張明

太平洋是世界四大洋之首。在太平洋深處，如繁星般散布著2萬(wàn)多個(gè)大小島嶼，它們中的大部分與人類文明的第一次聯(lián)系，是南島語(yǔ)系人群不遠(yuǎn)萬(wàn)里、乘風(fēng)破浪向大洋進(jìn)發(fā)，在幾千年的時(shí)間里逐漸構(gòu)建起來(lái)的。最新的古基因組研究表明，南島語(yǔ)系人群的祖先源自于中國(guó)南方大陸，但他們?yōu)楹蚊爸徊恍⌒木驮嵘眙~腹的巨大風(fēng)險(xiǎn)，堅(jiān)定地向大洋深處挺進(jìn)？他們是如何克服各種危險(xiǎn)征服大洋，最終成為各個(gè)島嶼的主人？他們又是如何在資源匱乏的海島上自給自足，頑強(qiáng)地繁衍下來(lái)？這些問(wèn)題確實(shí)足以讓人深思。

可以肯定的是，在征服大洋的過(guò)程中，他們并非孤軍奮戰(zhàn)，至少還攜帶著已經(jīng)馴化的動(dòng)物，包括家犬、家豬和家雞等[1]，這些動(dòng)物不僅是艱難旅途中的伙伴，更是定居島嶼后的重要生產(chǎn)資料和食物來(lái)源。研究這些家養(yǎng)動(dòng)物的來(lái)源與擴(kuò)散情況，同樣可以為人群的起源與擴(kuò)散提供重要線索和參考，為研究人類文明演進(jìn)提供另一視角。

家犬的起源

在探究太平洋島嶼上的家犬來(lái)源前，我們先來(lái)了解一下家犬本身的起源。世界上所有的家犬均起源于灰狼（Canis lupus），這一觀點(diǎn)已在動(dòng)物分類學(xué)、考古學(xué)和遺傳學(xué)等多個(gè)方面得以證實(shí)[2]。但是對(duì)家犬起源的地點(diǎn)和時(shí)間，仍存在極大的爭(zhēng)議，主要爭(zhēng)議點(diǎn)是東亞起源還是歐洲起源[3，4]。

一般認(rèn)為，在物種的起源中心，物種會(huì)有更高的遺傳多樣性。研究人員通過(guò)比較全球范圍的家犬群體遺傳多樣性后發(fā)現(xiàn)，東亞南方的家犬具有最高的遺傳多樣性，所以依據(jù)現(xiàn)代材料的遺傳學(xué)研究認(rèn)為，家犬可能起源于東亞南方[4]。而中國(guó)豐富的動(dòng)物考古材料則顯示，家犬在中國(guó)北方地區(qū)首先出現(xiàn)并廣泛存在，中國(guó)南方家犬遺存出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚且比較少見，所以考古學(xué)家們并不認(rèn)同家犬起源于東亞南方這一觀點(diǎn)[5]。

目前有關(guān)中國(guó)家犬的南方起源還是北方起源的問(wèn)題，仍充滿無(wú)法調(diào)和的矛盾，想要解決這兩種觀點(diǎn)的爭(zhēng)議，最好的方法是將它們結(jié)合起來(lái)，而古DNA研究就提供了這種可能性。鑒于相關(guān)研究的重要科學(xué)價(jià)值與對(duì)其他研究的借鑒意義，我們近年來(lái)開展了中國(guó)古代家犬的古DNA研究工作。

為解決中國(guó)家犬起源的“南北”爭(zhēng)議，我們開展了兩個(gè)方向的嘗試：一個(gè)方向是通過(guò)獲取對(duì)“南方起源”具有重要意義的南方灰狼的基因組信息，來(lái)探究南方灰狼是否為現(xiàn)代家犬的直接祖先[6]；另一方向是利用古DNA技術(shù)，獲取在中國(guó)南北方考古遺址里發(fā)現(xiàn)的家犬遺存的古DNA信息，來(lái)研究家犬的起源與擴(kuò)散情況[7]。

