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多学科合作研究有助揭开犬类驯化谜团

作者:佚名 2015-04-30 浏览: 1,144 评论:0

摘要: Ardern Hulme-Beaman正在检查一个古犬类下颌骨。 图片来源:JOHN CAIRNS 一只史前狗即将被送去看牙医。Ardern Hulme-Beaman—— 一名身材颀长的27岁艾爱兰博士后——带上白面罩,从一个纸板盒中拿出一个拥有5000年...

多学科合作研究有助揭开犬类驯化谜团

多学科合作研究有助揭开犬类驯化谜团

Ardern Hulme-Beaman正在检查一个古犬类下颌骨。

图片来源:JOHN CAIRNS

一只史前狗即将被送去看牙医。Ardern Hulme-Beaman—— 一名身材颀长的27岁艾爱兰博士后——带上白面罩,从一个纸板盒中拿出一个拥有5000年历史的小下颚骨。他带着手套触到其中的一颗臼齿,然后轻轻地摇动它,直到牙齿脱落出来。这颗牙齿有缺口的冠部略泛黄白色,但根部却呈脏褐色。Hulme-Beaman给一个钻孔机充上电,随后圆形的锯片开始在牙齿上发出尖锐的声音。与此同时,空气中出现一股头发烧焦的味道。“这是个好现象。”他说,“这意味着牙齿中可以提取到基因。”

过去6个月中,Hulme-Beaman周游世界去寻找类似的古代犬类骨骼。他在美国俄亥俄州立大学考古实验室中找到了许多搜寻的目标。在装着美国本土手工艺品的堆叠得很高的纸箱、盛放着灵长类动物牙齿的一排排塑料容器以及一大堆显微镜、卡尺、鞋子、香烟盒等大杂烩的仓库中间,他找到了装着数十个犬类骨骼的“拼图”:头骨、股骨、鄂骨、椎骨。

狗是人类最先驯化的动物——在所有植物之前,也在其他所有动物之前。然而,尽管已经研究了数十年,科学家依然为它们在何地以及从何时开始从狼变成人类的忠实伴侣而存在争议。“这是个非常具有竞争性与争议性的领域。”法国巴黎国家自然历史博物馆动物考古学家Jean-Denis Vigne说,她强调相关研究有助于了解人类早期历史以及物种驯化过程。“犬类与人类历史息息相关,大家都想了解这些问题。”

或许,人类很快可以实现这个梦想。在Hulme-Beaman和其他科研人员的努力之下,他们试图忘记自尊心受挫的失败经验、搁置因观点不和而产生的争议,并通过样本共享以及分析上万个骨骼,不断拼凑各个研究片段。如果这些努力得以成功,那些原来的竞争对手将会揭示人类最古老朋友的历史,同时揭开人类驯养史上最大的谜。

超过一个半世纪的谜团

查尔斯·达尔文率先打响了犬类驯养战争的第一枪。在1868年出版的《动物和植物在家养下的变异》一书中,他很好奇犬类是由一种单一动物进化而来,还是来自于罕见的交配——或是狼和豺的交配产物。经过数十年的推测,直到上世纪90年代,基因分析终于确定,犬类由灰狼进化而来。(两者的基因相似度为99.9%。) 然而,这种过渡何时以及何地发生却是个谜。1977年,科学家在以色列北部一个距今12000年的遗址中发现,有一只小狗躺在一个人的臂弯里,这表明犬类在中东被驯养,时间在人类开始从事农耕前不久。然而,随后的发现——在俄罗斯洞穴和德国古营地发现的颅骨——把犬类的起源又向前推进了4000年,这些发现表明,在人类还是狩猎与采摘者时,犬类就开始在欧亚大陆与人类为伴。

然而,基因研究却让这幅图变得更加复杂。1997年对超过300只现代犬和狼的一项基因分析旨在发现二者之间的基因差异,并用其计算犬类何时从其狼祖先开始分化。研究总结认为,犬类早在13.5万年以前就被驯化。而随后的研究则认为,犬类的起源距离现在更近——少于3万年,但是到目前为止,其确切起源时间与地点都不清楚。

“有很多相关的书籍,而且它们说的几乎都是完全不同的起源。”瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院遗传学家Peter Savolainen说。Savolainen知道,基因分析曾用来确定非洲是现代人出现的地方,他很好奇是否可以用同样的方法帮他找到犬类的起源地。

2009年,他发表了一份对全球1500只狗的基因分析结果,研究总结称,犬类很有可能在不到16300年前起源于中国长江流域的南方地区——彼时人类正在从狩猎采摘向种植大米过渡。他的团队推测,这些早先的犬类可能靠肉类喂养。“数据非常清晰和明显。”他说,“在我看来,基本问题终于解决了。”

激烈交锋此起彼伏

然而,另外一些科学家则不这么认为。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校进化生物学家Robert Wayne并不同意Savolainen的观点。这主要是因为Wayne认为,研究现代基因的思路本身是错误的。“我们对居住在家里以及和我们一起散步的现代宠物狗有很多印象。”他说,“但是它们与过去的犬类完全不同。”

犬类经常会与狼以及来自其他地方的同类交配,尤其是中国的犬类。他表示,一些主要贸易路线都可能让来自欧洲、中东以及亚洲其他地方的犬种来到中国。他表示,现代犬类中的任何基因多样性都可能是犬类内部远距离交配的结果。“这就好比说美国是人类的发源地一样,因为这里的人种多样性最丰富。”他说。

与此相反,Wayne更多聚焦古基因的研究,并希望可以窥视到一个犬类群种彼此相对孤立的时期。2013年,他与同事发表了截至目前最广泛的古代犬类和狼基因分析结果。通过把来自亚欧和美洲大陆的18个犬类和类似狼的骨骼与来自全球的现代犬类和狼的基因进行对比,研究发现,古代犬类的基因与欧洲狼的基因最为接近,同时今天的犬类基因与古代狼的基因最接近。

这让该团队总结认为,犬类来自于一种现在已经绝迹的生活在距今32000年前~19000年前的欧洲狼。这些犬类可能非常类似于今天的爱斯基摩犬——它们狩猎和搬运重物的本领让冰河时代的人类受益匪浅,因为它们可以在彼时冰封的陆地上捕捉猛犸象和其他大型动物。

Savolainen则抨击了这一研究结果,并在2013年发表在《纽约时报》的一篇文章中称,该研究存在“地域偏见”,因为Wayne的团队并未利用任何来自东南亚的样本。“这就像研究人类地理起源史,却不包含任何一例非洲样本一样。”他说。

Wayne对此作了回击并表示,他没有选择来自中国的古代犬类,是因为中国并不存在古代犬——事实上,他说,这进一步对犬类起源于中国的观点提出了质疑。“我认为,我们之间的关系已经到达僵局。”Wayne说,“我们几乎没有交流。”

争吵的不只是遗传学家。2009年,比利时皇家自然科学馆古生物学家Mietje Germonpré表示,在博物馆馆藏中发现了一个罕见犬类颅骨。碳同位素年代追踪显示,该颅骨可追溯至32000年前——其年代比其他现在已知的古代犬类的年代更早,它最终可以标记出犬类起源的时间和地点。

然而,批评人士对此却口诛笔伐,表示Germonpré的分析“不成熟”,而且存在“误导性”。他们说这件标本像其他那些假定的古代犬类颅骨一样,可能只是一个形状有些奇特的狼的颅骨。

谜题破解或并不遥远

视线再次回归到俄亥俄州,Hulme-Beaman正在对第二颗犬齿进行钻孔,这一次他看起来有些紧张。这颗牙齿有一条发丝般的裂痕,他担心牙齿会裂开或是粉碎:让一件珍贵的基因样本消失在尘埃中,一件不可替代的博物馆标本就此被破坏。

但是他很幸运;牙根的粉末被清洁掉之后,其他的牙体仍然完整。Hulme-Beaman把牙齿重新放进下颌骨中,并把牙根部放入一个塑料袋中,它将被运往英国进行基因分析。“那将是它最好的去处。”他说。

如今,计算机已经可以完成连考古学家也难以完成的事情:对颅骨进行几何形态学分析。它们可以作的测量远远超过长度或是宽度的层面,已经可以测出真实的形状:如眼眶的精确弧度,每颗牙齿的凸出和缺口等。Hulme-Beaman表示,古基因可以告诉科学家一只动物来源于哪里,但是只有这些具体的形态才可以让研究人员了解它们的驯养过程,例如,当狼进化成犬后,鼻梁的棱角就会变得更尖锐。

“这是头一次,我们可以仔细研究像在比利时Goyet洞穴中发现的狗一样的奇怪动物的颅骨,并且测量出它们到底有多奇怪。”他说,“它们是正在变成犬的狼?或者它们仅仅是比较罕见的狼?”他表示,把基因分析和形态学测量综合在一起,应该可以让合作研究者发现,这些犬类来自哪里以及它们什么时候出现。

在一天即将结束时,Hulme-Beaman收起他的笔记本电脑、研究样本,然后为下一站土耳其伊斯坦布尔之行作准备。导师提到Cleveland一家博物馆有大量他要寻找的骨骼,同事他可以联系到该博物馆馆长本人。Hulme-Beaman看起来有些累,但依然露出了笑容。“太好了!”他说,“请给我他的联系方式。”