Собачий взгляд: 5 генетических мутаций, благодаря которым собаки стали лучшими друзьями человека

На днях стало известно о смерти самого старого пса в мире. Пес португальской породы рафейру ду Алентежу по кличке Боби прожил 31 год. Возможно, своим долголетием он был обязан тому, что никогда не сидел на цепи, ел ту же еду, что и хозяева, и всю жизнь провел в деревне. Ради жизни с человеком собаки поменяли не только свои привычки, но и ДНК.

Друг познается в еде

Ученые не сомневаются, что все современные собаки произошли от волков. Но когда и где это случилось, исследователи ожесточенно спорят до сих пор. Одни утверждают, что волки впервые попали в общество человека на юге Китая, другие — что на Ближнем Востоке. Временной разброс также немаленький — разные специалисты считают, что предки собак были одомашнены от 10 до 30 тысяч лет назад.

В поисках даты появления собак ученые обнаружили нечто замечательное — оказалось, что ради дружбы с человеком животные изменили не только внешность, но и ДНК. Изменили, конечно, не сами четвероногие, хотя, будь их воля, наверняка согласились бы и не на такое. Удобные человеку мутации, как и любые другие, появлялись в геноме собак случайно, но так как их носители оказывались лучше приспособлены к жизни с Homo sapiens, именно их потомки в основном и оставались жить с хозяевами. Так постепенно ДНК собак становилась все меньше похожа на ДНК диких предков.

В качестве первого шага навстречу Homo sapiens собаки научились есть человеческую пищу. Генетик Эрик Аксельссон из шведского Упсальского университета и его коллеги прочли полные геномы 12 волков и 60 собак различных пород и сравнили их между собой. Ученые искали прежде всего те гены, которые отличают всех современных собак от их диких предков. Если у волков встречалось множество вариантов какого-то гена, а у собак — один, это говорило биологам, что данный вариант был чем-то очень важен для первых собак, раз потомство оставили только его носители.

По утверждению шведов, первой исключительно собачьей генетической особенностью стала способность переваривать крахмал, волкам это умение, по понятным причинам, не нужно. Чтобы усваивать чуждое хищникам вещество, собаки изменили сразу несколько генов. Например, по сравнению с волками, у них увеличена активность гена AMY2B, который кодирует разрушающий крахмал фермент. При этом неслучайно время одомашнивания собак примерно совпадает со временем перехода первых людей от охоты и собирательства к фермерству. В неолитических общинах растительная пища стала доступнее, и кое-что из нее наверняка перепадало первым компаньонам человека.

Аксельссон полагает, что будущие собаки научились переваривать крахмал, когда только присматривались к людям и регулярно наведывались в поселения доисторических фермеров. В конце концов некоторые из этих в буквальном смысле слова четвероногих нахлебников решили, что жить с тем, у кого всегда есть чем поживиться, легче, чем бегать за добычей по лесам. Изменив геном, волки получили надежный источник пропитания, а люди за сравнительно небольшую плату в виде косточки и горстки риса приобрели верного недремлющего сторожа.

Когда тебя понимают

Охрана жилища была первой и главной работой потомков волков. Но если бы их обязанности ограничивались только этим, собаки никогда бы не стали собаками. Уникальная генетическая пластичность позволила этим животным превратиться в универсальный инструмент в руках человека. Второй шаг навстречу двуногим был куда сложнее, чем способность питаться нашей едой: собаки научились понимать человека. Именно это сделало их незаменимыми спутниками людей на охоте, на пастбище и на войне.

Большинство ученых согласны, что в распознавании чувств и намерений хозяина собакам нет равных. Но такая чуткость досталась животным не бесплатно — она стоила им взаимопонимания с представителями собственного вида. Фредерике Ранге из Отдела когнитивной биологии Венского университета показала это в экспериментах на волках и собаках, выращенных в одной стае. Животные должны были открыть коробку с едой. Добраться до лакомства можно было, лишь нажав на рычаг.

Чтобы понять, кто лучше учится у себе подобных, Фредерике и ее коллеги натренировали двух собак, одна их которых нажимала на рычаг лапой, а другая захватывала его челюстями. Новоявленные учителя показывали, как нужно обращаться с рычагом, и волкам, и собакам. Оказалось, что волки воспринимают уроки себе подобных гораздо лучше, чем знаменитые своими способностями к дрессуре собаки. Все двенадцать волков, участвовавших в эксперименте, смогли открыть коробку, и девять хищников сделали это именно тем способом, который показал учитель. Собаки проявили себя гораздо хуже — только четыре из пятнадцати справились с рычагом, и ни один зверь не повторил продемонстрированный урок.

