Genomisk analyse afslører ægte oprindelse af sydamerikanske hunde

Sydamerika har flere hundearter end noget andet sted på Jorden, og en overraskende ny UCLA-ledet genomisk analyse viser, at alle disse hundelignende dyr udviklede sig fra en enkelt art, der kom ind på kontinentet for blot 3,5 millioner til 4 millioner år siden. Forskere havde længe antaget, at disse forskellige arter udsprang fra flere forfædre.

Endnu mere overraskende? De højeste og korteste arter er de mest beslægtede.

Nogle af de centrale genetiske mutationer, der førte til den hurtige fremkomst af ekstreme variationer i højden, størrelsen og kosten af ​​sydamerikanske hunde, er blevet introduceret kunstigt gennem selektiv avl i løbet af de sidste par tusinde år for at producere den svimlende mangfoldighed, der ses i en mere velkendt hundedyr. :tamhunden.

Forskningen, offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences , viser, hvor hurtigt nye kødædende arter kan udvikle sig og spredes i miljøer uden konkurrence og tilbyder vejledning til bevarelse af truede og truede sydamerikanske hunde.

Ti arter inden for hunde- og ulvefamilien, kendt som canids, lever i Sydamerika i dag. Syv er ræve og tre er mere usædvanlige:den kortørede hund, buskhund og mankeulv.

I årevis havde videnskabsmænd en teori om, hvordan Sydamerika var blevet hjemsted for så mange typer hunde. Kontinentet havde meget få placentale pattedyr, og ingen forfædres hunde, indtil den vulkanske stribe land kendt som Isthmus of Panama steg over havoverfladen for omkring 3 millioner år siden, hvilket tillod fri bevægelighed for dyr mellem kontinenter. Det er et kort vindue for så mange arter til at udvikle sig fra en enkelt forfader, så forskerne antog, at flere hundearter var kommet ind gennem landtangen på forskellige tidspunkter, hvilket gav anledning til eksisterende og nu uddøde arter.

For at lære, hvordan disse arter var beslægtede, og hvor længe siden og med hvilke genetiske mekanismer de divergerede, sekventerede UCLA doktorand Daniel Chavez, nu postdoktor ved Arizona State University, og UCLA evolutionær biologi professor Robert Wayne 31 genomer omfattende alle 10 eksisterende sydamerikanske canid art. De sporede de evolutionære forhold mellem arterne ved at studere placeringen, mængden og typerne af genetiske mutationer blandt dem.

Overraskende nok pegede de genetiske data på en enkelt forfædres canid-population, der ankom for mellem 3,5 millioner og 3,9 millioner år siden – før landtangen var steget helt – og omfattede cirka 11.600 individer. Forskerne sagde, at disse forfædre må have fundet vej sydpå gennem den nyudviklede Panama-korridor, dengang blot en smal stribe savanne, der generelt ikke var sejlbar af store befolkninger.

"Vi fandt ud af, at alle eksisterende hunde stammer fra en enkelt invasion, der kom ind i Sydamerika øst for Andesbjergene," sagde Chavez. "For 1 million år siden var der allerede mange hundearter, men de var ikke særlig genetisk adskilte på grund af genflow, hvilket sker, når populationer nemt kan krydses."

Disse arter spredte sig hurtigt over hele Sydamerika, inklusive den tynde stribe land vest for Andesbjergene, tilpassede sig forskellige miljøer og blev mere genetisk adskilte. Nutidens 10 arter, fandt forskerne, opstod alle for mellem 1 million og 3 millioner år siden.

De opdagede også, at mankeulven, den højeste og mest langbenede hund i Sydamerika og den eneste, der spiser mest frugt, og den korteste, buskhunden, som afhænger endnu mere af kød end ulve og afrikanske vilde hunde, er den nærmest beslægtede. Ændringer i genet, der regulerer benlængden, er ansvarlige for højdeforskellen.

"Der var også mange andre nu uddøde arter af hyperkødædende dyr relateret til buskhunden," sagde Chavez. "Måske var de større i størrelse, så for at konkurrere blev bushhundens forfædre mindre, mens den mankede ulv blev højere og til sidst holdt op med at konkurrere om kød."

En sådan hurtig og ekstrem artsdannelse gennem naturlig udvælgelse ligner den store differentiering blandt tamhunde, som opstod hurtigt gennem kunstig udvælgelse af mennesker.

"Sydamerikanske hunde er tamhunden i det vilde dyrerige, idet de varierer enormt i benlængde og kost, og disse ændringer skete meget hurtigt, i størrelsesordenen 1 til 2 millioner år," sagde Wayne. "Det er en naturlig parallel til, hvad vi har gjort mod hunde. Det hele skete, fordi Sydamerika var tomt for denne slags kødædere. Der var masser af byttedyr og ingen store eller mellemstore kødædere at konkurrere med. I denne tomme niche, naturen tillod så hurtig stråling."

Resultaterne har også belyst forhold mellem arten og identificerede gener, der kan hjælpe med at redde arter, der er truet af tab af levesteder og klimaændringer.

"Darwins ræv, som i øjeblikket kun overlever på én ø ud for Chiles kyst og meget små regioner på fastlandet, er et godt eksempel på behovet for bevaring," sagde Wayne. "Vi har på genomniveau bevist store forskelle i variation mellem arter, hvor de mest truede har meget lave niveauer af variation og gener, der kan være skadelige. Vi kan redde små populationer gennem gennemtænkte avlsprogrammer i fangenskab." + Udforsk yderligere

En fremtid for røde ulve kan findes på Galveston Island