馴化動物會改變其遺傳基因嗎?
像貓狗這些動物,在對它們的馴化過程中是否對它的基因產生了影響,或是一種人工的選擇促使它向人需要的方向發展
樓主所問的問題是馴化動物domestication是否會改變其遺傳『基因』,似乎並不是在問馴化動物的生物學機制。
從我可以搜索的到的資料和我的知識來看,目前還沒有報道證明馴化動物可以直接改變基因結構。
但是馴化動物是可以改變一個基因座位(locus)上的等位基因頻率的(allele frequency)。通過不同目的的人工選擇,導致攜帶某些有利於人類的基因在動植物群體中更集中,所以這些被選擇的基因在整個動植物基因庫裡面的出現頻率變高。如果所謂的『遺傳基因』可以被改變,指的則是這個基因和動植物群體數量的一個比例會改變。當然,基因出現頻率改變,會在一定程度上使得基因產生變異的幾率也改變,按照這個理論推下去,你非要說某個基因位點的突變恰好出現在人工選擇某個時間,從而是因為馴化而改變,可能還是有點牽強。
推理直接由馴化改變基因結構難度很大,並不是因為測序手段不夠好,而是研究的邏輯推理只能夠達到推論哪些位點有人工選擇痕迹,而不能定論這個位點變異是否是因為人工選擇而改變。通常的馴化測序研究都是通過深度測序某種馴化動物的基因組,再把這個動物和其他幾種血緣關係不遠不近的野生動物基因組進行比較,然後找到家養和野生基因組產生不同(variants)的位置,在通過phylogenetics追溯其歷史,然後與書記記載歷史進行比較,通過產生不同(variants)的位點的生物學功能和人類歷史編故事。這個過程是『通過變異推理馴化』,而樓主所問的問題是反過來"通過馴化推理變異",難度就可想而知了。不過『通過變異推理馴化』研究仍然很有可讀性,如果實驗做的深,故事編的好,有大發現也是很常見的,最近的除了以上列舉的貓和狗的例子,我知道的還有一篇家養兔子的:馴化產生的效果是改變了很非常多位點的等位基因頻率,而非少量位點上的等位基因頻率劇烈改變:
http://www.sciencemag.org/content/345/6200/1074.long
當然你一定會想到拷貝數變異(copy number variation)是不是可以通過改變基因頻率, 從而是馴化動物改變基因的一個方式,這裡恰好有一篇文章,豬的拷貝數變異並不是馴化改變基因的方式之一:
Evolutionary dynamics of copy number variation in pig genomes in the context of adaptation and domestication當然目前沒有證據並不證明以後不會有,希望各位同仁努力顛覆現有的說法吧。首先,先放出結論:不一定。
動物的馴化一方面是通過對各種野生動物創造新的環境,保證給予食物及其它必要的生活條件而達到的。另一方面,是對動物行為的控制與運用。動物的行為馴化是通過條件反射建立的,也就是通過無關刺激和非條件刺激的反覆結合,不斷地強化兩者之間的聯繫,以後單獨用無關刺激也引起反射。舉個栗子,訓練汪星人在聽到鈴聲的時候過來吃東西,就是通過鈴聲與食物之間的聯繫不斷強化,以後汪星人聽到鈴聲之後也會流口水,然後屁顛屁顛的過來吃食。條件發射的形成機制是在條件刺激的神經通路與非條件反射的神經通路之間形成暫時聯繫。這種暫時聯繫,不僅發生在皮層兩個興奮灶之間,而且與腦內各級中樞的活動都有關係。但是,這種條件反射即使建立起來後也有可能會退化。如果在建立起條件反射後長期不去利用,就有可能會退化。再舉個栗子,當訓練出汪星人吃食和鈴聲之間的聯繫後,如果之後不再使用鈴聲或者只給鈴聲不給食物,長期以往,它便不再對鈴聲產生條件反射,馴化也就失敗了。如果逐代對動物進行馴化@李歡,參考他找到的這一篇文獻,這篇文獻寫的很詳細,但遺憾的是他並沒有給出較多分析。短期逐代的行為上的馴化並不能產生遺傳的效果,最明顯的一個栗子是,養殖場對每一代豬都進行的定點吃料,定點排糞,定點睡覺的調教,目前至少短期來看,並沒看出哪一代豬出生之後不經過調教就可以做到三點一線的生活方式。
如果不只是行為上的訓話呢?也不一定。因為一旦生活條件發生改變,這種變化也隨之消失。但馴化的歷史很長,幾千年來,人類一直在馴化動物。如此長期而漫長的馴化,必然由其遺傳因素來決定的。如果說動物長期穩定的適應了某種環境,並且環境長期保持不變的情況下,就有可能使動物發生某些有利變異並提高了適應性,並且成為可遺傳的穩定性狀,從而成功馴化。關於馴化基因一個由德國、俄羅斯和瑞典科學家組成的聯合研究小組在《遺傳學》雜誌上發表論文稱,他們發現了決定動物馴服的遺傳特性,他們的這項研究可以追溯到 1972 年,當時研究人員在俄羅斯的西伯利亞發現了一種老鼠,他們的這項研究可以追溯到 1972 年,當時研究人員在俄羅斯的西伯利亞發現了一種老鼠,