南方灰狼基因組研究

基于遺傳學(xué)的研究認(rèn)為，家犬可能起源于中國(guó)南方[4]，所以獲取中國(guó)南方灰狼的基因組或許能為家犬的南方起源假說(shuō)提供證據(jù)[6]。雖然灰狼曾廣泛分布于中國(guó)的大陸地區(qū)，也包括絕大多數(shù)中國(guó)南方地區(qū)。但由于中國(guó)大陸的人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人為獵捕，導(dǎo)致野生動(dòng)物種群數(shù)量急劇下降。包括灰狼在內(nèi)的許多野生動(dòng)物在野外已極其少見，基本無(wú)法獲取新鮮樣品進(jìn)行DNA提取實(shí)驗(yàn)，所以想要獲取南方灰狼的DNA信息，需要借助保存于博物館中的狼皮樣品。由于皮張樣品在保存時(shí)經(jīng)過(guò)特殊處理，且時(shí)間久遠(yuǎn)，博物館保存的陳舊材料的DNA含量和質(zhì)量也都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如新鮮材料，且包含許多來(lái)自于環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的DNA提取和測(cè)序方法，無(wú)法從這些樣品里獲得有效信息。但對(duì)于有些珍稀動(dòng)物甚至已滅絕的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，也只能借助于保存在博物館里的陳舊標(biāo)本材料來(lái)獲取DNA信息。針對(duì)這種情況，我們專門改良了古DNA實(shí)驗(yàn)室此前用于骨骼樣品的方法，使之成功應(yīng)用于博物館陳舊狼皮樣品的DNA提取實(shí)驗(yàn)中。最后一共獲取6例博物館狼皮樣品的全基因組信息，其中有3例南方灰狼的覆蓋度為12—37倍，這樣的覆蓋度數(shù)據(jù)甚至可媲美新鮮樣品。

我們采用南方灰狼的基因組信息，并結(jié)合歐亞大陸及北美的狼的基因組數(shù)據(jù)，進(jìn)行聯(lián)合分析，通過(guò)與取自貴州、江西和浙江的南方灰狼樣品的比對(duì)研究表明，它們并非現(xiàn)生家犬的直接祖先群體，而與其他灰狼種群的情況一致。

科學(xué)探究的過(guò)程總是充滿著未知，但也經(jīng)常會(huì)有意想不到的發(fā)現(xiàn)。雖然沒(méi)有找到家犬的直接祖先，但我們發(fā)現(xiàn)中國(guó)南方的狼形成了一個(gè)單獨(dú)類群，它是從西藏狼和中國(guó)北方狼中獨(dú)立出來(lái)的。真正令人感到驚奇的是，雖然各種分析方法均表明浙江灰狼與南方灰狼聚為一枝，但浙江灰狼具有其它犬科動(dòng)物12%—14%的基因組分，這種成分可能來(lái)源于中國(guó)南方和東南亞地區(qū)的豺，這暗示種間的基因交流可能對(duì)犬屬動(dòng)物的物種形成模式和種群結(jié)構(gòu)塑造起到了關(guān)鍵作用[6]。

通過(guò)研究南方灰狼全基因組，尋找家犬野生祖先的嘗試沒(méi)有成功，這提示我們還需要更廣泛地調(diào)查不同地區(qū)的灰狼群體，尤其是通過(guò)化石材料來(lái)研究可能已滅絕的群體。當(dāng)然，目前的研究結(jié)果也不能否定家犬南方起源假說(shuō)，因?yàn)榇舜窝芯康哪戏交依且膊⒉灰欢ù須v史上一直生存于此的灰狼群體。要弄清這一問(wèn)題，仍需對(duì)在東亞南、北方的從古至今、不同區(qū)域獲取的古代灰狼和家犬的個(gè)體材料，進(jìn)行全面的古DNA遺傳學(xué)研究。

