Μεγάλος σκύλος, μικρός σκύλος: η μετάλλαξη εξηγεί το φάσμα των μεγεθών του σκύλου

Η γενετική παραλλαγή πιθανότατα προέρχεται από αρχαίους λύκους. Μια μετάλλαξη πίσω από μια τέτοια παραλλαγή έχει εντοπιστεί σε μια απροσδόκητη πηγή: αρχαίους λύκους. Από τα τσιουάουα μέχρι τους μεγάλους Δανούς, τα σκυλιά διαφέρουν περισσότερο σε μέγεθος από οποιοδήποτε άλλο είδος θηλαστικού στον πλανήτη.

Η μετάλλαξη βρίσκεται κοντά σε ένα γονίδιο που ονομάζεται IGF1, το οποίο οι ερευνητές επισήμαναν πριν από 15 χρόνια ως σημαντικό ρόλο στη διακύμανση του μεγέθους των οικόσιτων σκύλων. Ήταν το πρώτο από περίπου δύο δωδεκάδες τέτοια γονίδια που εντοπίστηκαν. Αλλά οι προσπάθειες για τον εντοπισμό της υπεύθυνης παραλλαγής γονιδίου απέτυχαν.

«Το IGF1 ήταν ένα αγκάθι στο πλευρό μας», λέει η Elaine Ostrander, γενετιστής στο Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών Ανθρώπινου Γονιδιώματος των ΗΠΑ στη Bethesda του Μέριλαντ, η οποία ηγήθηκε της μελέτης του 2007 που εντόπισε για πρώτη φορά τον ρόλο του IGF1 στο μέγεθος του σκύλου, καθώς και στις 27 Ιανουαρίου, στη μελέτη στην Τρέχουσα Βιολογία που τώρα ολοκληρώνεται.

Τα αρχαία σκυλιά, που εξημερώθηκαν από λύκους τα τελευταία 30.000 χρόνια, διέφεραν ως προς το μέγεθος. Αλλά οι τρέχουσες ακραίες διαφορές μεγέθους – οι μεγαλύτερες φυλές είναι έως και 40 φορές μεγαλύτερες από τις μικρότερες – εμφανίστηκαν τα τελευταία 200 χρόνια, καθώς οι άνθρωποι καθιέρωσαν τις σύγχρονες ράτσες.

Ο Ostrander και οι συνεργάτες του, συμπεριλαμβανομένης της γενετιστή Jocelyn Plassais στο INSERM-University of Rennes, στη Γαλλία, ανέλυσαν το γονιδίωμα περισσότερων από 1.400 κυνοειδών, συμπεριλαμβανομένων αρχαίων σκύλων, λύκων, κογιότ και 230 σύγχρονων φυλών σκύλων.

Έλεγχος ανάπτυξης 

Όταν συνέκριναν την ποικιλία στην περιοχή γύρω από το γονίδιο IGF1 με το μέγεθος του σώματος σε σκύλους και άγρια ​​κυνοειδή, μια παραλλαγή ξεχώρισε. Βρίσκεται σε ένα τμήμα DNA που κωδικοποιεί ένα μόριο που ονομάζεται μακρύ μη κωδικοποιητικό RNA, το οποίο εμπλέκεται στον έλεγχο των επιπέδων της πρωτεΐνης IGF1, μιας ισχυρής αυξητικής ορμόνης.

Οι ερευνητές εντόπισαν δύο εκδοχές, ή αλληλόμορφα, της παραλλαγής. Σε όλες τις ράτσες, οι σκύλοι με δύο αντίγραφα ενός αλληλόμορφου είχαν την τάση να ζυγίζουν λιγότερο από 15 κιλά, ενώ δύο αντίγραφα της άλλης εκδοχής ήταν πιο κοινά σε σκύλους που ζύγιζαν περισσότερο από 25 κιλά. Τα σκυλιά με ένα αντίγραφο κάθε αλληλόμορφου είχαν την τάση να είναι μεσαίου μεγέθους, λέει ο Ostrander. Οι κυνόδοντες με δύο αντίγραφα του αλληλόμορφου με μεγάλο σώμα είχαν επίσης υψηλότερα επίπεδα της πρωτεΐνης IGF1 στο αίμα τους, σε σύγκριση με εκείνους με δύο αντίγραφα του «μικρού» αλληλόμορφου.

