各式狗狗都是同一個物種,遺傳差異極為有限,但是體型差異非常大,可以大到如藏獒,也能小到如吉娃娃。這個 2022 年的論文偵測到一個遺傳變異,會影響狗的體型大小,而且追溯下去發現其誕生年代比狗的馴化更早,已經有些古早的狼配備。
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會影響狗狗體型大小的基因不只一兩個,涉及到一大堆遺傳變異,這個論文總共蒐集 230 款人為培育品系,以及 140 款不是人為培育的狗,一共 1297 個基因組,尋找目標。
結果看起來差異最明顯的位於 rs22397284,此一 DNA 位置如果是 T,個體多半為超過 25 公斤的大狗,假如為 C 則多半是未滿 25 公斤的小狗。
rs22397284 的位置,處於胰島素基因 insulin-like growth factor 1(簡稱 IGF1)的裡面,不過是非編碼位置。進一步分析發現,基因組中胰島素基因 IGF1 的位置上,還有一個反向的 long non-coding RNA 基因存在,長度為 1204 bp,序列和胰島素基因重疊。
long non-coding RNA,簡稱 lncRNA,意思是會轉錄為 RNA,卻不會再轉譯出蛋白質,序列長度又超過一般短短 RNA 的基因。這類基因的產物雖然不會形成蛋白質,長長的 RNA 仍然能影響基因調控。
論文將此一基因稱為 IGF1-AS(antisense),實測得知,rs22397284 位置上不論是 T 或 C,胰島素基因與 IGF1-AS 的 mRNA 表現量都沒有差異。
結構上,兩者的 mRNA 產物會結合在一起,而血液中胰島素的蛋白質含量有差;由此推論,IGF1-AS 基因上那個位置是 T 或 C,會影響胰島素的蛋白質多寡。對體型大小的影響,最多可達 15% 左右。
檢視現代、古代的狗與狼以及親戚們,論文判斷會造成大隻狗的 T 變異,是後來才衍生的版本,最早見於 5.3 萬年前,住在西伯利亞的古狼,因此它出現的年代比狗狗馴化更早。而對應小隻狗的 C 變異,則是此一基因原本的版本。
根據古狗、古狼的遺傳和型態,論文得知此一變異對體型的影響,在古代也是一樣效果。
有些個體的遺傳組合為 CT 各一。例如西伯利亞距今 9500 年的 Zhokhov 古狗,估計體重 24.8 公斤,算是中狗。距今 5.2 萬年的古狼 21.8 公斤;1.69 萬年的古狼 38.1 公斤,這位比較大隻。
距今 2300 年配備 CC 的以色列古狗,14.6 公斤,確實為小隻狗。而 4000 年前的紐芬蘭大隻古狗,不意外配備 TT;距今 1.65 萬年的古狼為 39.6 公斤,算大隻狼。
交叉比對發現,此一遺傳變異和環境、地理有關。住在緯度高、溫度低地區的狗、狼,傾向配備讓體型變大的 T,反之亦然。看來體型大小,和天擇有關,處在偏北方、氣溫低的環境,體型變大有利於適應。
而 19 世紀後,人為刻意培育的人擇大狗,就是另一個故事惹~
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新聞稿:
Gene mutation that makes dogs small existed in ancient wolves
新聞:
Gene for ‘toy’ dog breeds found in ancient wolves
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