這些田鼠在帶入實驗室後被為分為兩組:那些最溫順的、不攻擊人類的田鼠被劃為「溫順型」,而那些最具侵略性、不斷尖叫甚至攻擊撕咬研究人員的田鼠則被歸為「攻擊型」。從那時起,這些老鼠被成對飼養。現在,兩組田鼠對待人們的方式非常不同。溫順型田鼠能夠容忍人們的觸碰,從不攻擊人;而攻擊型田鼠在人企圖觸碰它時則不斷尖叫、逃離或者撕咬。通過使兩種類型田鼠交配,科學家們最後研究確定了導致田鼠更溫順或更具侵略性的「馴化基因」的位置。研究人員在論文中列出了這個老鼠對比試驗的 45 個特徵,如馴服和好鬥性、害怕的特徵、
器官重量和血清等,最後在老鼠的兩組基因區段中識別出對老鼠行為差異起決定作用的遺傳基因。 項目負責人、馬普進化人類學研究所弗朗克·愛伯特表示:「希望這項研究有助於更好地理解動物馴化細節。也許我們可以進行一些迄今還沒有成功的野生動物馴化,例如非洲的水牛。」 《遺傳學》雜誌主編馬克·約翰斯頓指出,幾千年來,人類一直在馴養動物,伴隨這一過程,產生了許多民間故事和神話傳說。而這一研究表明,遺傳因素在動物馴養過程中起了很大作用,為動物的馴化提供了有力的科學解釋。同時,這一研究結果也告訴我們,通過操控基因,或許有朝一日人類可以馴養繁育那些曾被認為是不可馴服的動物。------------------- 摘自《科技日報》/2009 年/6 月/12 日/第 002 版
其實掌握了馴化基因就相當於跳過了馴化這一過程,和題主所問的問題貌似管聯不大,但還是找到這段資料以供參考。
結論:馴化能否產生穩定的變異並遺傳和馴化的時間長短以及環境的穩定有關,所以在題主沒給條件的情況下,不一定能產生遺傳。
今天一看PNAS(美國科學院院刊),發現可以把題主的問題回答的更全面了,嗯,我是一個負責任的同學。
這周剛剛發表在PNAS的一篇文章:Comparative analysis of the domestic cat genome reveals genetic signatures underlying feline biology and domestication告訴你哪些基因在馴化中發生了變化,把兇猛的野貓變成了hello kitty............................................................................................................................................謝邀,這個問題擱在以前真不太好回答,引用科技日報的同學請注意:這報紙的編輯都是大神級別的人物,經常能把專業性非常強的研究結果轉述成通篇偽科學的新聞報道。但是2013年一月份在Nature雜誌在線發表的一篇文章非常詳盡的回答了這個問題:http://www.nature.com/nature/journal/v495/n7441/full/nature11837.html有興趣一定要細讀。簡述一下:狗已經和人類共同生活了至少10000年,但是狗在動物分類學上仍然不能作為一個物種而單獨存在,那麼人類在對狗馴化的過程中,相比於狼,狗的基因組發生了哪些變化呢,這篇文章通過對狗進行全基因組測序並和狼進行比較基因組學分析,著重聚焦於家養的狗在澱粉消化的關鍵基因上發生了非常重要的變化,證據已經具體到單個基因。這事兒其實很好理解,相比於生肉來說,狗還是更適合吃狗糧的,這是馴化的結果。Anyway,如果想獲得乾貨十足的信息,還是去看原文吧。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------http://www.nature.com/nature/journal/v495/n7441/full/nature11837.html
@趙騫 非常感謝鏈接,確實很好的文章,在這裡給大家大致整理一下,勤奮的小夥伴們看原文!文章主要解釋馴化的狗對富含澱粉型食物的適應,畢竟以前它們都是食肉和食腐的嘛。The precise timing and location of this event is debated1–5 and little is known about the genetic changes that accompanied the transformation of ancient wolves into domestic dogs.
