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狼与狗进化故事中的新皱纹

十多年前,当艾琳·赫克特(Erin Hecht)获得神经科学博士学位时,她观看了一个关于俄罗斯农场狐狸实验的自然专题节目,这是动物驯养方面最著名的研究之一。

这项正在进行的研究始于1958年,其重点是试图了解野狼成为家养狗的过程。科学家们选择性地培育了两种银狐——一种与狗有密切关系的动物——以表现出特定的行为。一种是温顺的,在人面前表现出像狗一样的行为,比如舔和摇尾巴,另一种是在与人接触时表现出防御性攻击。第三种菌株作为对照,没有任何特定的行为。

赫克特现在是哈佛大学人类进化生物学系的助理教授,他对这个实验很感兴趣,这个实验帮助科学家们仔细分析了驯化对基因和行为的影响。但她也认为缺少了一些基本的东西。她不知道的是,填补这一知识空白可能会迫使人们重新思考行为进化变化与大脑变化之间的联系。

赫克特说:“在那个电视节目中,没有任何关于大脑的内容。”“我觉得这是个绝佳的机会,可以研究大脑解剖的变化与基因组和行为的变化之间的关系,这有点疯狂,但还没有人真正做到这一点。”

赫克特迅速采取行动,给研究俄罗斯狐狸的西伯利亚研究所的负责人柳德米拉·n·特鲁特(Lyudmila N. Trut)发了一封电子邮件。快进到今天,这封电子邮件成为了一项关于狐狸农场动物的令人惊讶的新研究的基础。这篇论文发表在周一的《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上,对有关驯养动物大脑的一些主要理论提出了质疑。

通过分析狐狸的核磁共振扫描,赫克特和她的同事们发现,驯养的狐狸和攻击性的狐狸比对照组的狐狸有更大的大脑和更多的灰质。这些发现与其他对鸡、羊、猫、狗、马和其他动物的研究相反,这些研究表明,家养物种的大脑比野生祖先更小,灰质更少。

赫克特和她的研究团队来自哈佛大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校埃默里大学康奈尔大学和俄罗斯细胞学和遗传学研究所,他们说,如果没有进一步的研究,他们不能确定为什么会发生这种情况。他们的主要假设是,与许多其他驯养动物相比,温顺和好斗的品种是如何在一个加速的时间框架内被培育出具有特定行为的。例如,狗已经被驯化了至少15000年。

他们写道:“温顺和好斗的品系在行为上都受到了激烈、持续的选择,而传统品系则没有这种有意的选择。”“因此,行为的快速进化,至少在最初阶段,可能通常通过灰质的增加来进行。”

在分析核磁共振扫描结果时,科学家们注意到另一个令人惊讶的现象:攻击性狐狸和温顺狐狸的大脑变化方式有相似之处。例如,两者在许多相同的区域,包括前额叶皮层、杏仁核、海马体和小脑都显示出了扩大。

结果表明,选择相反的行为反应可以产生类似的大脑解剖变化。而且,神经系统的结构和组织的重大变化似乎可以迅速进化。事实上,它可以在不到100代的跨度内发生。

总之,研究人员表示,这项研究的发现表明,现有的关于驯化过程中大脑变化的观点可能需要修正,其他动物,包括人类的大脑,可能在环境或气候的快速变化使某些行为更具有进化优势的时候经历了类似的突然形态变化。

研究的下一步包括在细胞水平上观察狐狸的大脑扫描。

研究人员认为,总的来说,俄罗斯农场狐狸和驯化物种还有很多需要我们学习的地方。这是因为当一个物种与它的野生同类分离时,它的大脑、身体和行为都会发生迅速的变化。研究狐狸和其他家养动物为了解这些复杂的进化过程提供了一个窗口。

赫克特说:“这是一种更简单和直接的方式来观察进化如何改变大脑,而不仅仅是研究自然发生的进化的大脑变化。”

这项工作得到了美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院的支持。

文章旨在传播新闻信息,原文请查看https://news.harvard.edu/gazette/story/2021/06/research-suggests-a-surprising-evolutionary-brain-change-between-foxes-and-dogs/