ТЕ, КОГО ПРИРУЧИЛИ

За последние двадцать лет новых домашних животных появилось больше, чем за предыдущие десять тысяч

Когда человек последний раз одомашнил какое-нибудь животное? В нынешнем году. Кого конкретно, сказать наверняка нельзя - за год таких видов набирается штук десять. Зато ясно: этот кто-то дышит жабрами и живет под водой.

В 2013 году морские гады впервые потеснили коров. Статистики, которые следят за мировым оборотом еды, с изумлением констатировали: водные фермы произвели больше рыбы, чем сухопутные - говядины. Это не повод грустить об уходящем звуке «му» на идиллических пастбищах, скорее наоборот. Коровы вредят климату. Их организм вырабатывает метан, даже более вредный, чем углекислый, парниковый газ. Рыбы на их фоне мечта зеленых и сторонников здорового образа жизни: мало того что не портят воздух, так еще и содержат омега-3-ненасыщенные жиры, до неприличия полезные людям.

Радужная форель. Лягушка-бык размером с некрупного уличного кота. Устрицы. Нелепое иглокожее под названием морской огурец. Знакомьтесь - все они новые домашние животные. Одни отлично чувствуют себя в пластиковых ваннах размером с комнату в хрущевке. Другие обитают у берега, отгороженные от большой воды только сеткой. Третьих селят в гигантских висячих клетках в открытом океане, чтобы морские течения сами приносили животным пищу.

Аквакультура не самое новое изобретение. В конце концов, еще во времена Цезаря римляне разводили карпов в садках. Но в нулевые стало ясно, какие масштабы приняла эта затея. Морские жители одомашниваются легче сухопутных зверей. В 2007 году в обзоре для журнала Science команда экспертов сосчитала: 97% водных организмов, а это 430 видов, приручены не раньше ХХ века, из них 106 видов - за последние десять лет. Процесс и не думает останавливаться. Это самая быстрая и успешная кампания по одомашниванию, если сравнивать с приручением собак, коз или пчел, затянувшимся у наших далеких предков на тысячи лет.

Форсированное приручение

Кто-нибудь недоверчивый спросит: а правда ли запустить рыбу в пластиковый бассейн - это одомашнивание? По привычным наземным домашним животным с первого взгляда понятно, что пудель не волк, а свинья не вепрь, и в это вложено много сил. А вот чем домашняя рыба отличается от дикой?

Фабрис Телешеа из Университета Лотарингии насчитал целых пять уровней одомашнивания. Первый - просто акклиматизация животного в новом для него месте. Типичный пример (пусть и не про рыбу) - камчатский краб в Баренцевом море. С 1961 по 1969 год взрослых живых членистоногих с размахом ног в полтора метра перебрасывали с одного конца СССР на другой самолетами, а потом и поездами. Пока те, размножившись, не начали попадаться в сети норвежским рыбакам. И сейчас подавляющая часть крабов в московских ресторанах родом именно с Баренцева моря, а не с Камчатки.

На другом конце шкалы, на пятом уровне - долгая целенаправленная селекция, которая ставит целью, к примеру, сломать жизненные циклы рыбьего организма.

 «Лучший пример - семга, она же атлантический лосось, - говорит Телешеа. - Еще в начале 1970-х годов семгу никто и не думал разводить в неволе, но вскоре были введены международные запреты на рыбную ловлю дальше 200 морских миль от побережья, и Япония начала строить первые лососевые фермы».

«Ученые хотели заставить их размножаться круглый год, - поясняет он. - Кроме того, отбирали особей, которые быстрее взрослеют и набирают вес. Или дают более вкусное мясо. Словом, все как с овцами или гусями, только в форсированном режиме».

Можно ли считать семгу окончательно одомашненной?

«Этот процесс не заканчивается никогда. Животное всегда можно чуть-чуть улучшить. Сделать чуть более приспособленным для жизни с человеком. Чуть более вкусным», - говорит Телешеа.

