Жабайы түлкілерді үйреткіштік арқылы өзгерту тәжірибесі

Кіріспе

Түлкі түрі

Үйретілген күміс түлкі (Vulpes vulpes forma amicus) – зертхана жағдайында белгілі бір дәрежеде үйретілген күміс түлкінің бір түрі. Күміс түлкі – жабайы қызыл түлкінің меланистік түрі. Үйретілген күміс түлкілер – Чарльз Дарвиннің "Түрлердің шығу тегі" еңбегінде сипаттағандай, селекциялық шаралардың түрлерді өзгертуге қабілеттілігін көрсету мақсатымен жүргізілген эксперименттің нәтижесі. Ресейдің Новосибирск қаласындағы Цитология және генетика институтында жүргізілген экспериментте, қасқырлардан иттердің пайда болуы морфологиялық емес, мінез-құлыққа қатысты таңдау арқылы жүрген болуы мүмкін деген гипотеза зерттелді. Осы мақсатта, әр буында ең жақсы үйретілген түлкілер ғана көбейтілуге жіберілді, соның нәтижесінде түлкілердің өзгеруі тіркелді. Көптеген ұрпақ түлкілердің сыртқы пішіні иттерге ұқсас, оларға жақын болды, тіпті реңді немесе дақты жүнді де көрсетті. 2019 жылы халықаралық зерттеу тобы осы эксперимент үйсіндіру синдромының дұрыстығын нақты қолдайды деген қорытындыға күмән келтірді. Дегенмен, олар бұл эксперименттің "геномика мен мінез-құлық биологиясын зерттеу үшін маңызды ресурс" екенін мойындады.

Бастапқы көзқарастар мен зерттеулер

Дмитрий Беляев қанағат тұқымдарының әртүрлілігі үй иттерінің қасқыр тұқымдас ата-бабаларынан қалай пайда болғанын зерттеді. Басқа ғалымдар сияқты ол да "иттердің анатомиясы, физиологиясы және мінез-құлқындағы айырмашылықтарды қандай механизм түсіндіре алатынын" білмеді, бірақ жауапты "Мендельдің тұқым қуалау принциптерінде" іздеуге сенді. Үйге үйрету генетикасы Дарвинге де қызығушылық тудырған. Бар зерттеулер үй жануарларының жабайы жануарлардан бірнеше жағынан ерекшеленетінін көрсетті. Беляев көптеген үй жануарларының бірқатар фенотиптік белгілерінің ортақ екеніне сенді. Бұл гипотеза "үйге үйрету синдромы" деп аталады және 2019 жылы сынға алынды. Беляев бұл қасиеттің "үй жануарларын жабайы жануарлардан ерекшелендіретін көптеген ерекшеліктерге, мысалы, құлақтарының түсуіне, жүніндегі ақ дақтарға және бас сүйегі пішінінің өзгеруіне" алып келгенін болжады. "Scientific American" журналынан Джейсон Голдман: "Беляев үй жануарларында байқалатын анатомиялық және физиологиялық өзгерістер мінез-құлық белгілері бойынша таңдаудың нәтижесі болуы мүмкін деп болжады. Оның пікірінше, ең маңыздысы - қолға үйрету". Голдманның айтуынша, Беляев "қолға үйретуге бағытталған және агрессияға қарсы таңдау жасау гормоналды және нейрохимиялық өзгерістерге әкелмейді деп ойлады, өйткені мінез-құлық ақыр соңында биологиядан туындайды. Осы гормоналды және химиялық өзгерістер анатомия мен физиологияға әсер етуі мүмкін. Үй жануарларының анатомиялық айырмашылықтары олардың таңдаған мінез-құлқының (қолға үйрету және төмен агрессия) негізіндегі генетикалық өзгерістермен байланысты болуы мүмкін. Ол осы сұрақтарды үй жануарларын жабайы түлкілерді үйрету арқылы зерттей аламын деп сенді". Беляев эксперименті үшін күміс түлкіні таңдады, "өйткені ол әлеуметтік жануар және итке жақын". 1959 жылдан бастап екінші буынға жеткен кезде, таңдалған популяцияның "қолға үйрету" көрсеткіші әр буында өсе берді. Төртінші буында (1963) бір еркек түлкіде "құйрығын шайқауы" байқалды. 1962 жылы жануарлардың көбею мінез-құлқында өзгерістер басталады. Олар "қолға үйретілген" түлкілердің кейбіреулерінде қазан мен қараша айларында, әдеттегі қаңтар-наурыз айларына қарағанда ертерек "проэструс" белгілері байқағанын анықтады. 1972 жылы кейбір әйелдер қазан мен қараша айларында эструсқа кірді. Аталықтары керісінше, жұптасуға дайын емес еді. 1976 жылы ең қолға үйретілген әйелдер 20 желтоқсанда жұптасып, кейбіреулері бала туып, наурыз-сәуір айларында қайта жұптасты. "Scientific American" журналының сөздерімен айтқанда, "бір мінез-құлық ерекшелігін таңдап, тек ең қолға үйретілген, ең қорқынышсыз жануарларды ғана көбейту" мінез-құлықтағы ғана емес, сонымен қатар тікелей әсер етпеген анатомиялық және физиологиялық өзгерістерге де әкелді". Жабайылыққа қарағанда қолға үйретудің генетикалық себептерін түсіну адамның мінез-құлқы мен жануарларды үйрету тарихына жаңа түсініктер беруі мүмкін. Корнелл университетінің молекулалық генетика бойынша докторантурадан кейінгі студенті Анна Кукекова жобаның қаржылық қиындықтары туралы оқығаннан кейін Ұлттық денсаулық сақтау институтынан қаржы алды және Беляевтың жұмысын аяқтау үшін Труттың жұмысына қосылды, осылайша оны бірлескен орыс-американдық бастамаға айналдырды.

