Геномні відповіді на вибір для приручення агресивної поведінки у срібної лисиці (Vulpes vulpes) PNAS

Знайдіть цього автора на Google Scholar
Знайдіть цього автора на PubMed
Шукайте цього автора на цьому сайті
Для листування: xzw0070 @ auburn.eduavk @ illinois.eduac347 @ cornell.edu

Автор: Ендрю Г. Кларк, 6 серпня 2018 р. (Надіслано на огляд 17 січня 2018 р .; переглянуто Хопі Е. Хоккстра та Робертом К. Уейном)

Значимість

Поведінка одомашнених тварин різко відрізняється від поведінки диких родичів, і експеримент російської ручної лисиці чітко продемонстрував, що ці зміни можуть відбутися лише за кілька поколінь селекції. Аналіз експресії генів у мозку ручних та агресивних лисиць під час цього експерименту дозволяє нам запитати, які шляхи мозку були змінені цим останнім сильним відбором. Шляхи, що впливають на функцію як серотонінергічних, так і глутамінергічних нейронів, були чітко модульовані шляхом відбору відповідно до ролі цих нейронів у навчанні та пам'яті. Як зміни частоти алелів, так і експресія генів також включають гени, важливі для функції клітин нейронного гребеня, підтримуючи можливу роль клітин нервового гребеня в синдромі одомашнення.

Анотація

Зусилля приручення тварин призвели до спільного спектру вражаючих поведінкових та морфологічних змін. Щоб повторити цей процес, срібних лисиць вибирали для ручної та агресивної поведінки вже більше 50 поколінь в Інституті цитології та генетики в Новосибірську, Росія. Щоб зрозуміти генетичну основу та молекулярні механізми, що лежать в основі фенотипових змін, ми сформулювали рівні експресії генів та кодували частоти алелів SNP у двох зразках тканин мозку від 12 агресивних лисиць та 12 ручних лисиць. Експресійний аналіз виявив 146 генів в префронтальній корі та 33 гени в базальному передньому мозку, які були диференційовано виражені, з 5% коефіцієнтом помилкового виявлення (FDR). Ці кандидати включають гени в ключові шляхи, які, як відомо, мають вирішальне значення для неврологічної обробки, включаючи шляхи рецепторів серотоніну та глутамату. Крім того, 295 з 31 000 екзонічних SNP демонструють значні відмінності частоти алелів між прирученими та агресивними популяціями (1% FDR), включаючи гени, що відіграють роль у визначенні долі клітин нейронного гребеня.

Відмінності у поведінці одомашнених тварин від їх диких предків є одними з найкращих прикладів впливу генів на поведінку (1). Одомашнених тварин відібрали для зручності поводження, і вони, як правило, виявляють знижену агресивність та підвищену соціальну толерантність як до людей, так і до представників власних видів (2). Навіть після того, як були генемовані геноми більшості одомашнених видів та їх диких видів предків, ідентифікація генів, відповідальних за ці поведінкові відмінності, виявилася складною (3 ⇓ ⇓ –6). Вибір різних ознак у кожного з одомашнених тварин та старовина часових рамок ускладнюють ідентифікацію, які генетичні зміни причинно обумовлені зміною поведінки (3, 7, 8).

На відміну від видів, одомашнених у далекому минулому, срібляста лисиця (різновид забарвлення рудої лисиці, Vulpes vulpes) була одомашнена в контрольованих господарських умовах в Інституті цитології та генетики (ICG) Російської академії наук (9 ⇓ –11). Руда лисиця та домашня собака (Canis familiaris) мають спільного предка лише 10 Mya (12), що робить експеримент з лисицею моделлю приручення собак. Щоб перевірити, чи відбір для поведінки був головною силою у процесі приручення собак, починаючи з 1959 року, Дмитро Бєляєв та Людмила Трут відбирали звичайних виведених у фермах лисиць проти страху та агресії до людей, після чого проводився відбір для поведінки, що шукає контактів, яка призвело до розвитку ручного штаму лисиць (рис. 1А) (9 ⇓ –11). Реакція на відбір була надзвичайно швидкою: перша приручена тварина, віднесена до категорії «еліта одомашнення», з’явилася в 4 поколінні, 1,8% таких лисиць спостерігалося в 6 поколінні (4/213), а до 45 покоління майже всі лисиці належали до цієї категорія (11). Лисиці з ручної популяції ставляться до людей позитивно, подібно до доброзичливих собак (13). Вони прагнуть встановити людський контакт через 1 місяць після народження і залишаються доброзичливими протягом усього свого життя (11).

Щоб визначити генетичну основу поведінкових відмінностей між прирученими та агресивними штамами лисиць, ми розробили карту мейотичного зв’язку лисиць, експериментально схрещені родоводи та склали дев’ять значущих та сугестивних кількісних локусів ознак (QTL) для особливостей поведінки (17 ⇓ ⇓ - 20). Хоча картографування QTL є перспективною стратегією для виявлення геномних областей, причетних до складних ознак, сам по собі цей підхід зазвичай не дозволяє ідентифікувати причинні гени та мутації. У цьому дослідженні ми проаналізували транскриптоми мозку лисиць 12 агресивних та 12 приручених 1,5-річних сексуально наївних чоловіків. Ми оцінили експресію генів у двох регіонах мозку, префронтальній корі та базальному передньому мозку.