Исследователи полагают, что собаки стали хуже понимать собратьев из-за излишней направленности на человека, которую они приобрели в ходе долгой совместной эволюции. Печальный эффект проявляется у собак даже в столь важном деле, как дележ еды. Ранге с коллегами показала, что волки в такой ситуации ведут себя довольно агрессивно и даже грызутся друг с другом, но не оставляют сородичей совсем без куска.

Собаки поступают иначе — почти все угощение получает альфа-самец, а низшие члены стаи уходят ни с чем. В дикой природе подобное поведение сильно ослабило бы стаю, все члены которой должны действовать сообща. Домашние собаки могут позволить себе быть эгоистами, так как их благополучие зависит исключительно от человека.

ФОТОГРАФ
Дэн Балилти

«Лучшие друзья»

Ну как вам сказать…

Понимать намерения и указания человека — это только половина того, что требуется от надежного компаньона. Второе слагаемое успеха — хозяин тоже должен понимать, что ему хотят сообщить. Изо всех сил стремясь подружиться с людьми, собаки в конце концов научились доносить до них свои «слова».

Пожалуй, самая заметная черта, которая отличает собак от волков, — это лай. Волчата тоже издают характерные звуки, но взрослые волки не лают никогда. Долгое время ученые считали, что люди оставляли себе только самых доброжелательных и игривых волков, которые, даже повзрослев, во многом ведут себя как щенки, например лают. Последние исследования показывают, что реальная картина несколько сложнее.

Новые данные были получены венгерским этологом — специалистом по поведению — Чабой Мольнаром, который анализировал лай и другие звуки собак. Ученый обнаружил, что в разных ситуациях животные лают по-особому: звуки при встрече с незнакомцем отличались от тех, что собаки издают, скажем, во время игры или при общении с себе подобными. Более того, оказалось, что люди способны отличать лай, который собаки издают в разных ситуациях. К тому же акустическая структура лая у собак очень похожа, в отличие от структуры любых других издаваемых ими звуков.

Мольнар уверен, что необычное акустическое единообразие лая четко указывает на его приспособительное значение. Это неудивительно: лай предназначен прежде всего для уха человека, поэтому должен быть простым и понятным. А те звуки, которые собаки оставили «для себя», могут заметно различаться, так как не влияют на главное для собаки — общение с человеком.

Только для любителей экзотики

Не все изменения в собачьем поведении, внешности и геноме были продиктованы необходимостью и суровыми реалиями жизни. Когда в мире появились развитые и действительно богатые цивилизации, на передний план вышло стремление человека к экзотике. И собаки не стали отказывать хозяину в этом чудачестве, так появилось племя декоративных собачек.

Особое место в нем занимают голые собаки из Мексики, Перу и Китая. Они лидеры по части экзотики: помимо почти полного отсутствия шерсти, у этих собак меньше зубов, а те, что есть, нередко изменены по форме. Эти особенности вместе называют эктодермальной дисплазией.

Недавно ученые выяснили, как именно собаки изменили геном, чтобы приобрести столь экзотическую внешность. Генетики под руководством Тоссо Лееба из Бернского университета брали образцы крови у совсем безволосых и покрытых мягкой негустой шерсткой представителей трех пород и сравнивали выделенную из них ДНК.

Ученые установили, что искомая мутация содержится в гене FOXI3 на 17-й хромосоме. Ранее в исследованиях на мышах было показано, что этот же ген отвечает за формирование волос и зубов на ранних этапах эмбрионального развития. Оказалось, что в геноме полностью лишенных шерсти собак версия FOXI3 всегда на семь нуклеотидов длиннее, чем у обычных собак.

Сотвори себе пару

Сегодня мы не всегда знаем, что изменить, чтобы получить нужную черту той или иной породы. Но с каждым рассшифрованным геномом ученые будут находить все новые факторы, отвечающие, например, за дружелюбие ретриверов или характерную походку бульдогов. Когда исследователи найдут все то, что изменили в своей ДНК собаки ради дружбы с человеком, наступит время пород, которые мы будем выводить по заказу или по прихоти. И от древних волков в геноме этих животных не останется почти ничего.

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 11, ноябрь 2013, частично обновлен в октябре 2023