Тем более что наземных млекопитающих, прирученных в глубокой древности, улучшают до сих пор. А большинство «одомашненных» рыб, крабов и морских огурцов даже не проходили пока никакого отбора. Применительно к аквакультуре человечество сейчас находится в той же ситуации, что и кроманьонцы десять с лишним тысяч лет назад, когда перестали отгонять волков. Или когда создали в деревне первый загон для диких кабанов, которых почему-то передумали убивать в момент поимки.

Ученые знают геном лосося. Но не в состоянии предсказать, что изменится от его жизни рядом с человеком. И вот тут опыт 10-тысячелетней давности внезапно оказался востребован.

Свиньи далеких островов

История того, первого одомашнивания волнует не одних заводчиков лягушки-быка. Эта область науки оформилась только в последние 15 лет - и так же резко рванула вперед, как и аквакультура. Спасибо биоинформатике и методам расшифровки ДНК, поставленным на поток в ходе проекта «Геном человека», который завершился в 2003 году. Вслед за человеческим в 2004 году был опубликован геном курицы. В 2005 году - геном собаки. И еще риса (не стоит забывать, что растения тоже одомашнивают). В 2009 году - геном свиньи.

Сравнивая организмы одного вида, но разных пород (или просто с разных концов света), ученые строят филогенетические деревья, которые объясняют расхождения в ДНК хитросплетениями родственных связей. Можно с большой точностью предположить, сколько поколений назад жил ближайший общий предок пуделя и бульдога. Выяснить, кто родней домашнему коту: камышовый кот, манул или пума.

Такое знание выглядит увлекательным, но бесполезным. На первый взгляд. А на самом деле позволяет разобраться в старых как мир конфликтах культур. Или в путях миграции древнего человечества. Откуда люди перебрались в Океанию? Из Южной Америки (как предполагал Тур Хейердал, который решил повторить путь древних на плоту) или все-таки из Азии? Это было одно плавание или островитяне торговали друг с другом? Смотрим, в каком родстве находятся свиньи и куры с разных островов, и ответ готов.

Даже бананы - неплохие свидетели межкультурных контактов, существовавших до появления письменности. Вместо текста, который передавался из уст в уста, у нас есть геном фруктов с разных островов. И, кстати, названия этих фруктов на разных языках. В 2011 году команда генетиков и лингвистов из Франции, Бельгии и Австралии проследила, как меняются наименования банана от Новой Гвинеи до Западной Африки, и превратила это знание вместе с результатами генетического анализа в содержательный рассказ о жизни в тропическом и субтропическом поясе Земли около 10 тысяч лет назад.

Еда и путешествия

В 1997 году Пулитцеровская премия в номинации «Научпоп» досталась книге «Ружья, микробы, сталь» Джареда Даймонда, географа и эволюционного биолога. Главная идея книги такая: успехи и жизненные траектории разных цивилизаций - прямое следствие того, какие животные и растения достались им для одомашнивания. Лошади позволяют перемещаться на большие расстояния, а на ламе далеко не уедешь - это определяет масштабы доступного пространства и скорость распространения информации в государстве.

У индейцев до испанского вторжения лошадей не было, и это, считает Даймонд, одна из причин того, что именно в Европе, а не в Америке появились огнестрельное оружие, купол Брунеллески и паровой двигатель.

«Есть вероятность, что, не случись одомашнивания, планета никогда бы не была колонизована целиком», - развивает идею Даймонда его коллега, профессор Грегер Ларсон из Университета Дарема в Великобритании.

Он прославился тем, что вместе со своей группой реконструировал по ДНК эволюцию домашних свиней, лошадей и других видов:

«Невозможно пересечь Тихий океан, тысячи и тысячи километров воды, если у вас нет с собой домашних животных в качестве запаса пищи» - считает профессор. Поэтому люди в Австралии и на дальних островах Океании появились не раньше, чем возникло сельское хозяйство. И хотя неандертальцы еще 300 тысяч лет назад выдвинулись из Африки в Европу, а человек денисовский около 100 тысяч лет назад объявился на Алтае, можно быть уверенным, что вплоть до одомашнивания свиней и кур (а это случилось сравнительно недавно, около 10 тысяч лет назад) целый континент и бессчетные острова оставались безлюдными.

