Ősi farkasok DNS-éből fejtették meg a kutyák eredetét

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Két alkalommal háziasíthatta az ember a mai kutyák ősét, a szürke farkast – állítja egy friss kutatás, amelyben az elmúlt 100 ezer évben élt ősi farkasok genomjait vizsgálták. A kutatók megállapították, hogy a kutyák legközelebb rokonai általánosságban az ősi kelet-ázsiai farkasok, viszont a közel-keleti és afrikai kutyák őseinek közel felét dél-nyugat-eurázsiai farkasok adják.

A Nature folyóiratban szerdán publikált eredmények minden eddiginél pontosabb képet adnak a kutyák (Canis familiaris) farkasoktól való eredetéről, és betekintést nyújtanak a közel 810 ezer éve kialakult szürke farkasok (Canis lupus) evolúciójába, többek között abba is, hogy milyen hatással volt rájuk a 23–28 ezer évvel ezelőtti utolsó eljegesedési maximum (LGM), amikor Észak-Amerika és Eurázsia jelentős részét jégtakaró borította.

Dogor, egy 18 ezer éves szibériai farkaskölyök, amelyet szinte tökéletes állapotban megőrzött a permafroszt, így a kutatók nagy pontossággal tudták meghatározni a genomjátFotó: Sergey Fedorov

A kutyák eredetével legutóbb októberben foglalkoztunk, amikor egy japán szakemberek által végzett genomikai kutatásról számoltunk be. Akkor azt derült ki, hogy a honsúi farkas áll a legközelebbi rokonságban a mai kutyákkal, és közös ősük egy ősi kelet-ázsiai szürkefarkas-populáció lehet.

A mostani vizsgálatban Anders Bergström, a londoni Francis Crick Intézet ősi genomikai laboratóriumának kutatója és kollégái (köztük Gasparik Mihály, a Magyar Természettudományi Múzeum főmuzeológusa) 66 ősi szürkefarkas-genomot szekvenáltak meg Európából, Szibériából és Észak-Amerikából – a vizsgált genomok az elmúlt 100 ezer évben élt farkasok leleteiből vett ősi DNS-mintákból származnak. Az összesen 72 ősi farkasgenom (66 a kutatók által meghatározott és 6 másik) alapos elemzése természetes szelekció jeleit tárta fel az (115 000–11 700 évvel ezelőtti) utolsó eljegesedés alatt élt farkaspopulációkban, és az is kiderült, hogy a periódus végén más nagyemlősökkel ellentétben a farkasokat nem fenyegette a teljes kihalás veszélye.

Észak-Amerikában a jégkorszak csúcsán kihaltak a farkasok, Eurázsiában viszont nem

A kutatók szerint korábbi genetikai vizsgálatok azt találták, hogy a farkasok mai populációinak elrendeződése 20–30 ezer éve, nagyjából az utolsó eljegesedési maximum idején alakult ki, ősi szibériai farkasokból származó minták pedig azt jelezték, hogy sok, az éghajlati időszakot megelőző farkasevolúciós ág egyszerűen kihalt. Az új genomok vizsgálatával Bergströmék célja annak kiderítése volt, hogy mennyire érintették valójában az eljegesedés végi kihalások a farkasokat, milyen evolúciós adaptációkkal reagáltak az éghajlati változásokra, és végül hol és mikor alakultak ki belőlük a kutyák, amelyek legkorábbi maradványai 14 ezer évesek, és genetikai vizsgálatok alapján 14–40 ezer éve váltak el a farkasoktól.