首先,作者說在古代狼和馴化狗之間基因型的改變還不知道啊╮(╯▽╰)╭
It is unclear why and how dogs were domesticated. Humans may have captured wolf pups for use in guarding or hunting, resulting in selection for traits of importance for these new roles.
然後,馴化的原因和過程就出來啦,就是為了陪人類玩來進行性狀的選擇。
接下來是一系列基因的比對,出來了第一個結果:These findings support the hypothesis thatselection for altered behaviour was important during dog domestication and that mutations affecting developmental genes may underlie these changes.
selection 是目的及方法,mutation 是基礎。
altogether indicating that sperm competition may have been an important evolutionary force during dog domestication18.
精子的競爭可能是強大推動力!果然什麼都要歸功於繁殖的 ^_^
We propose that genetic variants within these genes may have been selected to aid adaptation from a mainly carnivorous diet to a more starch rich diet during dog domestication.
選擇是關鍵!
挑SLGT1的功能出來說明一下:indicating that selection primarily targeted a structural rather than regulatory mutation in SGLT1.
突變畢竟不穩定,主要還是看結構啊。
總結論:In conclusion, we have presented evidence that dog domestication was accompanied by selection at three genes with key roles in starch digestion: AMY2B, MGAMand SGLT1. Our results show that adaptations that allowed the early ancestors of modern dogs to thrive on a diet rich in starch, relative to the carnivorous diet of wolves, constituted a crucial step in early dog domestication. This may suggest that a change of ecological niche could have been the driving force behind the domestication process, and that scavenging in waste dumps near the increasingly common human settlements during the dawn of the agricultural revolution may have constituted this new niche. In light of previous results describing the timing and location of dog domestication,our findings may suggest that the development of agriculture catalysed the domestication of dogs.
總而言之:對於狗的馴化,基因選擇是關鍵,人類農業的改變是推動力。
有不正確還請指正^_^謝邀。除了由於物理或者化學條件的影響引起的基因突變以及基因工程,馴化過程不會改變個體基因,但是會改變群體的基因頻率。首先,我們來理解一些馴化的定義。馴化是指按照人類的意願定向選擇改造動物的某種性狀,也就是人為選擇。在馴化的過程中淘汰某些不符合人類期願的性狀,從而選擇性保留適應環境條件,符合人類需要的性狀。在家畜方面,主要是選擇繁殖力高,耐粗飼,料肉比好,外形良好等等,這些方面通過淘汰以及雜交基本上就可以得到相應的後代。在寵物方面,由於人類的需求已經不再是吃它們,所以對它們的要求也更多,如果僅僅說希望它們性情溫順,會主動握手等,其實不斷的重複以形成條件反射就可以了。但是如果想要突出某項優點,比如說增強德牧的偵查能力,鬥牛犬的好鬥性,不僅要馴化,更要進行良種改進(雜交)產生所需後代。以上所述都不會引起基因的改變。然後,我們來談談改變基因所需的條件。物理因素,比如紫外線的照射;化學因素,比如某種試劑的作用;生物因素,偉大的生物工程,包括基因的敲除,插入,修飾等。我們的基因都好好的,不會隨便改變的,最好也不要想著改變它們,突變可不是一件好事。我覺得應該說明一下「其」到底在指代什麼。
某個個體的基因應該是不會變的。但是經過長時間人工選擇之後,處於人工飼養下的整個種群的基因型會發生改變。
因為人馴化動物的過程就是對動物的不斷選擇。有利於人類飼養的基因型不斷被保留,對人不利的基因型慢慢變得稀少最後甚至消失。馴化動物就是人工選擇下動物進化的過程,既然涉及到動物進化的過程,則必然導致動物的性狀和遺傳物質、遺傳機制發生了改變。
首先看看家養動物的起源,它們都是來自人類對野生動物的馴化。家養動物的起源地一般通過地理結構或者不同地區家養動物群體的遺傳多樣性來判斷。家養動物的起源時間則通過考古學方法或者DNA序列的分析來來追溯起源時間。下表所展示的則是家養動物的起源情況。
動物在馴化過程中,足夠的食物、生長速度快、繁殖周期短、性情溫順、不易受驚並能在馴養條件下交配繁殖這六個條件是動物能夠被成功馴化的必要條件,缺少一個則會導致失敗,其實這些條件都是為了滿足人類的需求。人類曾經嘗試馴化過的動物多達幾百種,但最後只有十幾種成功馴化。在馴化過程中,自然選擇、人工選擇等多重因素會對基因組造成影響,人工選擇則是最主要的進化動力。在為了滿足人類需求和喜好的高度選擇壓的情況下,那些滿足人類需求的基因則會保留下來。馴化導致的性狀改變稱為「馴化性狀」,控制馴化相關的基因稱為「馴化基因」。被馴化的家養動物在形態結構、生殖發育和行為上與其原始祖先都有很大的變化。大多家養動物都出現了滿足人類需求的變化, 例如家雞和家馬體型變大, 而家牛體型變小, 家養綿羊失去了表層的硬毛而內層的軟毛變厚, 家豬失去了尖利的獠牙而脂肪變多;生理結構上, 大部分家養動物腦容量變小, 並失去了靈敏的感覺,這些變化都是遺傳基因突變的結果。目前,全世界山羊和家豬超過300個種,家犬多達400多種,這些品種就是馴化後基因突變並穩定遺傳的結果。(P.S 最近桂林狗肉的新聞在網上掀起了罵戰,其中有一種說法是針對那些愛犬和養犬人士的,就是人類對各種狗的改造和什麼導致狗的缺陷和疾病的文章。盲目追求純種,犬類近親交配的悲劇類似這樣,不知道有沒有科學依據)
找到並確定「馴化基因」,也就是確定改變了其原始祖先的遺傳基因,其策略包括1、從表型到基因,2、群體遺傳學的方法(通過對比野生群體和家養動物的核苷酸多樣性和連鎖不平衡情況來初步判定受選擇的目標基因, 再通過中性檢驗確定。)但是,許多家養動物的野生祖先現生群體已瀕於滅絕, 難以對馴化前後的多樣性模式進行比較; 大部分家養動物的馴化性狀是受多因素影響的複雜性狀, 受多個基因的共同作用, 其中某一個基因只具有微效的影響, 因此難以檢測到選擇的信號。目前,控制毛色的MC1R基因在家豬和野豬中受到了人工選擇的結果。
參考文獻:李晶和張亞平: 家養動物的起源與馴化研究進展.《生物多樣性》 2009
馴化動物會改變其遺傳基因嗎?正確的問題應該是「人工選擇對動物的遺傳結構有哪些影響?」問題的答案當然是「Yes」。在種群水平,等位基因的頻率發生改變;在個體水平,多代之後,其基因組和表觀遺傳修飾也會改變。人工選擇(馴化)上面有朋友做了定義,不再贅述。人工選擇的歷史很長,算上植物,已有萬年的歷史。不排除某些物種多地多次馴化。
