Генетические линии домашних собак раскрывают драйверы поведенческого разнообразия

Исследователи из Национальных институтов здравоохранения (NIH), проанализировав образцы ДНК более чем 200 пород собак и почти 50 000 опросов владельцев, определили множество генов, связанных с характерным поведением конкретных пород. Результаты опубликованы 8 декабря в журнале Cell.

Генетические линии и исторические функции

Учёные собрали данные полного генома более чем 4000 собак (чистопородных, смешанных и полуодичавших), а также диких псовых. С помощью вычислительных инструментов, изначально созданных для изучения отдельных клеток, они выделили 10 основных генетических линий, основываясь исключительно на данных ДНК. Каждая линия соответствовала категории пород, исторически использовавшихся для определённых задач (охота по запаху vs. зрению, выпас vs. охрана скота). Это указывает, что общие наборы генов отвечают за поведение у пород, приспособленных для схожих работ.

Поведенческие опросы и генетический поиск

Используя 46 000 анкет по оценке поведения, заполненных владельцами чистопородных собак, исследователи выявили уникальные наборы поведенческих тенденций для каждой из 10 линий. Например, поведение, связанное с повышенным инстинктом добычи, ассоциировалось с линией терьеров.

Затем был проведён полногеномный поиск ассоциаций (GWAS). Особое внимание уделили пастушьим собакам, демонстрирующим чётко определённое типичное для породы поведение.

Гены «мозговой проводки» у пастушьих собак

Поиск привёл к конкретным генам, вовлечённым в формирование нейронных связей у пастушьих собак. Было обнаружено, что варианты ДНК рядом с генами аксонного наведения (axon guidance) — процесса, формирующего нейронные цепи, — оказались сильно обогащены. Также наблюдалось обогащение генами, важными для развития областей мозга, связанных с социальным познанием и приобретёнными реакциями страха.

Генетические варианты, ассоциированные с овчарками, часто расположены рядом с генами, участвующими в эфриновой сигнализации (ephrin signaling) — процессе аксонного наведения, который задействован в развитии мозга и поведении у других видов, включая человека. Например, связанный с овчарками ген EPHA5 также ассоциирован с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (ADHD) у людей и тревожноподобным поведением у других млекопитающих.

Общий генетический инструментарий

«Те же пути, задействованные в нейроразнообразии человека, имплицированы в поведенческие различия между собачьими линиями, что указывает на использование одного и того же генетического инструментария как у людей, так и у собак», — говорит первый автор Эмили Дютроу.

Это исследование позволило начать раскрывать генетическую основу инстинктивного поведения, такого как пастуший драйв, над пониманием которого учёные работали десятилетиями.