家狗起源於東北亞，隨人類在東亞和世界各地擴散

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作者付巧妹博導是2022年諾獎得主萬特帕博

https://www.ivpp.ac.cn/xwdt/kyjz/202404/t20240422_7129542.html

古DNA研究揭示東亞家犬複雜遺傳曆史

發表日期：2024-04-23

作為最早被人類馴化的動物和人類重要伴生動物,家犬的起源與馴化研究對探究過去人類的生存模式與曆史麵貌具有重要意義。此前,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹團隊圍繞我國南方灰狼及我國黃河長江流域新石器時代以來家犬展開古DNA研究,揭示我國古代家犬的種群擴增與替代曆史,及與現生的澳洲野犬及太平洋島嶼殖民時代之前家犬的緊密親緣關係,推測其相關演化事件同中國農業起源和農業人群擴張,及南島語係人群的擴散密切相關,為探索相關人群活動曆史提供重要而有趣的線索。為進一步探究東亞家犬的來源及演化過程,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所聯合西北大學、山東大學、陝西省考古研究院等單位圍繞我國古代家犬群體展開更大規模、更長時間尺度的線粒體基因組研究,相關研究成果“Ancient mitogenomes reveal the maternal genetic history of East Asian dogs”近日在《分子生物學與進化》(Molecular Biology and Evolution)在線發表。

該研究成功獲取了全國38個遺址的100餘例(距今約12,900-1,000年)古代家犬線粒體全基因組數據,是目前東亞地區覆蓋遺址最多、獲取數據最豐富的家犬古DNA研究。分析表明,東亞家犬可能來源於末次盛冰期時歐亞大陸東北部的家犬群體,隨後在東亞地區經曆了不同的擴散事件。從4,000年前開始,東亞北方的家犬群體明顯受到了歐亞大陸西部家犬群體的遺傳影響,特別是過去3,000年以來,這種影響明顯增加。此外,青藏高原地區分布的家犬群體至少來源於2次母係擴散事件,分別來自歐亞大陸東部(A1b和A3)和西部(A1a)。本研究對深入理解東亞地區家犬的起源及母係遺傳曆史具有重要意義。

家犬由灰狼馴化而來,其起源和馴化曆史曆來是研究者們關注的重點,特別針對其起源地有多種不同的學術觀點,至今未有定論。此前研究主要認為家犬起源於東亞南方、中東或歐洲,近年來有學者基於古DNA的研究,提出了家犬也可能起源於歐亞大陸東北部。針對東亞地區,現代遺傳學和考古學的研究對東亞家犬的起源具有較明顯的爭議。現代遺傳學證據顯示東亞南方的家犬具有全世界最高的遺傳多樣性,認為家犬可能起源於中國南方。而動物考古學研究發現中國北方地區的家犬遺存遠早於且遠多於南方地區,因此動物考古學普遍認為家犬首先出現在北方地區,然後向南方擴散。為找到更明確、直接的證據以解決相關爭議,本研究從東亞地區最早的家犬樣品(黑龍江哈爾濱,距今約12,900年)、東亞南方地區最早的家犬遺存(浙江餘姚井頭山遺址,距今約8,300年),及其它遺址家犬樣品中獲取了104例高質量線粒體基因組數據(圖1),並結合已發表的數據展開係統遺傳學分析。

主要研究結果有:

(1)古代東亞家犬可能來源於歐亞大陸東北部。此前有古基因組研究證實家犬與歐亞大陸東部的古代狼群體關係更近,並推測家犬大約在2.3萬年前的末次冰期被馴化。動物考古學的證據顯示家犬遺存明顯在東亞北方地區存在時間更早,也更豐富,然而東亞南方最早的家犬遺存記錄距今約8,300年,東亞地區的動物考古學記錄符合歐亞大陸東部起源的觀點。本次研究發現,距今約2.3-1.7萬年,家犬群體數量經曆過一次快速擴增(圖2);係統進化樹顯示許多歐亞大陸東北部地區的古代樣本處於東亞家犬主要譜係的基部位置。家犬可能隨著末次盛冰期的結束,在家犬群體快速擴增的大背景下向南擴散,進入東亞地區並逐漸形成後來的分布格局(圖4)。東亞家犬從北向南擴散時有兩個主要方向,一是向南到中國東部,二是向西南到中國西部(圖4A)。中國東、西部家犬之間的母係遺傳差異逐漸形成於8,000到5,000年前。一些家犬種群後來傳播到東亞南方,然後傳播到東南亞、新幾內亞和太平洋上的其它地方。該家犬擴散的趨勢與晚期我國北方人群向南遷徙擴散、並推動南方人群向更南遷徙擴散的趨勢存在相似性。

(2)3,000年以來歐亞大陸西部的母係類型在東亞群體中迅速增加。A1a類型構成了現今全球家犬中A類型的62%,幾乎所有A1a類型可能都起源於歐亞大陸西部。距今3,000年之前,東亞北方家犬群體以A1b類型為主,距今3,000年以來A1b類型占比大幅下降,而A1a類型比例迅速增加。考慮到A1a類型是歐亞大陸西部家犬的主要類型,以及A1a類型在中國出現的時間和地點所提示的“由西向東”的擴散趨勢,表明這種替代可能源於歐亞大陸西部群體的遺傳影響。然而,東亞南方和東南亞地區仍然保留了大部分原來的類型(圖3)。除此以外,海上的交流可能也對一些地區的家犬產生了遺傳影響,來自江蘇小龍頭遺址(距今約1,000年)的1個個體顯示出與中東古代犬類之間的遺傳聯係(圖4B)。

(3)家犬至少2次向青藏高原的擴散。青藏高原地區的古代家犬群體主要包括A3、A1b和A1a三種母係類型,其中年代較早的主要為A3和A1b類型,代表了距今5,000-4,000年青藏高原東北緣的家犬群體向高原腹地的擴散事件,這與付巧妹團隊此前發現的青藏高原低海拔地區人群在約4,800-2,800年前存在向高海拔地區遷移的信號相一致;而較晚的個體主要為A1a類型,代表了具有歐亞大陸西部祖源成份的家犬群體的擴散事件,其擴散至高原腹地的時間可以追溯到2,600年前(圖4B)。這些母係祖源成分在後來的青藏高原及其周邊地區的家犬中一直存在。

本研究首次大規模、係統開展東亞古代家犬線粒體全基因組的研究工作,對深入探索東亞家犬的來源及母係遺傳曆史具有重要意義,亦為進一步探索相關區域或時間段人群的活動曆史提供了重要線索。未來的研究需要進一步關注核基因組信息,將有助於填補更多家犬起源和種群擴散曆史細節,並結合相關遺址人群的遺傳信息以細節性繪製其生存麵貌。本文的通訊作者為中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員、倪喜軍研究員及陝西省考古研究院胡鬆梅研究員,第一作者為中國科學院古脊椎動物與古人類研究所張明博士(現為西北大學副教授)、山東大學宋豔波副教授及西北大學王彩惠研究助理。本研究由國家自然科學基金、科技部國家重點研發計劃項目、中國科學院穩定支持項目、騰訊科學探索獎等項目資助。

論文鏈接:https://doi.org/10.1093/molbev/msae062