Dmitry Belyayev questioned how the diversity of canine breeds had arisen from the domestic dog's lupine ancestors. Like other scientists, he "could not figure out what mechanism could account for the differences in anatomy, physiology, and behavior" that were obvious in dogs, but he was confident that the answer lay "in the principles of Mendelian inheritance." The genetics of domestication had also been of great interest to Darwin. The available research concluded that domesticated animals differ in several ways from their wild counterparts. Belyayev believed that many domesticated animals had a number of phenotypic traits in common. This hypothesis is called the domestication syndrome; it was challenged in 2019. Belyayev further theorized that this attribute "had dragged along with it most of the other features that distinguish domestic animals from their wild forebears, like droopy ears, patches of white in the fur and changes in skull shape." Jason Goldman of Scientific American said, "Belyaev hypothesized that the anatomical and physiological changes seen in domesticated animals could have been the result of selection on the basis of behavioral traits. More specifically, he believed that tameness was the critical factor." Goldman said Belyayev wondered if a breeding program that involved "selecting for tameness and against aggression would result in hormonal and neurochemical changes, since behavior ultimately emerged from biology. Those hormonal and chemical changes could then be implicated in anatomy and physiology. It could be that the anatomical differences in domesticated dogs were related to the genetic changes underlying the behavioral temperament for which they selected (tameness and low aggression). He believed that he could investigate these questions about domestication by attempting to domesticate wild foxes." Belyayev chose the silver fox for his experiment, "because it is a social animal and is related to the dog." As early as the second generation, counting from 1959, the "tameness" score of the selected population continued to increase every generation. "Tail wagging" was observed in one male fox by the fourth generation (1963). As early as 1962 changes in the animals' reproductive behavior started taking place. They found that some of the "tame" foxes were showing signs of "proestrus", as early as October–November, as opposed to the normal time of January–March. By 1972, some of the females were coming into estrus in the October–November period. The males, by contrast, were not ready for mating. By 1976, the tamest females mated as early as 20 December; some of the females gave birth and then mated again in March–April. So it was, in the words of Scientific American, that
"selecting for a single behavioral characteristic — allowing only the tamest, least fearful individuals to breed — resulted in changes not only in behavior, but also in anatomical and physiological changes that were not directly manipulated." Understanding the genetic reasons for wildness compared to tameness may provide more insight into human behaviour and how humans domesticated animals. When Anna Kukekova, a Russian born postdoctoral student in molecular genetics at Cornell, read about the project's financial difficulties, she secured funding from the National Institutes of Health and joined in Trut's effort to complete Belyayev's work, making it a joint Russian American initiative.

