Почему одомашненные животные не боятся людей

Исследователи из Северо-западного университета A&F (Китай) сообщили новые подробности о генах одомашнивания коз Capra hircus. Ранее ученые идентифицировали два локуса, которые подверглись отбору в ходе приручения. Первый локус содержал ген Muc6, который связан с устойчивостью к патогенным микробам пищеварительного тракта. Во втором обнаружили два гена — Stim1 и Rrm1, продукты экспрессии которых потенциально важны для развития и функции нервной системы, причем не только у коз. Так, при изучении генома человека установили связь локуса Stim1-Rrm1 с СДВГ и расстройствами социального поведения у детей. Исследователи предположили, что детальное изучение роли этого участка ДНК позволит объяснить общий для млекопитающих механизм регуляции поведения.

Ученые сравнили геномы современных домашних C. hircus, их диких сородичей и предков — безоаровых козлов, чтобы выявить генетические сдвиги, появившиеся в связи с одомашниванием. Авторы работы подтвердили, что локус Stim1-Rrm1 испытал интенсивный отбор, вызванный переходом животных к жизни с людьми. В составе этого участка у домашних коз (Stim1-Rrm1^dom) обнаружили 15 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), которых не было в геномах диких сородичей и предков (Stim1-Rrm1^wild). Один SNP представлял миссенс-мутацию в Rrm1 с заменой изолейцина на валин в 241 положении, тринадцать SNP затронули интронную область, а последний представлял из себя синонимичную мутацию в Stim1.

Затем исследователи изучили влияние домашнего и дикого вариантов локуса на поведение животных. На этом этапе работали с популяцией коз, которую сформировали в результате рецепрокных скрещиваний самцов-гибридов, полученных от спаривания C. hircus и C. sibirica, с самками С. hircus. Авторы провели генотипирование, а также оценили прирученность парнокопытных, измерив расстояние, на которое они отбегали в ответ на приближение человека (flight distance, FD). Размер дистанции отражал страх животного, который препятствует одомашниванию. Оказалось, что гомозиготы Stim1-Rrm1^dom/dom существенно меньше опасались человека, чем гетерозиготы Stim1-Rrm1^dom/wild.

Уровни экспрессии двух вариантов локуса у гетерозигот не различались, следовательно, наблюдаемый поведенческий эффект опосредовала миссенс-мутация Rrm1^I241V. Позже ученые установили, что ее появление в ДНК коз и, вероятно, одомашнивание произошли около 6500 лет назад.

Заключительным этапом работы стало воссоздание Rrm1^I241V у мышей при помощи системы CRISPR-Cas9. Животные Rrm1^I241V/I241V подвергли ряду поведенческих тестов для оценки их готовности к контакту с человеком и сородичами, а также тревожности. Интересно, что для грызунов с мутацией, как и домашних коз, была характерна бо́льшая прирученность по сравнению с особями с сохранным геном при одинаковом уровне двигательной активности. Они приближались к человеческой руке и дольше оставались сидеть на ладони. Кроме того, экспериментальные грызуны оказались менее тревожными и более устойчивыми к стрессу, вызванному столкновением с сородичами с более высоким положением в иерархии. Транскриптомный анализ тканей головного мозга мышей выявил изменение экспрессии более 370 генов у мутантов Rrm1^I241V/I241V. Причем эти гены были вовлечены в функционирование синапсов нейронов разных нейромедиаторных систем, также связанных с развитием стресса.

Таким образом, в опытах на козах и мышах ученые установили роль миссенс-мутации в гене Rrm1, которая определяет уровень прирученности — ключевого качества одомашненного животного. Авторы работы отметили, что нужно провести дополнительные исследования клеточных и молекулярных механизмов, связанных с поведенческим эффектом мутации. Rrm1^I241V может стать мишенью для улучшения поведения разных домашних животных, а в случае человека — позволит пролить свет на молекулярные механизмы психических патологий.

Два варианта гена, связанного с выработкой кортизола, сыграли важную роль в одомашнивании собак