Новая история происхождения собак
Первые прирученные животные возможно были укрощены дважды.
Десятки тысяч лет назад до Интернета, индустриальной революции, литературы и математики, бронзы и железа, появления сельского хозяйства, первые люди сформировали невероятное партнерство с другим животным — серым волком. Судьбы двух наших видов тесно сплелись вместе. Волки изменились в теле и темпераменте. Их черепа, зубы и лапы уменьшились. Их уши провалились. Они приобрели покорный нрав, став менее страшными. Они научились понимать сложные выражения, появляющиеся на лицах людей. Они превратились в собак.
Сегодня собаки являются привычной частью нашей жизни, нашими хорошо зарекомендовавшими себя друзьями и объектами большого количества мемов, мы отлично понимаем кто они, что собой олицетворяют и воспринимаем это, как должное. Собаки были первыми прирученными животными и их лай возвещал антропоцен. Мы хорошо воспитали щенков до того, как воспитали котят и цыплят, до того, как мы начались пасти коров, коз, свиней и овец; до того, как мы стали выращивать рис, пшеницу, ячмень и кукурузу; до того, как мы переделали мир.
«Уберите одомашнивание из человеческого рода и нас возможно будет около пары миллионов на этой планете, не более,» — сказал археолог и генетик Грегер Ларсон. «А что мы имеем взамен? Семь миллиардов людей, изменение климата, путешествия, инновации и вообще все. Одомашнивание повлияло на всю планету. И собаки были первыми.» На протяжении большей части истории человечества «мы не сильно отличаемся от любого другого дикого примата. Мы манипулируем нашей окружающей средой, но не в масштабе больше чем, скажем, стадо африканских слонов. И затем мы вступаем в партнерство с этой группой волков. Они изменили наши взаимоотношения с природным миром.»
Ларсон хочет дать точное объяснение их происхождению. Он хочет знать когда, где и как они были одомашнены из волков. Но после нескольких десятилетий упорных попыток, он и его коллеги-ученые по-прежнему спорят о верном ответе. Они сошлись во мнении, что все собаки, от маленьких корги до высоких мастифов, являются прирученными потомками диких родовых волков. Но все остальное еще не утверждено.
Некоторые говорят, что волки были одомашнены около 10,000 лет назад, в то же время другие говорят, что 30,000. Некоторые утверждают, что это произошло в Европе, некоторые высказываются за Ближний Восток или Восточную Азию. Некоторые думают, что первые охотники-собиратели активно приучали и разводили волков. Другие говорят, что волки одомашнили себя сами, доедая оставшиеся после охотников туши зверей или слоняясь вокруг костров, с каждым поколением все больше укрощаясь, пока они, наконец, не стали постоянными спутниками.
Собаки были одомашнены так давно и так часто были скрещены с волками и друг другом, что их гены стали похожи на «полностью однородную тарелку супа,» сказал мне Ларсон в своем офисе в Оксфордском университете. «Кто-то спрашивает какие были добавлены ингредиенты, в каких пропорциях и в каком порядке для приготовления этого супа?» Он пожал плечами. «Образцы, которые мы видим, могли быть созданы по 17 различным сценариям, и мы никак не можем провести между ними различие.»
Заглянуть в прошлое — единственный способ сделать это. Ларсон, словоохотливый, располагающий к себе и сведущий как в археологии, так и генетике, собирал ископаемые и помощников в попытках извлечь ДНК из как можно большего количества окаменелостей собак и волков. Эти последовательности точно покажут как древние клыки связаны друг с другом и относятся к современным псам. Они — самая главная надежда исследователей в этой области для того, чтобы получить твердые ответы на вопросы, которые преследовали их в течение десятилетий. И уже сейчас они принесли удивительное открытие, которое может радикально переосмыслить дискуссию вокруг одомашнивания собак таким образом, что большой вопрос будет уже не о том когда и где это случилось, а о том, как много раз.
На восточной окраине Ирландии находится Ньюгрейндж — 4800-летнее сооружение, предшествующее Стоунхенджу и пирамидам Гиза. Под его большой круглой насыпью и внутри его подземных комнат имеется много фрагментов костей животных. Среди этих фрагментов Дэн Брэдли из Тринити-колледжа в Дублине нашел окаменевшую височную кость собаки.
Надавите пальцем за ухом — это и есть височная кость. Это выпуклость очень плотной кости, которая исключительно хороша в сохранении ДНК. Если вы попытаетесь извлечь ДНК из ископаемого, ее большая часть будет поступать от загрязненных микробов, и только несколько процентов — от действительного владельца кости. Но если у вас есть височная кость, эта пропорция может составлять до 80 процентов. Действительно, Брэдли нашел изобилие ДНК внутри кости, достаточное, чтобы воссоздать последовательность полного генома давно умершей собаки.
