紅原雞滇南亞種 中國科學院動物昆明動物研究所吳飛攝
王明山在中科院昆明動物所實驗室採集大圍山微型雞的實驗樣品
雞、鴨是世界上最常見的家養動物，也是我國最重要的家禽種類，在飲食文化中佔有十分重要的地位，像雲南汽鍋雞、巴蜀口水雞、北京烤鴨和南京板鴨等都是大家耳熟能詳的風味名菜。在沉醉於這些美味時，我們應該感謝馴化的饋贈。
作為人類最重要的動物性蛋白來源，這些家雞、家鴨到底是從哪來的？又是什麼時候、在什麼地方被馴化的呢？這些問題一直困擾著科學界。
在全基因組測序和分析技術日趨成熟的今天，科研人員對雞、鴨的基因組進行了新的「解剖」，並找到了這兩種家禽真正的起源地和馴化中心。這些成果為人類深入認識家雞、家鴨的馴化過程提供了全新的視野，並有助於人類了解農業發展史，解讀這一地區人類與自然界的生態關係。
發現家雞真正的「祖先」
「家雞是目前世界上分布範圍最廣、飼養數量最多的家養動物，其數量超過現有豬、狗、牛等家養動物的總和。據統計，家雞有約240億隻，比其它所有鳥類還多出一個數量級。中國是全世界地方雞品種資源最多的國家，約有120個地方品種，養雞歷史非常久遠。」論文通訊作者之一、中國農業科學院國際家畜研究所畜禽牧草遺傳資源聯合實驗室教授韓建林在接受《中國科學報》採訪時介紹。
地方品種雞到底從何而來？近兩個世紀以來，生物學家也一直在探索野生原雞是如何演變成家雞的。
達爾文研究發現，紅原雞可能是家雞的祖先，早期的形態學和遺傳學研究也證實了這一點。紅原雞是原雞屬的一個物種，原雞屬下還有綠原雞、灰原雞和錫蘭原雞。其中，紅原雞分布範圍最廣、數量最多，生活在南亞、東南亞和我國雲南省、廣西壯族自治區和海南省等地。
在這個基礎上，動物分類學家進一步把紅原雞分為五個亞種：指名亞種、滇南亞種、爪哇亞種、印度亞種和海南亞種。到底是哪個地區的什麼紅原雞亞種被古代先民馴化成了家雞呢？
問題變得更加複雜，爭議也隨之出現。有人認為家雞起源於印度、泰國南部或者中國。甚至還有一種觀點認為家雞在這些地方都是獨立起源的，即人類在不同的地方、馴化了不同的紅原雞，所以有關家雞起源和馴化的探索依舊撲朔迷離。
新研究手段的出現帶來了新的希望。韓建林表示，隨著分子生物學的發展，上世紀90年代開始，DNA遺傳標記被應用於探討家養動物品種之間的親緣關係，可以通過測定DNA片段來分析動物品種、品系、生態型等問題。
這個時期，中國科學院昆明動物研究所牽頭的合作研究團隊，開始對更大範圍的紅原雞和家雞線粒體DNA控制區遺傳變異的開展比較分析。研究人員發現，馴化家雞的不同母系可能起源於南亞、東南亞以及中國南部的廣大地區，涉及多次馴化事件。
在韓建林看來，基於線粒體基因組的分析仍然存在一定的局限性。而全基因組DNA測序技術及其所能提供的海量遺傳信息，為人們全面認識人類的起源和進化以及動植物的馴化過程提供了全新的視野。
由中國科學院昆明動物研究所和中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所牽頭，聯合國內外30餘家高校和科研單位，利用全基因組手段開啟了新的探秘之旅。
「我們首次系統地對分布於歐洲、南亞、東南亞和東亞的大量地方雞品種和所有四種原雞以及紅原雞五個亞種在內的863個樣本的全基因組進行了測定和深入比較分析，這也是目前全世界有關家雞的馴化歷史及其在人工選擇條件下遺傳重塑的最大尺度的基因組學研究。」論文第一作者王明山博士告訴《中國科學報》。