Приручение людей

Людям кажется, что приручить - значит подчинить своей воле. Но часто тот, кого приручили, вертит хозяином как хочет. Для этого вовсе не обязательно быть разумным существом.

Классический пример растений-манипуляторов - рис и пшеница. Небольшое пшеничное поле может, пусть и выкладываясь по полной, возделывать один человек. А с рисом такой фокус не пройдет. Даже чтобы поддерживать работу сложной системы орошения - в нужный момент подтапливать поле, а потом сливать воду, - требуется слаженный коллективный труд целой деревни. Вот и готовое объяснение разницы между восточным коллективистским и западным индивидуалистическим мышлением. Так рассуждал социальный психолог Томас Тальхейм из Университета Вирджинии (США), который в 2014 году сумел проверить свою гипотезу, наблюдая за разными группами крестьян в Китае.

Профессора Ларсона, в свою очередь, занимает вмешательство коров в человеческий геном. Всего 8000 лет назад практически никто из взрослых на планете не переваривал лактозу, молочный сахар. Стакан свежего молока в такой ситуации вызывает понос или рвоту. Древние фермеры к тому моменту коров, конечно, уже доили, но в пищу у них шли исключительно сыр или простокваша, где вся лактоза уже съедена лактобактериями при брожении.

Сейчас непереносимость лактозы - отклонение от нормы, особенно редкое на севере Европы. В Голландии этот вариант гена встречается с частотой около 1%, а вот ближе к экватору (например, у южных китайцев и индусов) он более-менее распространен. Мутация, которая сделала европейцев толерантными к молочному сахару, возникла и распространилась всего в пятом тысячелетии до нашей эры, как раз когда домашний скот, способный давать молоко, стал обычным и повсеместным явлением. Носители старого варианта гена (которым коровье мясо и сыр годились в пищу, а сырое молоко нет) проигрывали носителям мутации борьбу за выживание - можно сказать, что это коровы сжили их со света. К счастью, не до конца.

Ларсон вспоминает еще один, менее очевидный пример. В девяностых генетики нашли устойчивых к вирусу СПИДа людей. Это носители аллеля CCR5-Δ32: у них подавлена экспрессия белка-рецептора CCR5, который нужен вирусу для проникновения внутрь T-лимфоцитов и взлома иммунной защиты. Мутация практически не встречается у этнических китайцев или грузин, зато у скандинавов ее частота доходит до 18%.

«Есть подозрения, что она связана с черной смертью - с людьми, которые пережили бубонную чуму в XIV веке», - поясняет ученый.

Эпидемия выкосила треть Европы, но носители мутации, согласно гипотезе, имели больше шансов выжить. Благодаря какому механизму, пока неясно. Однако, проверяя эту догадку на клеточных культурах (заражать людей чумой никто не решился), ученые вдобавок выяснили, что аллель CCR5-Δ32 повышает устойчивость еще по крайней мере к двум патогенам: вирусу оспы и вирусу лихорадки Западного Нила.

При чем здесь домашние животные? Чуму разносили крысы (строго говоря, крысиные блохи). Конечно, уточняет Ларсон, крыса никакое не домашнее животное, а то, что биологи называют комменсалом - непрошеный спутник. Который, однако, поселился рядом с людьми только потому, что те держали у себя скот. Крысы - плохие охотники, но не могут выжить без животного белка.

Корова дает молоко и мясо. Крыса пробирается в дом и питается объедками. А в итоге в человеческом геноме закрепляются те или иные варианты генов. Те, у кого их нет, сходят с дистанции. И возможно, уносят в могилу массу ценных генов, ответственных за талант к математике, музыкальный слух, форму лица или умение бить по мячу. Чума или СПИД обо всем этом не спрашивают.

«Распространение болезней - вероятно, самый доступный для животных способ повлиять на жизнь человечества, - заключает профессор Ларсон.

Опасный лосось

Кого угрожает сжить со света современная рыба из садка? В океане есть сотни участников сложных пищевых цепочек, в которые эти рыбы включены неявно. Взмах крыльев бабочки в Бразилии, как известно, может вызвать торнадо в Техасе. А может ли тигровая креветка из Индонезии, которую держат на мелководье, спровоцировать экологический кризис в глубокой океанской впадине посреди Атлантики? Запросто.

Мэриан Холмер, профессор университета Южной Дании, объясняет: одомашненных морских животных кормят дикой рыбой, выловленной в океане. Или кормом на основе рыбьего жира. И суда выходят в море за уловом, который мало кому из нас показался бы аппетитным. Аквакультура стимулирует добычу новых видов, непопулярных прежде, и эффект от нее ощущается за тысячи километров от рыбных ферм.

Но и своему собственному виду рыба в неволе часто оказывает медвежью услугу. Сети и заграждения иногда рвутся, и одомашненный лосось оказывается на свободе. Речь идет о миллионах особей: как подсчитали весной 2014 года, в некоторых норвежских реках до половины лососей - аквакультурные. Они без проблем спариваются с вольными партнерами, распространяя свои гены, уже несколько подпорченные неестественным отбором. Домашняя рыба должна быть жирней дикой и быстрей взрослеть - понятные критерии селекции в неволе. Но вовсе не обязана демонстрировать чудеса ловкости, спасаясь от хищников.

За счет быстрого размножения гены более слабой (в перспективе) рыбы имеют все шансы разойтись по популяции. И в итоге вся популяция станет легкой добычей для тех, кто привык охотиться на дикого лосося.

Весной нынешнего года биологи придумали обходной маневр - сделать большую часть живущих в неволе лососей бесплодными. Если рыбью икру подержать в камере с повышенным давлением, в процессе деления клетки случится запрограммированный сбой, и рыба вырастет с лишней копией одной из хромосом - как говорят генетики, станет триплоидной. А триплоидная особь практически не способна дать потомство.

Свипы и кролик

Какие следы оставляет в геноме сам процесс одомашнивания? Самые заметные из них - «выметание отбором» («свипы» - от англ. selective sweeps).

Если взять двух диких львов, обезьян или червяков одного вида и сравнить наугад участок ДНК у парочки, мы с большой вероятностью заметим небольшие различия. Преобладать будут точечные мутации, однобуквенные замены, которые ни на что не влияют.

А у видов, над которыми потрудились селекционеры, все не так. Огромные куски генетического текста выглядят списанными под копирку. Все разночтения уходят - это и есть «выметание». Можно быть уверенным: где-то посередине спрятана недавняя точечная мутация, эффект от которой виден невооруженным глазом. Она - цель селекции.

Как только у заводчика появляется жеребец необычного окраса, особенно жирный кролик или быстрорастущий лосось, его потомству дают зеленый свет и позволяют скрещиваться между собой, доводя долю копий нужного фрагмента ДНК (это может быть ген, а может и соседний регуляторный участок) в популяции до 100%. Носители остальных вариантов выбывают из игры. Так работает невидимая метла направленного отбора.

Летом 2014 года команда из 23 институтов, разбросанных по всей Европе, завершила охоту на следы «выметания» в геноме кролика. Участков ДНК с нужными свойствами нашлось около сотни, и среди них заметная часть имеет отношение к генам, ответственным за развитие мозга и нервных клеток.

Первой приходит в голову мысль, что многие поколения кролиководов больше всего пеклись об интеллекте зверя (не зря в «Винни-Пухе» Кролик доверительно сообщает Сове: «У тебя и у меня есть мозги. У остальных вата».) Однако это объяснение на скорую руку, как часто бывает, неправильное.

Больные одомашниванием

Выражение «синдром одомашнивания» звучит несколько по-медицински. У врачей синдром означает набор симптомов. Допустим, если человек просто кашляет, это одиночный симптом. А если у него вдобавок температура под сорок, сыпь по всему телу, кровавый пот и выпадение волос - стоит вызвать скорую. Серьезная болезнь заявляет о себе целым букетом признаков, причем букет у разных пациентов одинаковый. Это и есть синдром.