Ларсон и его коллега Лоуренс Франц сравнили эту последовательность с теми, которые были получены от почти 700 современных собак, и построили семейное древо, которое выявило взаимосвязь между этими особями. К их удивлению это древо имело очевидное ответвление на стволе — глубокое разделение между двумя собачьими династиями. Одно включало всех собак из восточной Евразии, таких как шарпеи и тибетские мастифы. Другое включало все западно-евразийские породы и собаку из Ньюгрейнджа.
Геномы собак из западной ветки говорят о том, что они прошли через популяционный эффект бутылочного горлышка — драматичное сокращение численности. Ларсон интерпретирует это как доказательство долгой миграции. Он думает, что две собачьи родословные зародились как единая популяция на востоке, прежде чем одна ветвь отделилась и направилась на запад. Это доказывает идею того, что собаки были одомашнены где-то в Китае.
Но есть критический момент.
`Ученые посчитали, что две собачьи династии отделились друг от друга в промежутке от 6400 до 14000 лет назад. Но старейшие окаменелости собак как в восточной, так и западной Евразии старше этого. Это значит, что когда эти восточные собаки мигрировали на запад в Европу, там уже были собаки. Для Ларсона эти детали имеют значение только в том контексте, что собаки были приручены дважды.
Это вся история так, как он ее видит. Много тысяч лет назад где-то в западной Евразии люди приручили серых волков. Тоже самое независимо от этого случилось далеко на востоке. Так, что в это время было две отчетливые и географически отделенные группы собак. Будем называть их древними западными и древними восточными. Приблизительно около Бронзового века некоторые из древних восточных собак мигрировали на запад вместе с людьми, отделяясь от своих связанных с домом сверстников и создавая глубокое расщепление в древе Ларсона. Во время этого путешествия мигрирующие собаки сталкивались с местными древними западными собаками, спаривались с ними (я предполагаю «по-собачьи») и фактически заменили их.
Сегодняшние восточные собаки являются потомками древних восточных. Но сегодняшние западные собаки (и собаки Ньюгрейнджа) прослеживают свое происхождение от древних восточных собак-мигрантов. Менее 10 процентов приходилось на древних западных собак, которые впоследствии вымерли.
Это смелая история, требующая от Ларсона подтверждения, не в последнюю очередь потому, что он сам критиковал работы, утверждающие, что коровы, овцы и другие особи были приручены дважды. «Любые заявления о более чем одном приручении должны быть по существу подтверждены большим количеством доказательств,» — говорит он. «Свиньи определенно были одомашнены в Малой и Восточной Азии. Все остальные — один раз.» Ну за исключением разве что собак.
Другие эксперты собачьей генетики, мягко говоря, сомневаются в сделанных Ларсоном выводах. «Я немного недоумеваю, учитывая, что это основано на одном образце,» — говорит Боб Уэйн из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Он согласен с тем, что существует глубокое генетическое разделение между современными собаками. Но по-прежнему возможно, что собаки были одомашнены всего раз, создавая большую, широко распространенную, скрещенную популяцию, которая только позже разделилась на две отчетливые родословные.
В 2013 году команда Уэйна сравнила митохондриальные геномы (малые кольца ДНК, которые сидят за пределами основного набора) 126 современных собак и волков и 18 ископаемых. Они заключили, что собаки были приручены где-то в Европе или Западной Сибири в промежутке от 18800 до 32000 лет назад. Если не брать в расчет гены, «плотность окаменелостей из Европы говорит нам кое-что,» — говорит Уэйн. «Отмечено много сходств с собаками, в то время как в Восточной Азии ничего подобного не найдено.»
Питер Саволайнен из Королевского технологического института в Стокгольме с этим не согласен. Сравнивая полные геномы 58 современных волков и собак, его команда показала, что собаки в южной части Китая являются наиболее генетически разнообразными в мире. Он говорит, что они, должно быть, возникли там около 33000 лет назад, до того, как их подмножество мигрировало на запад на 18000 лет позднее.
По существу это та же история, которую рассказывает Ларсон. Ключевое различие в том, что Саволайнен не соглашается с существованием самостоятельных одомашненных групп западных собак. «Это очень сильно растягивает данные,» — говорит он. Эти древние западные собаки могут быть просто волками. Или, возможно, они были даже более ранней группой, которая мигрировала с востока. «Я думаю, картина может показаться немного хаотичной,» — говорит он. «Но для меня все довольно ясно. Это должно быть случилось на юге в Восточной Азии. Нельзя интерпретировать это каким-либо другим способом.»
