Starověká analýza DNA pomáhá odhalit původ domácích psů
Až donedávna bylo relativně málo údajů o DNA nejranějších psů a vztah mezi prvními psy a starověkými lidskými populacemi v Eurasii byl nejasný. Nová studie významně rozšířila databázi nejstarších psů, pocházejících z doby před 11 000 lety. Ukázalo se, že již v této době byla v jejich DNA značná variabilita, a to díky přítomnosti minimálně pěti původních populací. Srovnání s historií formování lidských skupin v holocénu umožnilo zjistit, že obecně se psi pohybovali spolu s lidmi napříč Eurasií a Afrikou, existuje však řada výjimek.
Proces domestikace savců byl studován po staletí. Je známo, že prvním domácím zvířetem byl pes a jeho divokým předkem byl vlk. Na konci 20. stol. Pro hloubkový výzkum se začaly používat genetické metody – zejména rozbory DNA moderních i starověkých psů a vlků. Práce se vzorky dnes existujících psích plemen (a také krycích zvířat, tedy „míšenců“) však nedala jasnou odpověď na otázku – kde a kdy se objevili první pomocníci dávných lidí? Ukázalo se, že bylo nutné studovat staré psy a jejich divoké předky, což vyžadovalo shromáždit reprezentativní sbírku vzorků a extrahovat z nich DNA.
Práce velké mezinárodní skupiny vědců pod vedením Gregera Larsona (University of Oxford, UK), Pontuse Skoglunda (Francis Crick Institute, UK) a Keitha Daubneyho (v současnosti University of Sydney, Austrálie) začala v roce 2014. Tři roky intenzivní cestování po výzkumných ústavech a muzeích v mnoha zemích a také díky zapojení skupiny vědců (v tomto projektu, který financovala British Natural Sciences Foundation, doktor geologie Y.V. Kuzmin z Ústavu geologie a mineralogie SB RAS byl koordinátorem z ruské strany) se nám podařilo vybrat několik stovek vzorků kostí a zubů psů a vlků z Eurasie ze sbírek shromážděných jako výsledek studia archeologických nalezišť a přírodních lokalit. Tvar a velikost lebek a čelistí byly také analyzovány pomocí geometrických morfometrických technik (tj. vytváření trojrozměrných obrazů fosilních pozůstatků). Postupně se materiál třídil – byly vybrány kosti a zuby s nejzachovalejší DNA a byla provedena jejich hloubková analýza; Radiokarbonové datování bylo provedeno na nejslibnějších vzorcích.
Díky tomu byl učiněn průlom ve studiu procesu vzniku psů; první výsledky byly publikovány 30. října 2020 v jednom z nejprestižnějších světových vědeckých časopisů – Věda (Bergström et al., 2020). Článek zahrnuje 56 vědců z 20 zemí, včetně sedmi z Ruska (Moskva, Petrohrad, Novosibirsk, Irkutsk, Jakutsk). Co tedy náš reprezentativní neformální tým dokázal?
Za prvé, na základě sekvenování 27 nových genomů starověkých psů (obr. 1) bylo možné stanovit, že pocházejí z jediného geografického centra (jehož přesné umístění je stále nejasné) z vyhynulé populace vlků.
Rýže. 1. Umístění starověkých míst odběru vzorků psů pro analýzu DNA (Bergström et al., 2020; upraveno).
Dříve byly známy genomy pouze šesti pravěkých psů a vlků (nepočítáme-li údaje o ostrově Zhokhov, publikované dříve; viz Sinding et al., 2020), a obraz jejich původu byl do značné míry nejasný. Naše skupina přijala morfologickou identifikaci jako jeden z hlavních principů pro výběr nejranějších psů, což bylo následně potvrzeno analýzou DNA. Faktem je, že vzhledem k výrazné variabilitě nejranějších psů a vlků je velmi obtížné je od sebe oddělit. Předchozí pokusy identifikovat nejstarší psy pouze na základě malé velikosti některých špičáků vedly k závěrům o začátku domestikace asi před 30–35 tisíci lety v západní Evropě a na Altaji, ale vědecká komunita jako celek takové raný věk pro vzhled domácích zvířat. Proto jsme velmi pečlivě vážili všechna fakta týkající se nejstarších psů.
Rýže. 2. Lebky psa z lokality Nizhneye Veretye a moderního vlka (foto E.E. Antipina).
Za druhébylo možné izolovat DNA ze psího zubu z druhohorního naleziště Veretye 1 v jihozápadní části Archangelské oblasti poblíž jezera Lacha (vykopávky S. V. Oshibkina, Archeologický ústav Ruské akademie věd, Moskva; viz. Oshibkina, 2006); Radiokarbonové datum vzorku je asi 10 900 let. Pro nedaleké naleziště Nizhneye Veretye, také pocházející z mezolitu, je známo několik lebek psů (obr. 2). Nález na lokalitě Veretye 1 je tedy v současnosti nejstarším psem, což potvrzují i morfologická kritéria a parametry (tedy strukturní znaky, tvar a velikost).