中國(guó)家犬的古DNA研究

中國(guó)南方灰狼的全基因組研究結(jié)果，否認(rèn)了這一群體與現(xiàn)生家犬的直接遺傳聯(lián)系，為進(jìn)行全面的古DNA遺傳學(xué)研究，我們收集了中國(guó)境內(nèi)多個(gè)遺址的樣品用于古DNA研究。雖然古DNA研究在國(guó)際上已發(fā)展多年，但在我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的時(shí)間還比較短，使用古代家犬個(gè)體的線粒體全基因組信息來(lái)研究家犬的起源與擴(kuò)散情況，在國(guó)內(nèi)屬于首次，研究面臨諸多困難。首先是材料收集，通過(guò)與多家考古研究單位（陜西省考古研究院、浙江省文物考古研究所和蘭州大學(xué)等）的合作，最終獲取了83個(gè)用于古DNA研究的樣本（主要集中在長(zhǎng)江黃河流域），經(jīng)過(guò)古DNA實(shí)驗(yàn)，獲得了其中26例距今7000—2000年的樣品的高質(zhì)量線粒體全基因組數(shù)據(jù)。

研究結(jié)果表明，在距今7000—2000年間，長(zhǎng)江黃河流域普遍存在的家犬線粒體基因組序列類型，在長(zhǎng)江以北的現(xiàn)生家犬中已十分少見?？赡艿慕忉屖?，距今2000年以來(lái)中國(guó)北方地區(qū)的家犬經(jīng)歷了比較大的種群替代。然而，有一些具有這種普遍存在類型的家犬，卻在被替代發(fā)生前已經(jīng)成功到達(dá)了太平洋島嶼、澳大利亞，以及西伯利亞?wèn)|部。由于此次研究缺乏距今2000年以來(lái)的古代樣品，所以仍不清楚具體發(fā)生替代的時(shí)間。長(zhǎng)江黃河流域家犬種群增長(zhǎng)情況，與中國(guó)距今10 000—8000年在這一區(qū)域的社會(huì)生產(chǎn)生活方式，由狩獵采集轉(zhuǎn)向農(nóng)耕的時(shí)間相吻合。家犬種群擴(kuò)張的開始時(shí)間在約7500年前，可能原因是食物的增加造成種群的擴(kuò)張，食物的增加也導(dǎo)致人類群體有所增長(zhǎng)。小米（粟和黍，C4植物）在中國(guó)北方被馴化，但小米又是廣泛分布于陜西、甘肅和青海的唯一C4農(nóng)作物。研究中采集自陜西、甘肅和青海的樣品，均有很強(qiáng)的C4信號(hào)，也從側(cè)面說(shuō)明這一區(qū)域的古人類在5000年前就主要以小米為食了，這些家犬可能以小米產(chǎn)品、人類遺棄的食物或者垃圾為生。而浙江的家犬給出的主要是C3信號(hào)，這與水稻在這一區(qū)域的發(fā)展相吻合。

以上研究表明，古DNA研究能夠與其他研究很好地結(jié)合起來(lái)，并能發(fā)現(xiàn)一些重要信息，而這些信息此前依據(jù)動(dòng)物考古學(xué)或現(xiàn)代遺傳學(xué)研究則無(wú)法獲得。

