Генетики разобрались в эволюции динго и домашних собак

Биологи собрали de novo геном динго и сравнили его с геномами пяти пород домашних собак. Оказалось, что динго — сестринская группа по отношению к домашним собакам. Ученые также обнаружили у динго и домашних собак различия в генах, связанных с метаболизмом питательных веществ. Кроме того, были найдены различия в микробиомах. Полученные результаты говорят о том, что динго и домашние собаки в ходе эволюции адаптировались к разным видам пищи. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Динго — уникальная линия собак, так как она была изолирована как от волков, так и от домашних собак в течение нескольких тысяч лет. Динго появились в Австралии примерно 5–8,5 тысячи лет назад и стали верховными хищниками после вымирания сумчатого волка. В 1788 году в Австралию завезли домашних собак, которые стали скрещиваться с динго, однако недавно ученые выяснили, что эти скрещивания происходят нечасто и в Австралии все же довольно много чистокровных динго.

Существуют разные точки зрения на классификацию динго, однако в последнее время ученые склоняются к тому, что они вместе с домашними собаками относятся к Canis familiaris. При этом самих динго разделяют на два экотипа: пустынный и альпийский. 

Предыдущие генетические исследования динго и домашних собак противоречивы. Одни ученые пришли к выводу, что динго — сестринская группа по отношению ко всем домашним собакам. Другие выяснили, что динго родственны новогвинейским поющим собакам, но точную связь с домашними собаками не смогли установить. Третья группа исследователей поместила динго в кладу, содержащую несколько древних пород собак. 

Мэтт Филд (Matt A. Field) из Университета Джеймса Кука и его коллеги из Австралии, Германии, Дании и США собрали de novo геном пустынного динго и сравнили его с геномами пяти пород собак: бассенджи (считается самой примитивной породой), немецкой овчарки, лабрадора-ретривера, боксера и немецкого дога. В качестве внешней группы ученые выбрали гренландского волка (Canis lupus orion), так как он базален как по отношению к собакам, так и по отношению к евразийским волкам, и у него самый высококачественный геном волка среди опубликованных. Кроме того, в геномах гренландских волков низкий процент генов других псовых. 

Филогенетический анализ показал, что динго — сестринская группа по отношению к домашним собакам. Биологи также обнаружили, что у динго только одна копия гена AMY2B, что согласуется с ранними исследованиями. Этот ген кодирует амилазу — фермент, расщепляющий крахмал. У большинства домашних собак есть несколько копий этого гена. 

Результаты филогенетического анализа

Затем ученые сравнили геномы динго и немецкой овчарки и обнаружили у них различия в метилировании промоторов нескольких генов — в частности, пониженный уровень метилирования промотора гена GAL3ST1, что говорит о повышенной транскрипционной активности этого гена, связанного с метаболизмом галактозы.

Чтобы подтвердить генетические данные, биологи провели эксперимент, в ходе которого кормили одинаковой пищей 17 динго и 15 немецких овчарок. Затем у животных взяли образцы крови и обнаружили, что у динго уровень амилазы ниже, чем у овчарок, что согласуется с генетическими данными. Кроме того, уровни общего холестерина и липопротеинов низкой плотности на 15-й день эксперимента у динго оказались значительно выше. Ученые также взяли у собак образцы фекалий и проанализировали микробиом. Оказалось, что бактерии семейств Lactobacillaceae, Ruminococcaceae и Prevotellaceae, участвующие в расщеплении крахмала, были более многочисленны у немецких овчарок. Биологи предположили, что различия в микробиомах обусловлены геномом. 

Результаты Филда и его коллег говорят о том, что домашние собаки адаптировались к человеческой пище, для которой характерно высокое содержание крахмала и жиров. Динго же эволюционировали в австралийских экосистемах, где приспособились к питанию сумчатыми и рептилиями — пищей с высоким содержанием белков и низким содержанием жиров и углеводов.