V červnu 2020 byl publikován článek, který informoval o izolaci DNA z kostí druhohorního psa z ostrova Zhokhov (Nové Sibiřské ostrovy), který byl přibližně 9500 2020 let starý (Sinding et al., XNUMX). Nyní se věk nejstaršího psa v Eurasii zvýšil o tisíc let.
Za třetí, již asi před 11 tisíci lety (věk psa z Dolních Veretye) existovalo v Evropě, na Středním východě a na Sibiři nejméně pět hlavních genetických skupin psů navzájem odlišných (obr. 3). To znamená, že počátek domestikace se datuje do ještě dřívější doby, tzn. paleolitické éře.
Rýže. 3. Vztahy raných psů na základě dat DNA (Bergström et al., 2020; upraveno).
Začtvrté, poprvé byla provedena srovnávací analýza historie psů (na základě výsledků studia jejich DNA) a vytvoření 17 skupin starověké populace Eurasie podle DNA, archeologie a antropologie s cílem odpovědět několik otázek: 1) zda se psi rozšířili v důsledku dávného obchodu nebo se s lidmi přestěhovali z jednoho regionu do druhého? 2) Preferovali lidé nějaká konkrétní plemena psů? 3) jak mohli psi odolávat infekčním nemocem?
Obecně platí, že historie formování populace Eurasie za posledních 10 tisíc let se shoduje s psem. Na severu Eurasie jsou tedy ranní psi (stáří – asi 7-11 tisíc let) blízcí psům z Evropy a Severní Ameriky, což naznačuje migraci starověkých lidí přes severní oblasti Eurasie do Ameriky, jak bylo zaznamenáno např. mnohem dřívější dobu (asi před 24–30 tisíci lety), podle údajů DNA paleolitických lidí na Sibiři. Expanzi neolitických farmářů z Levanty do Evropy před asi 9–10 tisíci lety provázel pohyb psů, kteří jim patřili. Zavlečení psů do subsaharské Afriky bylo také výsledkem expanze lidí z Levanty na africký kontinent.
Existuje však řada výjimek. Pro chalkolitický (doba měděná, asi před 5-6 tisíci lety) Írán, jehož populace je velmi odlišná od předchozí neolitické Levanty, nebyly ve vztahu ke psům zjištěny žádné významné rozdíly s levantou. Neolitické národy Německa a Irska (asi před 6500 4000–3 4 lety), které znaly zemědělství, mají DNA blízko k populaci Levanty a psi tíhnou k severoevropským lidským populacím, které si zachovaly předzemědělské ekonomiky lovců a sběračů. Ve stepní Eurasii a Německu v době bronzové (asi před 3800-XNUMX tisíci lety) měli lidé blízko v DNA k neolitickým obyvatelům Evropy, což se o psech, které chovali, říci nedá. Ve východní Asii mají moderní psi jasnou „stopu“ od populace spojené s dřevěnou kulturou stepní zóny (stáří asi před XNUMX lety), zatímco migrace zástupců této kultury neměla významný vliv na vznik Východoasijské skupiny lidí.
Bylo možné vytvořit řadu dalších vzorů. Staří psi Evropy (před 7–11 tisíci lety) se tedy vyznačovali vysokým stupněm diverzity DNA; tíhli k raným psům z Levanty a Sibiře. Dnešní obraz je velmi odlišný od doby kamenné (mezolit – neolit) a všichni moderní evropští psi jsou blízce příbuzní jedincům z neolitické Evropy. Ukázalo se, že v mnoha dnes žijících populacích vlků se nalézají stopy křížení se psy, což se o těch druhých říci nedá – prakticky nedostali geny od moderních vlků, ale pocházejí z již vyhynulé vlčí populace.
Konjugovaná analýza starověké DNA vlků a psů z Eurasie, využívající všechny dříve známé informace o tomto superkontinentu a Severní Americe, stejně jako srovnání historie psů a lidí podle DNA a archeologie, tedy pomohla našemu týmu vykreslit řadu důležitých závěrů. Psi se objevili v pozdním paleolitu – dříve než před 11 tisíci lety – v jedné geografické oblasti Eurasie. Již v počátečním období domestikace (asi před 11 tisíci lety) existovalo několik skupin psů, které se od sebe lišily podle údajů DNA. Historie šíření psů po celém Starém světě je v mnohém podobná procesu formování lidských populací v holocénu, ale ne všude se psi pohybovali s lidmi.
Závěrem lze konstatovat, že analýza DNA ještě dávnějších psů a vlků, stejně jako využití dat z archeologie, antropologie, etologie a dalších oborů, je v budoucnu nezbytné pro určení přírodních a kulturních podmínek, ve kterých vznik z prvních psů proběhlo.
JDU DO TOHO. Kuzmin, doktor geografie
Ústav geologie a mineralogie SB RAS
