Muinais-DNA paljastaa: koirat sopeutuivat viljeltyyn ravintoon jo varhain

Koirat pystyvät hyödyntämään ravinnon tärkkelystä tehokkaammin kuin sudet, sillä koirilla on perimässään useampi kopio tärkkelystä pilkkovan entsyymin geenistä. Eron on arveltu johtuvan siitä, että koirat ovat sopeutuneet tärkkelyspitoiseen ravintoon, jota on ollut runsaasti saatavilla maanviljelyksen myötä. Sitä ei kuitenkaan ole tiedetty, milloin tämä sopeutuminen on tapahtunut: pian maanviljelyksen alkamisen jälkeen vai vasta myöhemmin, esimerkiksi koirarotujen muodostuessa ja jalostuksen yleistyessä. Nyt uusin, muinaiskoiria tarkastellut tutkimus havaitsi, että sopeuma näkyy jo 6000 vuotta sitten eläneiden koirien perimässä.

Tausta: Miten sulattaa tärkkelystä kasapäin

Kun syömme tärkkelystä, se hajoaa ruoansulatuksessamme erilaisiksi sokereiksi amylaasi-nimisen entsyymin pilkkomana. Viljellyssä ravinnossa on tyypillisesti paljon tärkkelystä ja sen hyödyntämiseen tarvitaan runsaasti amylaasia, kun taas metsästäjä-keräilijä-esivanhempiemme ruokavaliossa tärkkelystä oli selvästi vähemmän ja amylaasin tarve vastaavasti pienempi.

Solujemme on mahdollista tuottaa enemmän amylaasia, jos amylaasigeeni on perimässä useampana kopiona. Se onkin monistunut ihmislajin historian kuluessa: tavanomaisen kahden kopion sijasta monilla meistä on perimässämme 6, 8 tai jopa 12 amylaasigeenin kopiota. Suuret kopiomäärät ovat tuplasti yleisempiä maanviljelysväestöillä kuin metsästäjä-keräilijöillä, sillä luonnonvalinta on ilmeisesti suosinut tärkkelyksen tehokasta hyödyntämistä siellä missä sitä on saatavana.

Koirat, sudet ja amylaasigeenikopiot

Vastaavanlainen geenien monistuminen on tapahtunut koirien kehittyessä susista. Susilla amylaasigeenistä on tavallisimmin kaksi kopiota ja enimmilläänkin kahdeksan, mutta koirilla määrä vaihtelee neljästä 34:ään ja on yleensä yli 10 (vain dingoilla ja joillakin rekikoirilla kopioita on kaksi). Kuten ihmisellä, kopioluvun kasvun on arveltu johtuvan tärkkelyspitoiseen ravintoon sopeutumisesta: kun ihmiset siirtyivät viljelemään ruokansa, myös koirille jäävissä ruoantähteissä oli entistä enemmän tärkkelystä, ja suuri amylaasimäärä oli eduksi sen sulattamisessa.

Mutta milloin kopioluvun ero muodostui? Ihmiskunta aloitti maanviljelyn pikkuhiljaa yli 11.000 vuotta sitten. Siinä vaiheessa koirat olivat olleet seuralaisinamme jo vuosituhansia. Amylaasin kopioluvun muutos on voinut tapahtua varsin pian maanviljelyn alkamisen jälkeen. Toisaalta se voisi olla paljon myöhempääkin perua ja liittyä esimerkiksi nykyisten koirarotujen jalostukseen.

Muinaiskoirien avulla sopeuman jäljille

Pelkästään nykykoirien ja -susien perimää vertailemalla ei ole mahdollista sanoa, kuinka kauan sitten amylaasigeeni on monistunut eli milloin koirat sopeutuivat viljeltyyn ravintoon. Arvoitus voi ratketa tutkimalla muinaiskoiria. Uusimmilla menetelmillä on nimittäin mahdollista analysoida perimää suoraan vanhoista arkeologisista löydöistä kuten luista ja hampaista lähestulkoon yhtä tarkasti kuin elävistä yksilöistä.

Viimemarraskuisessa julkaisussaan ranskalaisten johtama tutkimusryhmä onnistui analysoimaan amylaasigeenin kopioluvun 13 muinaiskoiran perimästä. Tutkitut näytteet olivat peräisin kahdeksalta löytöpaikalta eri puolilta Eurooppaa sekä lounaisesta Aasiasta, vanhimmat yli 7000 vuoden takaa. Niistä oli ensin varmistettu hampaiden ja alaleuan muodon perusteella, että kyse todella oli koirista eikä muinaisista susista.

Korkeita kopiolukuja jo 6000 vuotta sitten

Tutkituilla muinaiskoirilla amylaasigeenin kopioluku vaihteli kahdesta kahteenkymmeneen. Kaikkiaan neljällä yksilöllä nähtiin yli kahdeksan kopiota, siis enemmän kuin susilla on koskaan havaittu. Näistä koirista yksi oli peräisin Romaniasta, yksi Turkmenistanista ja kaksi Ranskasta. Vanhin, romanialainen, oli yli 6000 vuoden takaa; sen kopioluku oli aineiston suurin eli 20. Kolme muuta olivat yli 4000 vuotta vanhoja ja kopioluvultaan 12-16.

Samoilta löytöpaikoilta ja aikakausilta löytyi kuitenkin myös koiria, joilla oli alle kahdeksan kopiota amylaasigeenistä, monella vain kaksi. Ilmeisesti sopeuma ei siis vielä tuolloin ollut levittäytynyt kaikkiin koiriin. Mielenkiintoista kyllä, yli kahdeksan geenikopion koirat eivät mitenkään poikenneet muista rakenteeltaan, vaikka muuttuneen ruokavalion voisi olettaa johtavan muutoksiin myös vaikkapa hampaiden ja leuan muodossa.

Tarkka syntyaika ja -paikka jää vielä arvoitukseksi

Tutkitut muinaiskoirat eivät olleet peräisin aivan maanviljelyn alkuvaiheista, vaan niiden löytöpaikat edustavat myöhäistä kivikautta ja varhaista pronssikautta. Korkeita kopiolukuja nähtiin jo vanhimmista tutkituista näytteistä alkaen. Niinpä koirien amylaasigeenin on täytynyt alunperin monistua jo yli 6000 vuotta sitten, mutta tähänastisen aineiston perusteella ei pysty sanomaan milloin täsmälleen.

Samoin sopeuman alkuperäinen syntypaikka jää vielä hämärän peittoon, koska nyt tutkituissa koirissa korkeita kopiolukuja nähtiin laajalla maantieteellisellä alueella. Asiaan on mahdollista saada lisävalaistusta jatkossa, jos seuraavat tutkimukset pääsevät pureutumaan vielä vanhempiin luulöytöihin. Sitä tosin yritettiin jo tässä tutkimuksessa: alunperin mukana oli jopa 15.000 vuotta vanhoja luita yhteensä 88 yksilöstä 30 löytöpaikalta. Silti vain 13 yksilöstä saatiin tuloksia – muinaisaineistojen geneettinen analysointi ei ole helppoa.

 

Ollivier ym. (2016). Amy2B copy number variation reveals starch diet adaptations in ancient European dogs. R Soc Open Sci. 3(11): 160449. doi: 10.1098/rsos.160449.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *