Как из дикой лисы вышла почти собака?

Собаку от волка отделяют тысячи лет. А что, если повторить одомашнивание заново, на глазах у одного исследователя, и отбирать зверей всего по одному признаку? Такой опыт в 1959 году в новосибирском Академгородке начал генетик Дмитрий Беляев.

Из тысяч серебристо-чёрных лисиц с зверофермы он отбирал только самых спокойных и дружелюбных к человеку — и скрещивал между собой именно их. Никаких других условий: единственный критерий отбора — дружелюбие. Уже через несколько поколений появились лисы, которые сами искали контакт с человеком, виляли хвостом и вели себя почти как собаки.

1. белые пятна, висячее ухо, закрученный хвост — никто не отбирал
2. обычная лисица со зверофермы
3. ручная: отбирали только характер

Но дальше началось неожиданное: вместе с характером у ручных лис изменилась и внешность, хотя её никто не отбирал. Почему — в разделе «Как это работает».

У ручных лисят, поколение за поколением, стали появляться признаки, за которые никто не отбирал: белые пятна на шерсти, висячие уши, укороченная морда, хвост колечком, более длительное «детское» поведение. Биологи зовут этот набор синдромом доместикации — он повторяется у самых разных одомашненных видов, от собак до кроликов¹.

Разгадка в том, что отбор шёл не по гену окраски или формы ушей, а по поведению — а поведение завязано на гормоны стресса. Отбирая самых неагрессивных, Беляев невольно отбирал лис с менее активной системой стресса. Цепочка выходит такая:

$$ \text{отбор по дружелюбию} \to \text{гормоны стресса} \downarrow \to \text{сдвиг развития} \to \text{новые признаки} $$

модель

Изменение одной системы — стрессовой — тянет за собой каскад изменений во всём организме, вплоть до развития эмбриона. Одна «ручка» управляет десятком, казалось бы, не связанных признаков².

Звено «сдвиг развития» — клетки нервного гребня: клетки раннего зародыша, которые расходятся по телу и дают, среди прочего, пигментные клетки шерсти, хрящ ушей, кости морды и мозговое вещество надпочечников, железы реакции «бей или беги». Если отбор на спокойный нрав раз за разом выбирает зародышей, у которых этих клеток чуть меньше, то вместе с пониженной реакцией на стресс получаются белые пятна и висячие уши. Это гипотеза Уилкинса, Рэнгема и Фитча (2014 год), и прямой проверки для всех признаков пока нет.

Где работает тот же закон?

Тот же синдром доместикации виден у собак, кошек, лошадей, свиней — у всех одомашненных видов всплывают похожие «детские» черты. Есть и смелая гипотеза самоодомашнивания человека: что наш вид тоже прошёл отбор на терпимость к сородичам — и оттого мы отчасти «приручили сами себя».

Почему одна «ручка» управляет десятком признаков? Лучшая на сегодня гипотеза — про клетки нервного гребня. Это клетки раннего зародыша, которые расходятся по всему телу и дают начало сразу многим тканям: мозговому веществу надпочечников (кора надпочечников, где вырабатывается кортизол, из нервного гребня не происходит), пигментным клеткам кожи и шерсти, хрящу ушей, костям морды, части нервной системы. Если отбор на дружелюбие раз за разом выбирает зародышей, у которых этих клеток чуть меньше или они мигрируют чуть медленнее, то вместе с тихими надпочечниками — и потому спокойным нравом — достаются белые пятна там, куда пигментные клетки не дошли, мягкие уши, укороченная морда. Одна причина в эмбрионе — десяток следствий во взрослом звере¹.

1. гормоны стресса в 2–3 раза ниже
2. гормоны стресса высокие
3. висячее ухо, белые пятна, короткая морда, хвост колечком
4. обычная лисица со зверофермы
5. отбор только по дружелюбию

Кто открыл. Что одомашненные животные всех видов похожи друг на друга — пятнистые, вислоухие, с укороченной мордой — заметил ещё Дарвин в «Изменениях домашних животных» 1868 года, но объяснить не смог. Дмитрий Беляев в 1959 году поставил опыт, который Дарвину был недоступен: одомашнить заново, при жизни одного человека, отбирая по одному признаку. Опыт вела и ведёт Людмила Трут — она пришла в него студенткой и описала итоги полувека. Связать все признаки с нервным гребнем предложили в 2014 году Адам Уилкинс, Ричард Рэнгем и Текумсе Фитч; в 2018-м геном лисицы прочитали, и у ручной линии нашли изменённые участки, в том числе ген SorCS1, связанный с поведением¹.

Сколько это в числах Эксперимент Беляева начался в 1959 году в Новосибирске и продолжается до сих пор — это более 60 поколений лисиц. Отбор шёл по одному-единственному признаку: в разведение допускали лучшие 4–5 % самцов и около 20 % самок по реакции на человека. Никакого отбора по внешности, ушам или окраске не было ни разу.

Результат виден уже к десятому поколению: доля лисиц «элитного» класса, активно ищущих контакта с человеком, выросла с нуля до 18 %, к двадцатому — до 35 %, а в современной популяции составляет 70–80 %². После 45 поколений отбора базовый и стрессовый уровень кортизола в крови у ручных лис упал в три–пять раз¹, а сроки чувствительного периода социализации у щенков сдвинулись: страх перед незнакомым начинается позже, окно для привязанности шире.

Границы этого объяснения

• Не все признаки синдрома появляются вместе. Висячие уши, белые пятна, закрученный хвост, укороченная морда возникают у части животных, а не у всех и не одновременно. Это не единый переключатель, а группа последствий, каждое со своей вероятностью.
• Гипотеза нервного гребня остаётся гипотезой. Идея, что все признаки восходят к сниженной миграции клеток нервного гребня в эмбриогенезе, объясняет сцепление красиво, но прямых генетических доказательств для большинства признаков нет. Часть исследователей считает, что это стройная схема без достаточных данных.
• Исходная популяция не была вполне дикой. Лисицы для эксперимента брались со зверофермы, то есть уже прошли несколько десятилетий разведения в неволе. Критики указывают, что часть «доместикационных» изменений могла начаться до 1959 года, — сторонники отвечают, что контрольная линия из тех же зверей таких изменений не даёт.
• Перенос на другие виды не автоматический. У собак, свиней, коров синдром выражен по-разному, а у кошек — очень слабо. Универсального «пакета одомашнивания» нет.

Что это дало науке Эксперимент показал вещь, менявшую представление о скорости эволюции: сложные изменения облика могут накапливаться за десятки поколений, а не за тысячи, если отбор идёт по признаку, сцепленному с целым каскадом развития. Из той же логики выросли современные работы о самоодомашнивании человека — гипотеза, что и наш вид прошёл отбор на терпимость к сородичам, и часть особенностей нашего черепа и поведения относится к тому же ряду следствий.

Открытый вопрос. Прошёл ли то же самое человек? Гипотеза самоодомашнивания говорит, что отбор на терпимость к соседям в больших группах дал нам мелкие зубы, лёгкие надбровья и «детское» лицо по тому же механизму, что лисам — висячие уши. Проверить это на ископаемых черепах трудно: у человека нет контрольной линии, которую Беляев держал рядом с ручной.