以下摘自「中國古代的遺傳觀念」一文:這裡要提到達爾文(C. Darwin, 1809~1882)的工作:達爾文對中國古代人民在人工選擇及物種變異等理論和實踐方面所作的先驅工作,給予了高度的評價。他在《物種起源》(1859) 、《動物和植物在家養下的變異》(1868)和《人類由來與性選擇》(1871)等著作中,在談到蠶、兔、豬、金魚、雞、鴿、綿羊以及竹、杏、桃、牡丹、水稻、小麥等動物和植物的時候,特別把注意力轉向我國,並反覆地引用與論證有關我國的資料。在前述的達爾文三大著作中,有100多條來自中國的資料,其中有1/4以上直接引自中國古代學者的著作。 達爾文指出,這些家養動、植物及其許多人工變種,已在不同的時期相繼引入到歐洲以至全世界。他在《物種起源》之巨著中,寫道:「如果以為選擇原理是近代的發現,那就未免和事實相差太遠。在一部古代的中國百科全書中,已經有了關於選擇原理的明確敘述。但同時,我們也應該清楚地看到,中國古代的先民們在長期生活和生產實踐中,所積累的大量關於遺傳和變異的實證知識,更多地局限於直觀的現象描述和膚淺的感性認識,停留在簡單的思辨性臆測和推理之中,對於生物遺傳和變異現象的認識是很樸素的。由於缺乏在理性觀念的指導下,進行專門的、系統性的實驗研究,因此並沒有形成較為完整的、具有分析歸納特點的現代遺傳學理論。外部環境幾乎不會改變個體基因。只是符合馴化的個體適合環境,不符合的不適應環境。長期適應的結果,導致種群的基因頻率改變。
會的。最近science發一篇文章,講的家兔的馴化過程,其中一些發生最顯著變化的基因是與神經發育相關的。
不受馴服的都被吃掉了,剩下的都是乖寶寶 = ̄ω ̄=
馴化或者說人工選擇的過程,準確的講不是改變基因而是選擇變異,適合人類馴化目的的變異會被擴大,不適合的會被淘汰,從結果上來講,最後動物的基因確實是被改變了。
遺傳基因的改變主要就是自身的隨機突變和環境中的某些物質(致癌物都是改變遺傳物質我會亂說?)兩種途徑。
題主問馴養會不會改變,當然不會直接改變了呀!那麼為什麼馴養動物又變了喃?
原因是每個動物個體遺傳物質幾乎每一刻都會改變,尤其生殖細胞會更有可能發生突變。
以狗為例子。這些突變遺傳給下一代產生各種不同的表現型。這個時候人類就粗現了Hi~ o(* ̄▽ ̄*)ブ。
「啊這隻狼好可愛,帶走!」
每一代都會有讓人覺得更有用的表現型獲得更大的繁殖機會,一段時間之後這群人馴養的狼群便開始與野生狼群產生不同的表現型比例。馴化便開始了╮(╯▽╰)╭。不同地區因為文化差異對狗的要求也不一樣,有些要看家,有些要抓老鼠,便形成多種不同品種。
總結。馴化確實在表現上會改變動物,但變化的直接原因不是因為馴化,馴化只是給選擇了一定的突變體讓這種突變得以顯現。
就醬我覺得是會改變的吧 畢竟環境和食物都變化了
張亞平院士課題組在家犬馴化機制方面提出新的假說
2014-11-06
普遍認為家犬是馴化物種中最通人性的動物,家犬早期馴化的關鍵基因一直是研究熱點。之前研究表明家犬獨特的社會認知能力很可能是早期馴化過程中溫順性情的選擇副產物,而溫順性情的出現則可能源自早期馴化傾向選擇減弱乃至消失的恐懼反應,但確切遺傳機制仍不清楚。針對家犬的行為進化也出現很多經典的假說,例如「Selection for communication」假說, 「correlated by-product」 假說,但仍然存在爭論。
張亞平課題組通過比較灰狼和家犬的群體全基因組,發現調控恐懼反應的谷光氨肽代謝基因確實出現了最強的分化信號。然而這些谷光氨肽代謝基因的表達變化方向一致提示它們更傾向於增強興奮性突觸的可塑性,而非減弱恐懼。興奮性突觸的可塑性被廣泛認為與學習和記憶相關,因此這種變化可能改變了早期以拾荒為主要生活方式的灰狼的學習和記憶能力,減弱了它們對人類的恐懼,最終促成了對人類的初次原始接觸。基於此研究結果,他們提出家犬行為進化的「selection for excitatory synaptic plasticity」假說。
該研究成果進一步豐富了對家犬馴化關鍵遺傳機制的認識,已於近日在線發表於Genome
Biology and Evolution雜誌。課題組李艷博士與王國棟博士為並列第一作者, 張亞平院士與吳東東博士為共同通訊作者。 文章鏈接:
http://gbe.oxfordjournals.org/content/early/2014/11/05/gbe.evu245.abstract
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