Dlaczego pies ufa obcym? Naukowcy odkryli gen, który łączy psią towarzyskość z rzadką chorobą człowieka

Kiedy patrzę na psa siedzącego przy drzwiach i czekającego na wejście obcej osoby z wyraźną radością — merdającego ogonem, gotowego do powitania każdego — trudno mi nie zastanawiać się, co sprawia, że wilk w tej samej sytuacji uciekłby lub warczał. Oba gatunki mają wspólnego przodka sprzed kilkudziesięciu tysięcy lat. A jednak między ich reakcjami na obcego człowieka zieje przepaść. Skąd wzięła się ta różnica? Badanie opublikowane w 2017 roku w Science Advances sugeruje, że odpowiedź leży w jednym konkretnym odcinku DNA — i że mechanizm ten jest zadziwiająco podobny do tego, który kształtuje zachowanie ludzi z rzadką chorobą genetyczną.

Pies czyta człowieka — wilk nie

Zanim przejdę do genetyki, warto przypomnieć punkt wyjścia. W 2002 roku Brian Hare i współpracownicy opublikowali w Science wyniki prostego eksperymentu: pokazywali psom i szympansom ukryte jedzenie, wskazując na nie gestem lub kierując wzrok. Psy radziły sobie z tym zadaniem znacznie lepiej niż szympansy — a co ważniejsze, lepiej niż wilki wychowane przez ludzi. Nawet szczenięta z minimalnym kontaktem z człowiekiem potrafiły odczytać te wskazówki. Odkrycie to doprowadziło do sformułowania hipotezy udomowienia: podczas tysięcy lat selekcji psy nabyły zdolność czytania ludzkich sygnałów społecznych na poziomie, którego nie osiągają nawet naczelne.

Pozostawało pytanie: jak? Co konkretnie zmieniło się w psim genomie?

Zespół Williamsa-Beurena — gdy jedno miejsce w DNA zmienia osobowość

Zanim przejdziemy do psów, muszę opisać chorobę, która okazała się zaskakującym kluczem do tej zagadki.

Zespół Williamsa-Beurena (WBS) to rzadkie schorzenie genetyczne — szacuje się, że dotyczy około 1 na 10 000 osób. Jego przyczyną jest delecja, czyli utrata około 28 genów na chromosomie 7. Osoby z WBS mają charakterystyczne rysy twarzy, często wady serca i zazwyczaj pewne trudności poznawcze. Jedną z najbardziej uderzających cech jest jednak hipersocjalność — skrajny brak lęku przed obcymi, automatyczne przyciąganie do ludzi bez względu na sytuację, spontaniczna życzliwość wobec każdego napotkanego człowieka.

Spośród usuniętych genów szczególną uwagę badaczy przyciągnął GTF2I — koduje on czynnik transkrypcyjny regulujący działanie wielu innych genów. Myszy z zablokowanym GTF2I wykazują podobną hipersocjalność. Uważa się, że to właśnie ten gen odpowiada za społeczny wymiar WBS.

Na chromosomie 6 psa — analogiczny region

W 2017 roku Bridgett vonHoldt z Princeton University i współpracownicy postanowili sprawdzić, czy psie geny w analogicznym regionie genomu mają związek z towarzyskością udomowionych psów.

Skoncentrowali się na fragmencie chromosomu 6 (od około 2 do 7,2 miliona par zasad) — psim odpowiedniku regionu dotkniętego w WBS. Fragment ten zawiera 46 sklasyfikowanych genów, z których 27 ma swoje ludzkie odpowiedniki właśnie w regionie zespołu Williamsa.

Do badania wybrano 18 psów i 10 wilków z Parku Narodowego Yellowstone, które wychowywały się w kontakcie z ludźmi — a więc teoretycznie oswojonych. Każde zwierzę poddano testom behawioralnym mierzącym towarzyskość wobec człowieka: czy podchodzi do obcych, czy inicjuje kontakt, czy przejawia hipersocjalne zachowania. Następnie zsekwencjonowano ich DNA i policzono tzw. MEI — mobilne elementy insercyjne, czyli fragmenty DNA zdolne do „wyskakiwania” i wstawiania się w nowe miejsca genomu.