Вообще-то можно. Уэйн так и делает. («Я определенно менее догматичен, чем Питер,» говорит он). Адам Бойко из Корнелльского университета поступает также: после изучения генов деревенских собак — вольных дворняг, которые живут рядом с населенными пунктами — он выступал за единственное приручение в Центральной Азии, где-то рядом с Индией или Непалом. И несомненно Ларсон делает также.
Ларсон добавляет, что его генно-ориентированные сверстники игнорируют одну важную линию доказательств — кости. Если собаки возникли всего раз, должен быть аккуратный градиент ископаемых с самым старым в центре одомашнивания и самым молодым далеко от него. Это не то, что мы видим. Вместо этого археологи нашли 15000-летнюю окаменелость собаки в Западной Европе, 12500-летнюю — в Восточной Азии и ничего старше 8000 лет назад в промежутке.
«Если мы не правы, то каким образом вы объясните археологические данные?» — спрашивает Ларсон. «Собаки переместились из Восточной Азии в Западную Европу за неделю и затем прошли этот путь обратно 4000 лет спустя?» Нет. Двойное одомашнивание имеет больше смысла. Археолог из Королевского бельгийского института естественных наук Миче Гермонпре соглашается с тем, что кости подтверждают идею Ларсона. «На мой взгляд, эта идея звучит достаточно убедительно,» — говорит она.
Но даже Ларсон подстраховывается. Когда я спросил насколько сильно его доказательство, он ответил: «В том смысле, что нужно выбрать число? По самым смелым предположениям я бы дал 7 из 10. Не хватает лишь дымящегося пистолета.»
Почему это так трудно? Из всех проблем, над которым работают ученые, почему именно вопрос происхождение собак так сложно решить?
Для начала, сложно синхронизировать время, потому что никто точно не знает как быстро меняются геномы собак. Этот темп частоты мутаций подкрепляет множество генетических исследований. Это позволяет ученым сравнивать современных собак и задаваться вопросом: как давно должны были эти родословные разойтись, чтобы построить так много различий в своих генах? И поскольку отдельные команды используют исчисления частоты мутаций, которые сильно отличаются, неудивительно, что они приходят к противоречивым выводам.
Несмотря на точную дату, понятно, что в течение тысяч лет собаки спаривались друг с другом, скрещивались с волками, путешествовали по всему миру и были намеренно разведены людьми. В результате, прилив и отлив генов превратил их историю в мутное месиво — однородный суп, о котором говорит Ларсон.
Волки не дают никакой ясности. Серые волки имели обыкновение жить по всему Северному полушарию, таким образом они потенциально могли быть одомашнены где угодно в пределах широкого диапазона (хотя Северная Америка определено выпадает). Более того, изучение генов говорит нам о том, что ни одна живая группа волков не связана с собаками более тесно, чем другая, что означает, что волки, которые изначально дали начало собакам, сейчас не имеют продолжателей рода и вымирают. Секвенирование живых волков и собак никогда не сможет по-настоящему раскрыть их запутанное прошлое; как говорит Ларсон, это как пытаться раскрыть преступление, когда преступник даже не в списке подозреваемых.
«Единственный способ узнать наверняка — вернуться назад во времени,» — добавляет он. Исследование, неофициально известное как Большой Собачий Проект, было рождено от разочарования. Еще в 2011 году Ларсон упорно работал над происхождением домашних свиней и был раздражен тем, что ученые, изучающие собак, публиковали менее точные статьи в более престижных журналах просто потому, что объекты их исследований были более харизматичными и медиа-благоприятными. Тогда он позвонил своему давнему сотруднику Киту Добни. «Сквозь стиснутые зубы я сказал: Будем исследовать гребаных собак. И он сказал: Я за.»
C самого начала наш дуэт понял, что изучение живых собак никогда не разрешит великую проблему одомашнивания. Единственный способ сделать это — составить последовательность древней ДНК из окаменелостей собак и волков на протяжении всего их диапазона и в различные моменты истории. В то время как другие ученые изучали «суп» собачей генетики, пробуя конечный продукт, Ларсон возвращался назад во времени, чтобы попробовать его на каждом шагу его создания, позволяя себе определенно воспроизвести весь рецепт.
В последние десятилетия ученые становятся все более успешными в извлечении и секвенировании нити ДНК из окаменелостей. Эта древняя ДНК сотворила чудеса для нашего понимания нашей собственной революции. Она показала, например, как Европа была колонизирована 40000 лет назад охотниками-собирателями, двигающимися из Африки, затем 8000 лет назад ближневосточными фермерами и 5000 лет назад кочевниками из русских степей. «Каждый в Европе представляет собой смесь этих трех популяций,» — говорит Ларсон, надеясь провести анализ генома собаки таким же образом, разделяя его на составляющие ингредиенты.
