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回复:狼与家犬的毛色遗传学杂谈:黑狼与白狼的诞生与生存及演化史

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由于K基因座蛋白是β-防御素家族抗菌肽的成员,基于先前对于CBD103的相关研究,人们对其多效性作用的推测大多数着眼于免疫。但KB等位基因对于狼免疫方面的具体影响仍然未知。先前的研究中发现了黄石国家公园K基因座处于平衡选择状态,并且当地食肉目物种密度很高,有众多犬瘟热等病毒等潜在宿主,易于在狼种群中传播。于是在2021年,Johnston等人基于黄石国家公园犬瘟热的流行情况,提出了狼KB等位基因通过影响整个转录组对病毒感染的基因表达反应而对免疫力产生多效性的假设。他们先确定了北美狼中CBD103表达最高的组织和细胞类型,再用分子杂交检测不同细胞的基因型,对ky/ky个体进行永生化处理,之后用CRISPR/Cas9技术将ky/ky中引入KB,建立KB/ky与ky/ky的细胞系。之后分别用聚胞嘧啶酸(polyI:C,TLR3的激动剂)与活的犬瘟热病毒的反应,通过转录组测序观察基因表达情况。然而结果显示不同基因型的细胞系中CBD103表达没有明显区别,实验数据并没有为CBD103基因型改变角质细胞对polyI:C或CDV反应的基因表达水平这一假设提供强有力的支持。研究者推测,CBD103基因型可能通过其他未知的机制影响免疫力,此次研究样本也比较少,未来需要扩大样本进行进一步研究。当然,即使他们的假设成立,也可能因为体外细胞系的局限性而得不到结果(细胞系通常在培养皿中生长,缺乏活体环境中复杂的相互作用。可能会导致细胞的生长和代谢方式不同于活体情况,从而产生偏差)。


IP属地:河北31楼2023-08-04 23:34
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    在2013年,Ollivier等人对旧石器时代晚期(约公元前12000)的68只不同犬科动物(66只类狗形态,2只类狼形态)进行古DNA分析,发现约在公元前11000年~公元前8000年之间的欧洲家犬中就已经存在。而在2022年Bergström通过对多地的古代狼基因组进行测序,发现在14000前西伯利亚Tumat的一只古代狼(或者形态上接近狼狗杂交)中发现了CBD103三个碱基的缺失,且为杂合,很可能是黑色毛发的个体,这是迄今为止最早的关于CBD103 3bp缺失的证据。研究者认为这个证据让KB起源于狼的可能性提升,并且可能很早就在狼种群中低频存在。但由于其年代(晚于家犬被驯化的时期)也不能排除KB起源于家犬,并通过杂交从家犬杂交渗入狼种群,当然也不能排除KB突变可能有多次独立起源(之前也提到过Schweizer等人在18年的研究中建立的K基因座NJ树显示意大利狼的KB和北美狼的KB是独立起源的)。

    发现地点


    IP属地:河北32楼2023-08-04 23:36
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      2022年,Cubaynes等人探究了黄石国家公园狼的毛色与犬瘟热病毒爆发的关系。他们通过构建模型来评估CDV对黑狼个体和种群水平的影响,并利用个体生活史和毛色数据对当地种群展开分析。结果显示虽然没有单一的证据可以直接证实“北美黑狼的频率由CDV爆发的频率决定”这一假设,但是多个证据线的综合分析表明该假设可能是正确的。犬瘟热爆发的频率对狼的KB基因频率产生了选择压力,但这种选择压力只在特定环境下才会有杂合优势(类似于人类镰刀型细胞贫血症,在疟疾盛行的地方更容易生存,而在其他地区反之)。当疾病流行时,杂合优势,非选型交配策略(即黑狼与灰狼倾向于互相配对)使得种群将有更高的平均适合度。