Im więcej insercji — tym bardziej towarzyski

Wyniki były jednoznaczne: psy miały znacznie więcej mobilnych insercji w regionie GTF2I niż wilki. I co ważniejsze — im więcej takich insercji miał dany osobnik, tym bardziej towarzyski okazywał się w testach behawioralnych.

Najsilniejszy związek dotyczył jednego konkretnego wariantu w obrębie genu GTF2I (oznaczonego jako Cfa6.66). Statystycznie wyjaśniał on 4,45% zmienności w zachowaniach społecznych. Na pozór niewiele — ale jak na jeden wariant genetyczny wpływający na tak złożoną cechę jak towarzyskość, to wynik bardzo wymowny.

Autorzy postawili hipotezę: podczas domestykacji, przez dziesiątki tysięcy lat, naturalna — a potem sztuczna — selekcja preferowała psy z większą liczbą tych insercji. Psy przyjaźniejsze wobec ludzi miały większą szansę na przeżycie i reprodukcję przy człowieku. Selekcja działała na ten konkretny odcinek chromosomu — i zrobiła to nieprzypadkowo.

Mechanizm genetyczny jest zadziwiająco podobny do tego, co obserwujemy w zespole Williamsa u ludzi. Tam — delecja określonych genów. Tu — insercje zaburzające regulację ekspresji tych samych genów. Efekt w obu przypadkach: wyraźne obniżenie bariery lęku społecznego wobec obcych.

Psy asystujące — praktyczne zastosowanie odkrycia

Dwa lata po badaniu vonHoldt, inny zespół poszedł krok dalej. W 2019 roku Tandon i współpracownicy przebadali aż 837 psów, z czego u 228 zebrano dane behawioralne przy użyciu kwestionariusza C-BARQ — narzędzia stosowanego m.in. przez programy szkolenia psów asystujących.

Okazało się, że insercje w okolicach genu WBSCR17 — kolejnego genu z tego samego regionu chromosomu 6 — były najsilniejszym genetycznym predyktorem towarzyskości wobec ludzi. Co interesujące, psy z większą liczbą tych insercji wykazywały też wyższy niepokój separacyjny — silniejszą reakcję przy rozstaniu z właścicielem. To dwie strony tej samej monety: pies, który bardziej potrzebuje bliskości człowieka, jest zarówno bardziej towarzyski, jak i bardziej podatny na stres związany z rozłąką.

Programy szkolące psy asystujące odrzucają około 60% kandydatów — wiele psów nie przechodzi szkolenia z powodów behawioralnych, mimo że na wstępie wyglądało obiecująco. Autorzy sugerują, że screening genetyczny w regionie WBSCR17 mógłby pomóc wcześniej identyfikować psy z faktycznymi predyspozycjami do pracy z człowiekiem — i obniżyć koszty szkolenia kandydatów, którzy tych predyspozycji nie mają.

Podsumowanie

Kiedy Twój pies merdając ogonem podbiegnie do obcego człowieka na spacerze, możesz teraz powiedzieć — dosłownie — że robi to z powodu swojego DNA. Nie dlatego, że jest „głupi” albo „niewystraszony” — ale dlatego, że ewolucja przez dziesiątki tysięcy lat wybierała właśnie te psy, które miały więcej mobilnych insercji w konkretnym fragmencie chromosomu 6. Mechanizm bliźniaczo podobny do tego, który obserwujemy u ludzi z zespołem Williamsa-Beurena.

To, co przez tysiąclecia wyglądało jak „psia miłość do człowieka”, okazuje się mieć swój materialny, policzalny zapis w genomie. I to zapis, który — jak w każdej dobrej ciekawostce naukowej — pojawił się w miejscu, w którym nikt się go początkowo nie spodziewał.