Изменение лошади за тысячелетия

Полногеномное секвенирование современных и древних лошадей раскрывает гены, отобранные человеком в процессе одомашнивания за последние 5500 лет, а также показывает его цену. Новое исследование под руководством Центра геогенетики Копенгагенского университета с участием ученых из 11 международных университетов показывает, что значительная часть генетического разнообразия современных домашних лошадей может быть объяснена скрещиванием с потомками ныне вымершей популяции диких лошадей. Эта популяция отличалась от единственной сохранившейся дикой популяции — лошади Пржевальского. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Одомашнивание лошади около 5500 лет назад революционизировало человеческие цивилизации и общества. Однако оно также привело к почти полному исчезновению диких лошадей. Единственная выжившая дикая популяция — лошадь Пржевальского из Монголии — происходит всего от 13 особей. Из-за этой огромной потери генетического разнообразия молекулярные последствия одомашнивания было трудно оценить.

Доктор Людовик Орландо, руководивший работой, пояснил: «Классический способ оценки эволюционного воздействия одомашнивания — сравнение генетической информации диких животных и их домашних потомков. Для лошадей он не подходит, так как единственная выжившая популяция диких лошадей пережила резкий демографический спад в XX веке. Поэтому мы решили секвенировать геном древних лошадей, живших до одомашнивания».

Исследователи сосредоточились на образцах возрастом ~16 000 и ~43 000 лет, однозначно предшествовавших началу одомашнивания. Окаменелости были найдены на Таймырском полуострове в России.

Изменение лошади человеком

Сравнение геномов двух древних лошадей с геномами лошади Пржевальского и пяти пород домашних лошадей позволило выявить 125 генов-кандидатов, связанных с широким спектром физических и поведенческих признаков.

Доктор Бет Шапиро отметила: «Мы предоставляем самый обширный список генов-кандидатов, которые были благоприятны для человека после одомашнивания лошадей. Этот список включает гены, участвующие в развитии мышц и костей, что, вероятно, помогло использовать лошадей для транспортировки».

Доктор Людовик Орландо добавил: «Возможно, еще более интересно, что мы идентифицировали гены, контролирующие поведение животных и реакцию на страх. Эти гены могли быть ключом к превращению диких животных в более послушные одомашненные формы».

«Цена одомашнивания» у лошадей

Однако изменение генома лошади во время одомашнивания также имело негативные последствия. Это проявилось в повышении уровня инбридинга среди домашних лошадей, а также в накоплении вредных мутаций в их геномах по сравнению с древними дикими лошадьми. Этот вывод подтверждает теорию «цены одомашнивания», предсказывающую увеличение генетического груза у домашних форм.

Профессор Лоран Экскоффье пояснил: «Одомашнивание связано с повторяющимися демографическими спадами. Вредные мутации не устраняются отбором и могут увеличиваться в частоте в малых популяциях. Таким образом, одомашнивание обычно имеет свою цену».

Это явление было обнаружено только при сравнении с древними геномами, поскольку лошадь Пржевальского показала долю вредных мутаций, сходную с домашними лошадьми.

Хакон Йонссон, соавтор исследования, сказал: «Недавнее почти вымирание популяции лошади Пржевальского привело к сохранению вредных мутаций по тому же механизму, который когда-то привел к их накоплению у домашних лошадей. Поразительно, что схожая величина была достигнута за гораздо более короткий срок».

Древний вклад в настоящее

Сравнение древних и современных геномов также показало, что древние особи внесли значительный вклад в генетическое разнообразие современных домашних лошадей, но не в лошадь Пржевальского. Это говорит о том, что в процессе одомашнивания происходило пополнение популяции домашних лошадей из дикой популяции, потомков древних лошадей.

Миккель Шуберт, соавтор исследования, заключил: «Мы можем оценить, какая часть генома современной лошади была получена в результате этого процесса. Наша оценка показывает, что как минимум 13%, а возможно, и до 60% генома современной домашней лошади было приобретено от вымершей дикой популяции».