Όταν οι ερευνητές εξέτασαν τα γονιδιώματα άλλων κυνοειδών, βρήκαν παρόμοια σχέση. «Δεν ήταν απλώς μια ιστορία σκύλου. Αυτή ήταν μια ιστορία για λύκους και μια ιστορία αλεπούς και μια ιστορία κογιότ και ιστορία για τα πάντα. Ήταν σε όλα τα κυνοειδή», λέει ο Ostrander.

Μικροσκοπικοί πρόγονοι

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το αλληλόμορφο γονίδιο που συνδέεται με το μικρό μέγεθος σώματος είναι, εξελικτικά, πολύ παλαιότερο από την εκείνο για το μεγάλο σώμα. Τα κογιότ, τα τσακάλια, οι αλεπούδες και τα περισσότερα άλλα κυνοειδή που ανέλυσαν, είχαν δύο αντίγραφα της «μικρής» εκδοχής, υποδηλώνοντας ότι αυτή η εκδοχή υπήρχε σε έναν κοινό πρόγονο αυτών των ζώων.

Δεν είναι σαφές πότε εξελίχθηκε το αλληλόμορφο με μεγάλο σώμα. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας αρχαίος λύκος που έζησε στη Σιβηρία πριν από περίπου 53.000 χρόνια έφερε ένα αντίγραφο αυτής της εκδοχής. Άλλοι αρχαίοι λύκοι και σύγχρονοι γκρίζοι λύκοι τείνουν να έχουν δύο, υποδηλώνοντας ότι το μεγάλο αλληλόμορφο μπορεί να ήταν ωφέλιμο για τους λύκους.

Η επικρατούσα άποψη μεταξύ των επιστημόνων ήταν ότι το μικρό μέγεθος σώματος πιθανότατα συνδέθηκε με σχετικά νέες γενετικές αλλαγές, δυνητικά μοναδικές για οικόσιτα σκυλιά, λέει ο Robert Wayne, εξελικτικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. «Αυτό ανατρέπει την όλη ιστορία. Αυτό είναι το θαυμάσιο για το όλο θέμα».

Η μελέτη θα μπορούσε να είναι ένα σημάδι ότι οι σκύλοι που εξημερώθηκαν προέρχονται από λύκους μικρότερου σώματος, ανόμοιους με τους σημερινούς πληθυσμούς γκρίζων λύκων, λέει η Elinor Karlsson, γενετιστής στην Ιατρική Σχολή Chan του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης στο Worcester. «Δεν ξέρουμε πώς έμοιαζαν οι λύκοι που οδήγησαν στα σκυλιά», λέει.

Οι ερευνητές προειδοποιούν επίσης ότι η ιστορία του μεγέθους του σκύλου απέχει πολύ από το να έχει ολοκληρωθεί. Ο Plassais θέλει να ανακαλύψει πώς οι παραλλαγές επηρεάζουν τα επίπεδα της πρωτεΐνης IGF1. Και η παραλλαγή δεν είναι ο μόνος καθοριστικός παράγοντας μεγέθους στους σκύλους: το ίδιο το γονίδιο IGF1 αντιπροσωπεύει περίπου το 15% της διακύμανσης μεταξύ των φυλών.

«Δεν μιλάμε για μια μετάλλαξη που κάνει έναν λύκο σε μέγεθος τσιουάουα», λέει ο Karlsson. «Μιλάμε για μία από τις πολλές μεταλλάξεις που τείνει να σε κάνει λίγο μικρότερο».

Πηγή: doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00209-0
27 January 2022
https://www.nature.com/articles/d41586-022-00209-0?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=b124caafb6-briefing-dy-2022028&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-b124caafb6-46686522