定任务的行为倾向的遗传驱动因素，研究人员收集了来自4,000多只纯种、混种和半野狗以及野生犬科动物的全基因组数据。通过应用最初为研究单个细胞而不是整个生物体而开发的计算工具，Dutrow和团队仅根据DNA数据就在数百种犬种中确定了10个主要遗传谱系。

研究人员发现，每个谱系都对应于历史上用于任务的特定类别的品种，例如通过气味狩猎与视觉或放牧与保护牲畜，这表明共同的基因组对非常适合类似任务的犬种行为负责。

为了了解这些行为的本质，​​研究人员求助于狗专家：宠物主人。通过发送给纯种狗主人的46,000份行为评估调查，研究人员确定了10种狗的独特行为倾向。例如，与猎物驱力增加相关的行为与梗类血统有关，其中包含历史上用于捕捉和杀死猎物的品种。

“在确定了与主要犬类谱系相关的显着行为倾向后，我们通过对DNA样本进行全基因组关联研究，确定了这些行为的遗传驱动因素，”Dutrow说。“我们对牲畜牧羊犬特别感兴趣，它们表现出最容易定义的品种典型行为之一，其特点是本能的放牧驱动力加上独特的运动模式，可以以复杂的方式移动牛群。”

研究人员的搜索使他们找到了与牧羊犬大脑连接有关的特定基因。他们发现参与轴突引导的基因附近的变异似乎高度丰富，轴突引导是一种塑造大脑回路的过程。他们还发现了对涉及社会认知和习得恐惧反应的大脑区域发育很重要的基因的丰富。

“当你得到某种输入或刺激时，大脑不同部位产生反应的程度会影响我们的行为方式，”奥斯特兰德说。“所以，如果大脑区域内和大脑区域之间的神经不以特定方式交流，那么这种行为就不会发生，这就是轴突引导基因发挥作用的地方。”

与牧羊犬相关的遗传变异通常位于参与ephrin信号传导的基因附近，ephrin信号传导是一种轴突引导过程，与大脑发育有关，并与包括人类在内的其他物种的行为有关。例如，牧羊犬相关基因EPHA5也与人类注意力缺陷多动障碍(ADHD)和其他哺乳动物的焦虑样行为有关。这些发现可以帮助我们了解牧羊犬的高能量需求以及它们在接受任务时的高度专注。

“涉及人类神经多样性的相同途径与狗谱系之间的行为差​​异有关，这表明相同的遗传工具包可能适用于人类和狗，”Dutrow说。

“Emily的方法让她能够在没有事先假设的情况下，通过一种方法、一次实验，捕捉到世界各地不同的养狗历史，”Ostrander说。“经过30年的尝试了解为什么牧羊犬群居的遗传学，我们终于开始解开这个谜团。”