A 72 ősi farkasgenomot az átlagosan 21 500 éve élt állatok leleteiből vett ősi DNS-ből határozták meg, de a genomok, amelyeknek 69 százaléka hím farkasokból származik, lefedik az evolúciós történetük utóbbi 100 ezer évét. Kiderült, hogy az azonos korú genomok hasonlóbbak, mint az azonos földrajzi helyről származók. Emellett a 23 ezer évnél fiatalabb minták is hasonlóbbak voltak egymáshoz, mint 28 ezer évnél korábban élt farkasokhoz, ami a populációk eljegesedési maximumkor lezajló jelentős változására utal. A genomok időbeli hasonlósága a kutatók szerint azt mutatja, hogy a farkasok eurázsiai és észak-amerikai populációi folyamatos összeköttetésben voltak a nagyjából az utolsó eljegesedést lefedő késő pleisztocén nagy részében, ami valószínűleg a farkasok szabad sztyeppei mozgásának volt köszönhető.

A 7 hetes kölyökfarkas, Zhúr mumifikálódott maradványaiFotó: Yukon territórium kormányzata

A genomok vizsgálata azt is megmutatta, hogy a 23 ezer évnél fiatalabb farkasok inkább a szibériai, mintsem a 30 ezer éves európai, vagy közép-ázsiai farkasokra hasonlítanak. Bergströmék úgy gondolják, ez a szibériai farkasok Európa felé történő terjeszkedését jelzi, miközben ellentétes irányú vándorlásra nincs genetikai bizonyíték. A szibériai farkasok azonban nem váltották le teljesen a helyi populációkat, ami azt jelzi, hogy Eurázsiában a farkasok sosem mentek keresztül tömeges kihaláson az utolsó eljegesedés alatt, és nem veszélyeztette a fajt az a negyedidőszaki kihalási hullám, amely a mamutok, a gyapjas orrszarvúak és a gyapjas oroszlánok mellett még sok más emlősfajt elsöpört a bolygónkról.

Az észak-amerikai farkasoknál már más a helyzet. Egyrészt a genetikai vizsgálat alapján mai és ősi képviselőik a prérifarkasokkal való keveredés jeleit mutatják, míg az alaszkai és yukoni farkasok rokonságilag erősen a szibériai farkasokhoz kötődnek, de az európai farkasokkal ellentétben a kutatók nem találtak helyi ősi felmenőket közöttük. Ennek magyarázata az lehet, hogy a farkasok Észak-Amerikában kihaltak, a kutatók szerint például az eljegesedési maximum során, amikor a kontinens északi részének hatalmas területeit jégtakarók borították. Ezeket a populációkat aztán az alacsonyabb tengerszintnek hála a nagyjából 11 ezer évvel ezelőttig a Bering-szoroson keresztül átvándorló szibériai farkasok váltották fel.

A túlélést segítő génváltozatok futótűzként terjedtek a farkasok közt

Az utolsó eljegesedés után, 11 700 éve kezdődő holocénben a farkaspopulációk máshogy alakultak, mint a pleisztocénben. Egyrészt megszűnt a szibériai farkasok vándorlása Európa felé, helyette az európai farkasok kezdtek kelet felé terjedni, így ők adják a jelenlegi kínai és szibériai populációk felmenőinek egy részét. További különbség, hogy ma a populációk közti genetikai különbségek lényegesen nagyobbak, mint a pleisztocénben voltak, ami a kutatók szerint az elmúlt néhány évszázad vadászatának és az élőhelyek elvesztésének köszönhető.

Az ősi farkaspopulációk összeköttetése azt is segítette, hogy egyes, a természetes szelekció által favorizált és az állatok túlélését segítő genetikai változások gyorsan elterjedjenek a farkasok közt, amire néhányszor volt példa az elmúlt 100 ezer évben. Ennek jeleit a kutatók egyrészt egy IFT88 nevű, a koponya és a fogazat fejlődésére ható gén 30–40 ezer éve létrejött, több mutációt is tartalmazó génváltozatában találták meg, amelynek frekvenciája néhány ezer év alatt 0 százalékosról 100 százalékosra nőtt, és mind a mai napig jelen van a farkasokban és a kutyákban is.