太平洋島嶼上家犬與澳洲野犬的擴(kuò)散

世界上75%現(xiàn)生家犬有的線粒體基因組屬于類群A。亞洲是這種類群最豐富的地區(qū)，包含全部的6種亞類群。來(lái)自于長(zhǎng)江黃河流域的古代家犬絕大多數(shù)（96%）屬于類群A，這種比例與現(xiàn)生的泰國(guó)家犬（100%）、澳洲野犬（100%）及歐洲殖民者到來(lái)之前的古代太平洋島嶼家犬（100%，后面簡(jiǎn)稱太平洋島嶼家犬）相似，這提示我們，中國(guó)古代家犬可能與這些地區(qū)的犬類在歷史上有某種聯(lián)系。通過(guò)對(duì)這一類群個(gè)體進(jìn)行更細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)中國(guó)古代材料中的大多數(shù)屬于亞類群A1b（69.2%），同時(shí)也發(fā)現(xiàn)澳洲野犬（100%屬于A1b4）和太平洋島嶼家犬（95%屬于A1b2）具有極高的A1b類群比例，這使我們相信它們之間確實(shí)存在著歷史聯(lián)系?；诰€粒體基因組序列構(gòu)建的鄰接法網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖的研究發(fā)現(xiàn)，浙江田螺山的個(gè)體（距今約7000年）處于選取的117個(gè)亞洲和大洋洲亞類群為A1b個(gè)體的中間位置，可能代表它來(lái)自于A1b類群的祖先群體。基于這些明顯的證據(jù)，我們開始專門研究太平洋島嶼家犬與澳洲野犬是否真的來(lái)自于長(zhǎng)江黃河流域的古代家犬，以及它們是如何擴(kuò)散的。

研究發(fā)現(xiàn)，澳洲野犬和太平洋島嶼上家犬的祖先來(lái)源，可以追溯到1萬(wàn)年前的長(zhǎng)江黃河流域，這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)是通過(guò)由線粒體基因組全長(zhǎng)序列估算出的突變率（8.1941×10-8突變/位點(diǎn)/年）推算出來(lái)的。A1b類群中主要分支的共同最近祖先可以追溯到距今8000—6500年，其中包括太平洋島嶼家犬的A1b2類群與長(zhǎng)江黃河流域古代家犬在約7200年前分離，與東南亞家犬在約6000年前分離。長(zhǎng)江黃河流域的古代家犬與約5500年前的東南亞家犬的祖先群體相關(guān)，與約3300年前的庫(kù)克群島及其他太平洋島嶼家犬的祖先群體相關(guān)，以及與約2700年前新西蘭和夏威夷群島上家犬的祖先群體相關(guān)。A1b2類群有很廣泛的地理分布，且與南島語(yǔ)系相關(guān)的人群擴(kuò)散路線和分布相聯(lián)系。此前的研究認(rèn)為，前南島語(yǔ)系人群在約6000年前從中國(guó)臺(tái)灣或者附近的大陸地區(qū)向大洋擴(kuò)散，在波利尼西亞發(fā)現(xiàn)的約3300年前的與拉皮塔文化（Lapita Culture）相關(guān)的人群也被認(rèn)為是南島語(yǔ)系族群，這暗示著前南島語(yǔ)系、南島語(yǔ)系和拉皮塔文化相關(guān)人群，起源于中國(guó)大陸沿海，再經(jīng)中國(guó)臺(tái)灣、菲律賓、美拉尼西亞西部，最后到達(dá)遠(yuǎn)太平洋地區(qū)，其起源時(shí)間可追溯到約6000年前，且與A1b2類群家犬的后半部分路線十分吻合。此前研究也認(rèn)為，家犬在太平洋島嶼上的擴(kuò)散可能與人群擴(kuò)散相關(guān)聯(lián)，綜合所有證據(jù)，此次研究發(fā)現(xiàn)太平洋島嶼上的家犬可能起源于中國(guó)長(zhǎng)江黃河流域，經(jīng)由東南亞印度尼西亞一帶，然后隨拉皮塔文化人群一起到達(dá)太平洋島嶼上。

澳洲野犬（亞類群A1b4）的最近共同祖先，可以追溯到約6800年前。研究同樣發(fā)現(xiàn)，貝葉斯系統(tǒng)進(jìn)化樹、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖分析等，均支持澳洲野犬分為兩個(gè)種群：一個(gè)是與3條新幾內(nèi)亞歌唱犬和一條中國(guó)湖南家犬聚為一枝的東南種群，另一個(gè)是與一條中國(guó)古代臺(tái)灣家犬聚為一枝的西北種群。最可能的情況是，東南種群通過(guò)新幾內(nèi)亞島擴(kuò)散到澳大利亞，而西北種群通過(guò)中國(guó)臺(tái)灣并最終到達(dá)澳大利亞，但它們的中間路線均不清楚。因此，只能說(shuō)澳洲野犬的擴(kuò)散可能在拉皮塔文化人群之前，就通過(guò)東南亞的島嶼到達(dá)澳大利亞。