Қосымша зерттеулер

Тәжірибелердің нәтижелері институттағы ғалымдарды басқа жануарларды үйретуді зерттеуге жетеледі, мысалы, 1972 жылы егеуқұйрықтар, норкалар және өзен сусарлары. Осындай зерттеулер Данияда американдық норкалармен де жүргізілді. Жоба сонымен қатар иттердің әлеуметтік мінез-құлқын зерттеу үшін ең қиын үйретілетін түлкілерді өсірді. Бұл түлкілер адаммен байланысқа тырыспады, жабайы мінез-құлқының белгілері сияқты. Трут және оның әріптестері түлкілердің генетикалық және физиологиялық ерекшеліктерін жан-жақты зерттеді. Мысалы, "жұлдыз тәрізді" үлгі бір доминантты генмен басқарылатыны анықталды, бірақ ген толыққанды көрінбеді, "бірақ оның көрінуі асыл аналардан туған ұрпақтарда агрессивті аналардан туғандарға қарағанда әлдеқайда жоғары" деді Трут. Сондай-ақ, Трут, жұлдыз үлгісін анықтайтын генге гетерозигота ана түлкілердің еркек төлдердің санына да әсер ететінін, күтілген 50%-дан асып, еркек төлдердің санын арттыратынын хабарлады. Түлкілермен жүргізілген тәжірибе уақыт өте келе дамыған сайын, еркек төлдердің саны күтілген 50%-дан шамамен 54%-қа дейін артты. Тәжірибе барысында Трут пен Беляев үйретілген және бақылау түлкілерінің гормоналды реакцияларын салыстыра бастады. Түлкі геномында ит геномы бойынша тең бөлінген 400 ит микросателлиті талданды. Емді және агрессивті түлкілердің гомозигоздық деңгейіне сүйене отырып, екі түлкі тобының арасында туыстық байланыс болмағаны анықталды. Мінез-құлықтың нейробиологиясын түсінуге көмектесу үшін түлкі мен ит серотонин рецепторларының гомологтары клондалды. 2007 жылы түлкілердің мінез-құлқын өлшеу жүйесі сипатталды, бұл жүйе түлкілердің үйрету және агрессивті мінез-құлқының генетикалық негізін зерттеу үшін QTL картасын жасауда пайдалы болады деп күтілуде.

Агрессияға арналған селекция

Беляев өзінің қолға үйрету бағдарламасын бастағаннан кейін, қорқынышпен және агрессиямен ерекшеленетін түлкілерді өсіруді де бастады. 2006 жылы Германияның Лейпциг қаласындағы Макс Планк эволюциялық антропология институтының аспиранты Франк Альберт, Беляевтың жұмысын жалғастыруға көмектесіп, қолға үйретілген және гиперагрессивті егешқұйрықтар арасындағы айырмашылықтардың генетикалық себептерін зерттеді. 2011 жылы Альберт пен оның командасы "геномның бірнеше маңызды аймақтарын тапты, олар қолға үйретуге күшті әсер етеді" және "кем дегенде алты геннің" қатысы болуын күдіктендірді. Келесі қадам "қолға үйрету мен агрессияға әсер ететін жеке гендерді анықтау" болды. "Егер Новосибирск колониясы ауруға шалдығып жойылса, олардың сақталуын қамтамасыз ету үшін түлкілерді үй жануарлары ретінде қолдануға болады" деген ұсыныс айтылды. Массачусетс штатындағы Хэмпшир колледжінің иттік биологиясы маманы Реймонд Коппингер бір кезде "совет ғылымы қиын жағдайда болды және Беляевтың түлкілерінің жоғалу қаупі туды" деп атап өтті, бірақ оның "түлкілердің бірнеше данасын сақтап қалуға жасаған әрекеттері" сәтсіз аяқталды, себебі жануарлар "Ресейден бір рет қана Финляндияға экспортталды, бірақ ол колония қазірде жоқ". "Дмитрий Беляев және қолға үйретілген түлкі" мүсіні, Дмитрий Константинович Беляевтің туғанына 100 жыл толуына арналып, Цитология және генетика институтының жанында (Новосибирск) орнатылды. Қолға үйретілген түлкі ғалымға лапысын беріп, құйрығын қимылдатады. Константин Зинич, мүсінші (Красноярск):

Оның ашылуы 2017 жылғы Беляев конференциясы аясында өтті. 2023 жылдың мәліметтері бойынша, 12 стерильденген түлкі Цитология және генетика институтынан Калифорния штатының Санта-Изабель қаласындағы Джудит А. Бассетт иттік білім беру және қорғау орталығына экспортталды.