      IP属地:河北33楼2023-08-04 23:36
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        通过以上对于KB等位基因的研究,人们可以了解到KB等位基因的演化史,该变异可能源自于家犬,并随着美洲原住民迁徙到北美之后通过杂交进入当地狼种群中,如今北美狼体内的KB基因最可能源自数千年前北美西北部育空地区附近。而最近的研究证据显示KB等位基因可能在14000年前的古代西伯利亚狼中就已经存在。然而,关于KB基因究竟起源于狼还是家犬以及是否有多次独立起源的问题,仍需要更多的研究来解答。此外,KB等位基因在狼种群中受到选择压力,并且出现了强烈的选择性清除迹象。研究表明,KB等位基因可能与免疫力有关,但对于其在狼免疫方面的具体影响仍不明晰,需要进一步研究去探索。在研究过程中也发现了在黄石国家公园,狼种群的毛色与当地犬瘟热的流行存在关联,犬瘟热病毒爆发可能对狼的KB基因频率产生影响,但这种选择压力可能在特定环境下才会表现出杂合优势。总体来说,KB等位基因在狼和家犬中的演化和功能研究仍然在不断深入。这些研究有助于我们更好地理解黑化狼的起源和适应性优势,以及在自然环境中的演化过程。然而,仍然有许多未知因素需要进一步探索和证实。


        IP属地:河北34楼2023-08-04 23:36
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          白狼的毛色遗传学与演化起源
          除了对于黑色毛发的狼的相关研究,对于白色毛发狼的研究也得到了一些非常有趣的结果。
          在2021年,Bannasch等人揭示了ASIP的遗传变异是如何影响家犬的毛色着色模式。他们发现,Agouti的遗传模式是由两种模块化启动子引起的,即腹面启动子(VP)异构体和毛发周期启动子(HCP)异构体,这两种异构体组成的七种单倍型的不同排列组合方式对应着五种毛色类型(具体机制可看前文)。研究团队通过比较18只纯合子狗(针对VP和HCP的结构变异和编码序列)和10只现代灰狼的单倍型。发现AG(VP2-HCP2)与灰狼相似,而DY(VP1-HCP1)与SY(VP2-HCP1)与埃尔斯米尔岛与格陵兰的北极狼单倍型相似。狼的白色被毛代表浅色的类黑素。北极狼的VP HCP64kb编码序列中只有一个多态性位点,其他位点完全相同,而北极狼仅通过6个单核苷酸变异与DY单倍型进行区分。结果说明,没有近期基因流动情况下,家犬的显性黄色毛发(DY)与北极狼的毛色有共同起源。研究者又通过最大似然法构建系统发生树,对家犬、灰狼和其他八个近源犬科物种进行了进一步的ASIP单倍型的演化起源研究。在VP树中,所有的家犬和狼的系统发生关系与物种本身的演化关系相对应。但是HCP树中,DY和SY的家犬与北狼聚在一个单独的支系中。研究者确定了ASIP基因中VP和HCP的派生等位基因,派生等位基因HCP2在核心类狼物种(wolf-like,如狼、胡狼、郊狼、埃塞俄比亚狼等)中具有9个特定的SNV变异,而在DY家犬HCP1中没有这些变异,这个单倍型中存在一段SINE插入(一种专座元件),这也就说明HCP1单倍型可能在200万年以前其他类狼物种之前就存在了。VP1的历史超过5万年,而HCP1则有超过200万年的历史。则结果说明HCP1可能来源于已灭绝的犬科动物的幽灵血统,并在更新世晚期通过杂交引入到狼种群中。研究者将对 VP 和 HCP 单倍型的分析扩展到45只北美狼和23只欧亚狼,发现(VP1-HCP1)单倍型组合主要出现在北美北极地区,与白色被毛分布一致,欧亚地区没有观察到。还确定了一个祖先HCP1单倍型变体HCP1A, (VP2-HCP1A)组合存在于西藏内蒙高海拔浅色狼中。(VP1-HCP1)单倍型组合主要出现在北美北极地区,与白色被毛分布一致,欧亚地区没有观察到。还确定了一个祖先HCP1单倍型变体HCP1A, (VP2-HCP1A)组合存在于西藏内蒙高海拔毛色较浅的狼中。狼种群中的VP1 和 HCP1可能在扩散过程中通过与其他物种的基因交流获得,由于适应更新世与现代的北极环境而流传下来,在塑造家犬和现代狼的遗传多样性方面发挥了关键作用。



          IP属地:河北35楼2023-08-04 23:37
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            显性黄(DY,VP1-HCP1)单倍型的起源及向家犬与北极狼的传播模型


            IP属地:河北36楼2023-08-04 23:38
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              参考资料
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              IP属地:河北37楼2023-08-04 23:38
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                IP属地:河北38楼2023-08-04 23:40
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