此外，我們還發(fā)現(xiàn)至少有一支與長(zhǎng)江黃河流域古代犬相關(guān)的家犬群體向北擴(kuò)散，在至少1800年前就已經(jīng)到達(dá)白令海峽西部地區(qū)，也就是說(shuō)，中國(guó)古代長(zhǎng)江黃河流域的犬可能不僅向南擴(kuò)散到太平洋島嶼上，也向北擴(kuò)散了。結(jié)合對(duì)北美從阿拉斯加到格陵蘭島古代犬的研究[8]，我們發(fā)現(xiàn)，與長(zhǎng)江黃河流域古代犬具有相似母系特征的犬，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)東、阿拉斯加、加拿大北部，最后至少在500年前到達(dá)格陵蘭島。另外，我們獲得一例4000年前的青海個(gè)體，屬于歐洲非常常見的類型，說(shuō)明早在4000年前歐洲家犬與中國(guó)家犬就可能已有聯(lián)系，這與最新的基于全基因組研究的結(jié)果相符[9]。還有一個(gè)來(lái)自于陜西華縣泉護(hù)村的個(gè)體，其母系特征為灰狼，但這一個(gè)體與其他家犬個(gè)體一同出土，結(jié)合同位素研究結(jié)果，表明這一個(gè)體可能是人類飼養(yǎng)了一段時(shí)間的灰狼。

結(jié) 語(yǔ)

我們嘗試用南方灰狼的全基因組信息和中國(guó)古代家犬的線粒體基因組信息，來(lái)回答家犬的起源問(wèn)題，雖然研究結(jié)果并不能明確告訴我們家犬來(lái)自何處，但仍獲得了一些很有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)，如：A1b類群的家犬在中國(guó)古代家犬樣品中非常常見，但有可能在距今2000年以來(lái)，被A1a類群的個(gè)體大量替代。在替代事件發(fā)生前，有一些A1b類群的家犬已成功擴(kuò)散到澳大利亞、太平洋島嶼及東西伯利亞極地地區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，澳洲野犬和太平洋島嶼家犬，能夠追溯到1萬(wàn)年前的長(zhǎng)江黃河流域。澳洲野犬?dāng)U散到澳大利亞的時(shí)間早于南島語(yǔ)系的拉皮塔文化人群，而歐洲殖民者到達(dá)前的太平洋島嶼家犬可能從長(zhǎng)江黃河流域起源，經(jīng)東南亞大陸、印度尼西亞到達(dá)太平洋深處的不同島嶼，這一類群的家犬可能隨著前南島語(yǔ)系人群和南島語(yǔ)系人群一同擴(kuò)散。

局限于樣品來(lái)源和數(shù)據(jù)量，目前仍無(wú)法解答家犬本身的起源問(wèn)題。這也提示我們需要更深入地研究，才能逐漸揭秘這一重大科學(xué)問(wèn)題，但古DNA研究的應(yīng)用已為這一領(lǐng)域提供了諸多研究思路。最近發(fā)表的大規(guī)模家犬古基因組研究[9]，也提示后期的研究還需要加入更多的東亞地區(qū)和相鄰地區(qū)的古代灰狼或家犬的線粒體基因組和核基因組信息，特別是東亞南部的樣品，這或許能夠幫助了解家犬的遺傳歷史和擴(kuò)散路線。

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關(guān)鍵詞：古DNA研究 太平洋島嶼 中國(guó)南方灰狼 澳洲野犬殖民時(shí)期前家犬 ■