Bergström és kollégái szerint ha sikerül a jövőben olyan fosszíliákra bukkanni, amelyek a farkaskoponya gyors megváltozását mutatják ebben az időszakban, akkor a folyamatnak az IFT88 új változata lehetett a motorja, elterjedését pedig a farkasoknak rendelkezésre álló prédák megváltozása tehette evolúciósan előnyössé. A kutatók emellett a szaglósejteknek nevezett idegsejtek szaglóreceptoraira ható génekben is észleltek változásokat, ami azt mutatja, hogy a szaglás fontos területe volt az evolúciós adaptív változásoknak.

A kutyák összességében a kelet-ázsiai farkasokhoz állnak közelebb

A 72 farkasgenom elemzése azt is megmutatta, hogy a kutyák őseit adó farkaspopuláció genetikailag 28 ezer évvel ezelőttig kapcsolatban állt más farkasokkal. Ugyanakkor amíg a kutyák farkasoktól való evolúciós szétválásának folyamatát nem értjük meg jobban, a szakemberek szerint nem zárható ki, hogy a háziasítás folyamata több mint 28 ezer éve kezdődött.

A kutyák földrajzi eredete évek óta viták kereszttüzében áll, a kutatók szerint felmerült már kelet-ázsiai, közép-ázsiai, közel-keleti, európai és szibériai eredet, vagy független kelet- és nyugat-eurázsiai háziasítás is. Most a genomikai vizsgálat azt tárta fel, hogy a korai kutyák összességében közelebb állnak a kelet-eurázsiai, azon belül is a szibériai farkasokhoz, mint az európaiakhoz. Míg az európai farkasoknak vannak mély evolúciós európai felmenői, a kutyáknak nincsenek, ami a kutatók szerint lényegében kizárja, hogy a kutyák a jelen vizsgálatban genomjaikkal szereplő ősi európai farkasoktól származnának.

A kutyákhoz a 23–13 ezer éve élt északkelet-szibériai farkasok állnak legközelebb genetikailag, de még ezek sem tekinthetők a kutyák közvetlen őseinek, amelyek a kutatók szerint egy, a kutatásban szereplő ősi farkasoktól genetikailag valamennyire eltérő, nem az északkelet-szibériai mintavételi területeken élt egykori farkasok lehetnek. Ezzel egybevág szerintük, hogy az európai farkasok genetikai őseinek 10–20 százaléka is fel nem tárt szibériai farkasokból származik. Úgy vélik, hogy ez akár egy Északkelet-Szibérián kívüli, közép-ázsiai vagy kelet-ázsiai eredetre is utalhat, de konkrétabb megállapításokat a kérdéses területekről meglévő genomok nélkül nem lehet tenni.

Egy 4500 éve, a mai Skócia területén élt kutya 2019-es rekonstrukciójaFotó: Santiago Arribas HES/Historic Environment Scotland

Meglepő viszont az az eredmény, hogy a korai közel-keleti és afrikai kutyák 20–60 százalékban, míg a modern európai kutyák 5–25 százalékban nyugat-eurázsiai farkasoktól származnak, amelyek a mai közel-keleti farkasok rokonai. Ez a kutatók szerint akár egy második, független háziasításra is utalhat, de nem zárható ki, hogy a Délnyugat-Eurázsiába több mint 7 ezer éve megérkező kutyák valamikor még ezt megelőzően keveredtek nyugat-eurázsiai farkasokkal, ami létrehozta a kutatók által észlelt genetikai származási mintázatot. Annak megértéséhez pedig, hogy hogyan néztek ki ezek a több ezer éve élt európai kutyák, egy Skóciában talált lelet CT-vel és 3D modellezéssel végzett rekonstrukciója vitt közelebb, még 2019-ben.

A kutatók mostani eredményei összességében a kutyák két különböző farkasősre visszavezethető eredetét, azaz két, egymástól független háziasítást támogatnak, de a megfigyeléseket egyelőre más, így a kutyák és nyugat-eurázsiai farkasok közti későbbi keveredés is magyarázhatja. A kutatók szerint további ősi farkasgenomokra, és ezzel a farkasok genetikai sokféleségének a mostaninál is mélyrehatóbb feltárására van szükség a kutyák pontos eredetének tisztázásához.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: