摘要：国际狗狗日（International Dog Day）是美国动物保护倡议者Colleen Paige发起的一个节日，定在每年的8月26日，以关注狗在社会中的角色与福利。实际上，狗作为人类最早驯化的动物之一，与人类相伴已有三万余年，并走过了与人类协同进化、出走
一只澳洲野狗站在岩石上，目光凝视远方，神情警惕而担忧。它竖起耳朵，眉头紧锁。它的皮毛呈褐色，腹部和面部区域有白色的毛。图片：© 澳大利亚博物馆
导读：
国际狗狗日（International Dog Day）是美国动物保护倡议者Colleen Paige发起的一个节日，定在每年的8月26日，以关注狗在社会中的角色与福利。实际上，狗作为人类最早驯化的动物之一，与人类相伴已有三万余年，并走过了与人类协同进化、出走野外的精彩旅程。
莫喻枫 ｜ 撰文
在人类与动物共同演化的漫长历史中，狗演绎着一段独特的“双重进化”传奇。作为最早被人类驯化的伙伴，它们从狼群中走出，历经万年的自然与人工选择，演化成形貌各异的家犬，深度融入人类社会的每一个角落。
然而，在历史的长河中，也有一批犬群脱离人类，出走荒野，在自然选择的塑造下开启了一场逆向的旅程——从东亚家犬野化为澳洲野犬。在这个过程中，它们重塑了行为、代谢和神经机制，重新适应野外生存。
驯化与野化，两条相反的演化之路，如何在狗狗的基因组上留下各自的烙印？
狗狗与人类走上相似的基因进化之路
中国科学院昆明动物研究所、动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心的张亚平团队长期致力于研究家养动物的起源和驯化过程。在一系列的工作中，他们对多种灰狼、中国本土犬以及其他现代犬种进行了全基因组测序和对比分析 [1-4]。
通过分析这些数据，他们发现，狼和中国本土犬大约在 3.2 万年前开始分化。最早的狗狗可能是在靠近人类营地、一起觅食的过程中，逐渐走上驯化之路的。
在狗的驯化过程中，有一批基因受到了“正向选择”——也就是更有利于适应人类环境的基因被保留了下来。有趣的是，这些基因与人类在自身进化过程中被选择的基因有很大重叠，尤其在消化代谢、大脑神经功能以及癌症相关基因方面，表现出明显的“平行进化”——即人和狗在相似的环境压力下，演化出了类似的基因改变。
从狼到狗的驯化历程伴随着饮食结构的深刻转变。约一万年前，人类祖先主要依赖狩猎和采集为生。随着农业的兴起，大多数人群逐渐从狩猎-采集的生活方式转向定居的农业社会。在这一重大转型过程中，人类与狗共同经历了对富含淀粉饮食的适应。
以高淀粉食物为主的人群，其唾液淀粉酶基因 AMY1 的拷贝数更多，能够表达更高水平的淀粉酶，从而更有效地消化淀粉类食物。值得注意的是，狗也演化出了类似的适应性特征。在农业起源较早的地区，犬类的胰腺淀粉酶基因 AMY2B 拷贝数显著增加，基因表达水平也随之升高，增强了它们对淀粉的消化能力 [2]。
另一个基因改变的有力证据来自高原适应。藏獒最初起源于中国平原地区的本土犬，后来逐渐进入青藏高原并完成了对极端环境的适应。研究人员比较了 32 只藏獒、20 只中国本土犬和 14 只灰狼的全基因组单核苷酸多态性（SNP，是基因组中最常见的遗传变异类型）分型，共识别出超过 12 万个 SNPs，并进一步筛选出在藏獒中经历正向选择的 16 个基因，其中有 12 个与高海拔低氧适应密切相关，例如 EPAS1、SIRT7、PLXNA4 和 MAFG [3]。
其中，一种缺氧诱导因子（HIF）—— EPAS1，同样在藏族人群的低氧适应中发挥作用 [5]，这支持了狗与人类在高海拔适应方面可能存在趋同进化的可能性。
在人与犬类共同“正向选择”的基因中，与大脑和神经活动相关的基因尤其值得关注。其中一个关键基因是 SLC6A4，它负责调节大脑中血清素的运输，而血清素是影响情绪、行为和社交能力的重要神经递质。驯化往往意味着生活环境拥挤，这些“不太友好”的条件会对基因产生压力，推动基因组发生改变。比如，神经系统通路中的一些基因，尤其是与血清素相关的基因，可能因为能降低攻击性而被保留下来，以便更好适应群体生活 [1]。
有意思的是，那些在人类和狗身上被“选中”的基因，虽然帮助我们更好地适应了共同的生活环境，却也可能带来了相似的健康问题。比如，一些有助于缓解压力、增强社交能力的基因变化，可能同时增加了患某些神经系统疾病的风险。此前，张亚平团队曾报道犬类强迫症（Canine compulsive disorder, CCD）与人类强迫症（Obsessive-compulsive disorder, OCD）之间有多个共享的风险基因 [6]，在遗传构成上存在强烈的趋同性。
正因为人类和狗在相似的环境下经历了类似的基因演化，狗可能成为研究人类疾病的重要“参照”。
当东亚家犬出走澳洲，重返野外
一方面，狗在与人类相处的过程中被人类驯化，另一方面，一些被驯化的狗狗在机缘巧合之下又重返野外，走出了另外一条演化道路。
例如，数千年前，一群源自东亚的家犬随人类抵达澳大利亚。在这片陌生大陆上，它们逐渐脱离人类的驯养，回归荒野，开启了独立狩猎、自主繁衍的生存模式，并逐步适应了当地的自然环境。
历经数千年的野化，这群犬类最终演化为今天的澳洲野犬（Canis dingo）。
中国土狗。图源：陈晓雪
尽管野化现象备受关注，但其背后的基因组机制仍知之甚少。主要难点在于，多数野化种群常与野生或家养祖先发生基因交流，难以区分遗传变化是源于自然选择，还是杂交带来的基因流动。
而澳洲野犬正是破解这一难题的理想模型。其野化进程始于数千年前，并且直至近 200 年欧洲人到来之前，一直与家犬及狼等祖先种群保持地理与遗传上的隔离。这一独特的演化历史，有效避免了杂交干扰。
为了进一步理解这一过程，张亚平团队通过对澳洲野犬及其相关犬科动物进行全基因组测序，并整合分析多个已发表的犬科动物全基因组数据，详细揭示了澳洲野犬的起源与演化历程。
研究证实，澳洲野犬的祖先是东亚地区已被驯化的家犬，大约 9900 年前从中国南方出发，于约 8300 年前抵达澳大利亚，并在当地野化 [7-8]。
值得注意的是，这一时间早于著名的 “南岛语族扩散” 约两千年。南岛语族约五六千年前从福建一带经台湾向太平洋和印度洋岛屿迁徙。澳洲野犬的更早到来，暗示可能存在一次尚未被充分认知的古代人类迁徙活动，将家犬带入澳洲 [9]。
研究人员在澳洲野犬处于正向选择压力下的基因组区域中鉴定出了 50 个候选基因。正在经历“正向选择”的基因多与消化、代谢、繁殖和神经发育相关。例如，与消化相关的 SLC5A1 基因在葡萄糖和钠的吸收中起重要作用；TAS2R5 基因可能参与苦味感知；ARHGEF7 基因可能促进海马神经元发育；Prss37 基因与繁殖相关，在小鼠中被证明对雄性生育能力至关重要 [10]。
正如前文所提及，家犬与野生犬科动物如狼和澳洲野犬之间存在着显著的饮食差异。野生犬科动物主要以肉类为食，而家犬通常会摄入相当数量的人类提供的植物食物。家犬淀粉消化能力的增强是通过胰腺淀粉酶 (AMY2B) 基因拷贝数的扩增实现的，但澳洲野犬拥有与狼相同的未扩增基因拷贝数。
与澳洲野犬生育力相关基因被“正向选择”相似，此前的野化鸡和野化水稻的研究也显示，生殖机制的改变是动植物野化过程中的一个普遍且关键的适应性特征 [11-12]。在野化水稻中，研究者鉴定出的与新环境适应相关的基因组区域主要与开花时间、繁殖特性及应激反应相关。在野化鸡中，则显著地识别出与性选择和繁殖相关的基因可能构成了推动野化进程的关键自然选择靶点。这表明，无论是动物还是植物，适应新环境往往伴随着饮食与繁殖策略的双重调整。
同时，狗的野化过程对与神经发展相关的基因组区域产生了正向选择。其中两个关键基因是 ARHGEF7 和 PANX2。 ARHGEF7 基因可促进海马神经元树突棘和突触的形成。海马体在反应抑制、记忆和空间认知中发挥关键作用，部分研究提示其与目的性行为相关。因此，该基因表达水平的改变可能与澳洲野犬适应野外生存环境的行为变化有关。
结语
狗狗在驯化与野化过程中的基因演变，生动展现了自然环境与人类社会文化如何共同塑造生命体的基因组。
对科学而言，狗是研究复杂性状遗传、疾病机制与衰老规律的天然模型；对人类而言，狗不仅是最早的伙伴，更是理解我们自身进化历程的一面镜子。探索犬类的驯化与野化，让我们在基因与历史的交汇之处，重新审视人与动物、文明与自然之间那段深远而深刻的关系。
参考文献：（上下滑动可浏览）
[1] Wang, Guo-dong, et al. "The genomics of selection in dogs and the parallel evolution between dogs and humans." Nature communications 4.1 (2013): 1860.
[2] Wang, Guo-Dong, et al. "Structural variation during dog domestication: insights from gray wolf and dhole genomes." National Science Review 6.1 (2019): 110-122.
[3] Li, Yan, et al. "Population variation revealed high-altitude adaptation of Tibetan mastiffs." Molecular biology and evolution 31.5 (2014): 1200-1205.
[4] Li, Yan, et al. "Artificial selection on brain-expressed genes during the domestication of dog." Molecular biology and evolution 30.8 (2013): 1867-1876.
[5] http://www.kiz.cas.cn/gre/gre7/gre73/201408/t20140827_4192627.html
[6] Cao, Xue, et al. "Whole genome analyses reveal significant convergence in obsessive-compulsive disorder between humans and dogs." Science Bulletin 66.2 (2021): 187-196.
[7] Zhang, Shao-jie, et al. "Genomic regions under selection in the feralization of the dingoes." Nature Communications 11.1 (2020): 671.
[8] https://www.cas.cn/syky/202003/t20200302_4736163.shtml
[9] http://env.people.com.cn/n1/2020/0317/c1010-31635368.html
[10] Shen, Chunling, et al. "Prss37 is required for male fertility in the mouse." Biology of reproduction 88.5 (2013): 123-1.
[11] Qiu, Jie, et al. "Genomic variation associated with local adaptation of weedy rice during de-domestication." Nature communications 8.1 (2017): 15323.
[12] Johnsson, Martin, et al. "Feralisation targets different genomic loci to domestication in the chicken." Nature communications 7.1 (2016): 12950.
来源：赛先生一点号