Нечто похожее происходит и с одомашниванием: у животного сразу меняется много черт. Академик Дмитрий Беляев, зоолог из новосибирского Института цитологии и генетики, в 1958 году затеял свой знаменитый эксперимент по приручению серебристо-черных лисиц (чтобы смоделировать одомашнивание волка в древности). Из каждого нового помета выбирали тех лисят, которые проявляли больше дружелюбия к человеку. Поколение за поколением они становились все более и более ручными. Биологи разводили руками: процесс отбора шел с невообразимой скоростью, хотя прежде было принято думать, что от дикого животного до домашнего сотни и сотни поколений.

Но странности этим не ограничились. Хотя отбор велся только по поведению, параллельно у лис менялась внешность. Уши стали висячими, как у спаниеля, хвост гибким, а окрас крапчатым. Челюсть слегка уменьшилась, а морда приобрела более «детское» и «милое» выражение - как у котенка по сравнению с диким тигром. Какая тут может быть общая причина?

Беляев умер в 1982 году, а этим летом журнал Genetics напечатал статью, объясняющую «синдром одомашнивания» языком современной биологии - на уровне работы генов и стволовых клеток. Главный герой этой статьи - нервный гребень, особая структура в зародыше животного. Гребень расположен на границе зоны, которая позже превратится в головной и спинной мозг. А его собственные клетки ждет беспокойная судьба - активно мигрировать и в конце концов осесть вдали друг от друга. Все эти клетки стволовые и имеют счастливую возможность превратиться во что угодно: от нейронов до гладкой мускулатуры сосудов.

Они и разносят сигнал «синдрома одомашнивания» по всему организму. Одни превращаются в излишне мягкий ушной хрящ (и уши обвисают), другие - в кожу с бесцветным мехом (и шкура становится пятнистой), третьи - в кости челюсти (и та меньше выдается вперед).

Природа эффекта, по мнению авторов, такая: люди отбирали животных, которые меньше их боятся. Такое бывает при недоразвитых надпочечниках, которые выбрасывают в кровь адреналин. А развитие надпочечников прямо связано с подвижностью стволовых клеток нервного гребешка. Пазл сходится.

В статье 2002 года в журнале Nature, на которую с тех пор успели сослаться в 600 других научных работах, Джаред Даймонд сделал свой прогноз будущего одомашнивания. Древние люди занимались селекцией вслепую: скрещивали животных, ориентируясь на внешние признаки. Сейчас процесс можно было бы контролировать методом генетического скрининга - отбирая для скрещивания не просто тех, кто выглядит как надо, а только особей, у которых в принципе нет ненужного рецессивного аллеля, способного дать о себе знать через поколение. Или позже.

Уточнение для тех, кого пугает аббревиатура ГМО: генетика здесь используется только для контроля за процессом, никакого прямого вмешательства в гены нет. Хотя иногда вмешаться просто необходимо.

Грегер Ларсон объясняет, как и зачем: зная природу изменений, можно заняться генной инженерией и внести такую же правку в ДНК диких современных животных. Рецепт, кстати, годится не только для тех, кого мы собираемся есть: «Бывают редкие животные, которые в неволе не дают потомства. Хотелось бы найти такой генетический выключатель, который эту ситуацию меняет».

Особые надежды Ларсон возлагает на свежий способ, позволяющий с большой точностью выключать конкретные мешающие гены (это называют «нокаутом») с помощью нуклеаз системы CRISPR/Cas9. Если последняя дюжина редких леопардов или лягушек доживает свои дни в заповеднике, для такого вмешательства есть веские причины.

«Людям бы это помогло управлять выживаемостью и воспроизводством редких популяций. А потом возвращать их обратно в дикую природу, - заканчивает свою мысль профессор. - Пока это все умозрительные рассуждения, но точно не пустые фантазии».

Б. Козловский
Читать полностью: http://www.agroxxi.ru/zhurnal-agroxxi/fakty-mnenija-kommentarii/te-kogo-priruchili.html