Ларсон первоначально предполагал маленький проект — только он и Добни, анализирующие несколько ископаемых. Но он получил больше средств, помощников и образцов, чем он ожидал. «Это просто превзошло все пропорции,» — говорит он. Он и его коллеги путешествовали по миру, сверлили окаменелости и привозили обломки костей обратно в Оксфорд. Они были в музеях и у частных коллекционеров. («В Йорке был парень, у которого в гараже была целая тонна вещей.») Они также прихватывали кости с археологических раскопок.
Части костей возвращались назад на предприятие в Оксфорде, называемое Palaeo-BARN (Палеогеномная и биоархеологическая исследовательская сеть). Когда я совершал тур по этому центру с Ларсоном, мы носили белые комбинезоны, хирургические маски и фиолетовые перчатки, чтобы держать подальше нашу ДНК (и наших микробов кожи) от драгоценных образцов ископаемых. Ларсон называл их «скафандрами». Я думал — «бережливые ниндзя».
В одной комнате команда засовывала части костей в машину, которая растирала их небольшим шариковым подшипником, превращая твердые осколки в мелкий порошок. Затем они пропускали порошок через рукавицу химических веществ и процеживали, чтобы вытащить ДНК и избавиться от всего остального. В результате оставалась крошечная капля жидкости, которая содержала генетическую сущность давно умерших собаки или волка. Морозилка Ларсона содержала 1500 таких капель и еще больше было на подходе. «Данные, которые ему удалось собрать действительно были фантастическими,» — говорит Саволайнен.
Оставаясь преданным своим археологическим корням, Ларсон не игнорирует кости. Его команда сделала фотографии черепов около 7000 доисторических собак и волков с 220 разных ракурсов и восстановила их в виртуальном пространстве. Они могут использовать технологию, называемую геометрическая морфометрия, чтобы увидеть как различные черты черепов эволюционировали со временем.
Две линии доказательств — ДНК и кости — должны либо поддержать, либо опровергнуть идею двойного одомашнивания. Это также поможет прояснить некоторую путаницу в отношении нескольких специфических ископаемых, таких как 36 000-летний череп из пещеры Гойе в Бельгии. Гермонпре думает, что это примитивная собака.» Он выходит за пределы видоизменяемости волков: он меньше, и морда выглядит по-другому,» — говорит она. Другие говорят, что он слишком непохож на современных собак. Уэйн предположил, что он отражает прерванную попытку одомашнивания — линия собак, которые не вносили вклад в современные популяции, и в настоящее время исчезли.
Возможно гончая Гойе была частью гипотетической древней западной группы Ларсона, одомашненной вскоре после того, как современные люди прибыли в Европу. Возможно она представляла еще один отдельный случай одомашнивания. Возможны все эти варианты, и Ларсон думает, что у него достаточно данных, чтобы отделить их друг от друга. «Мы можем начать присваивать номер разнице между собаками и волками,» — говорит он. «Мы можем сказать, что вот так выглядели все волки в тот период времени; входит ли собака Гойе в эту группу или она выглядит так, как собаки, появившиеся позднее?»
Ларсон надеется получить первые важные ответы в период от шести до двенадцати месяцев. «Я думаю, очевидно, что некоторые выводы нельзя признать правильными, их можно лишь подвести к тем или иным гипотезам,» — говорит Бойко. «Вполне возможно сузить это количество до одного, но я бы не стал на это надеяться.» Уэйн более оптимистичен. «Древняя ДНК предоставит гораздо более точные данные, чем те, что у нас были раньше.» — говорит он. «Ларсон убедил в этом всех. Из него бы вышел отличный дипломат.»
В самом деле помимо накопления ДНК и создания виртуальных черепов, величайшее умение Ларсона — сбор помощников. В 2013 году он отвез в Абердин столько исследователей собак, сколько мог, и посадил их за один круглый стол, чтобы они могли начать разговор. «Не скажу, что не было никакого напряжения,» — говорит он. «Вы сидите в одной комнате с тем, кто написал в своем исследование то, что подразумевает, что ученый из вас никакой… Конечно тут будет напряжение. Но оно ушло достаточно быстро. Чему, откровенно говоря, помог и алкоголь.»
«Все было примерно так: Знаешь что? Если я совершенно не прав относительно этого, и я должен собаку на этом съесть, мне все равно. Я просто хочу знать.»
Оригинал: The Atlantic
Автор: Эд Янг