最終的研究結果表明，家雞的主要直系祖先是現今分布於中國西南、泰國北部和緬甸等地的紅原雞滇南亞種，而並非其他亞種的紅原雞，否定了之前關於家雞在中國北方和印度河流域馴化的觀點。而且，這種紅原雞在12800年至6200年前開始分化，隨後人們開始了雞的馴化。相關研究成果近日以封面文章形式發表於《細胞研究》。
家鴨馴化的選擇信號和時間
研究手段進步帶來的突破，促使其它很多研究隊伍也在進行著家鴨、鵝、鴿子以及鵪鶉等很多禽類物種起源與馴化的研究。
和紅原雞不同，野鴨的樣本很容易得到，而關於家鴨起源的爭議也很少，業界都認為世界範圍內家鴨遺傳資源最豐富的國家是中國，同時也是將野鴨馴化為家鴨的「鼻祖」。但是，由於缺乏考古學證據，野鴨被馴化成家鴨的具體時間仍是未解之謎。
「鴨主要有綠頭鴨和斑嘴鴨。我們對兩個野鴨群體的22隻野鴨和7個家鴨群體的56隻家鴨進行了全基因組重測序，最終分析確定了綠頭野鴨是家鴨的起源。」論文通訊作者之一、中國農業大學教授曲魯江在接受《中國科學報》採訪時說。
家鴨根據生產用途又分為蛋鴨、肉鴨和兼用型鴨種。新的疑惑隨之出現，到底蛋鴨和肉鴨是同時從野生鴨馴化而來？還是野鴨先被馴化後又分化成蛋鴨和肉鴨呢？
針對該問題，科研人員進行了種群歷史分析。結果顯示大約在2200年前，野鴨被馴化，馴化約百年之後發生了快速選擇，導致肉鴨和蛋鴨又發生了分化。
在這個馴化過程中，基因組中有一些基因或者功能性區域則經受了高強度的選擇，使得家鴨和野鴨在形態方面存在明顯的差異。「家鴨馴化最顯著的特點是羽毛顏色的變化，野鴨是沒有白羽的，但家鴨有白羽。這個白羽就是在後期馴化中所選擇出來的性狀，也是獨特的性狀，涉及到的關鍵基因就是MITF。這也是首次揭示了鴨白羽性狀的致因突變。」曲魯江說。
此外，家鴨和野鴨在神經解剖學方面也不一樣。一些與大腦和神經系統發育相關的基因在馴化時受到了正選擇，因而家鴨變得更加溫順。
這些成果為家鴨的起源、馴化和性狀鑑定等研究提供了寶貴資源，相關論文發表於GigaScience。
挖掘功能基因，改良現有品種
近一百年來，養雞有了專業化、規模化的生產模式後，雞肉、雞蛋成本大幅度下降，雞肉也成了價格最低的動物性蛋白來源。
「豬牛羊等哺乳動物，個體較大且繁殖周期較長，相比而言，家禽個體小、繁殖周期短，產業依然有很大發展優勢。」韓建林表示，就產蛋數量來說，蛋雞一年可以產300多個蛋，商業肉雞也能產250個左右的蛋，繁殖效率非常高，這對研究家禽的遺傳改良很有優勢。
不過，令人擔憂的是，主流的商業品種並不是我國的地方品種。就雞來講，全世界的商業品種都是被幾個國際大公司壟斷，我國70%左右的商業遺傳材料都來自這些公司，商業品種正在持續擠壓地方品種的生存空間。
在王明山看來，商業品種的人工選育存在許多問題。「商業育種主要是追求其生產速度和產蛋數量等經濟性狀，而忽視了種群的健康和適應性，這導致雞的基因組中積累大量有害突變。長此以往，對這個種群的發展非常不利。」
曲魯江認為，家養馴化動物是人類文化歷史重要的組成部分，一方面需要去保護其遺傳多樣性，另一方面還要去深入「剖析」，加以開發利用。
「在現有結果基礎上，我們可以在地方品種的雞裡找到和免疫相關的關鍵基因，通過改良的手段，把這些遺傳多樣性導入到商業品種裡，在不影響商業品種生長發育和產蛋水平的情況下，又能恢復高免疫水平，以此促進產業更好更快地發展。」韓建林說。
此外，韓建林指出，與哺乳動物相比，家禽遺傳材料的保存技術相對落後，保存手段仍以活雞活鴨保存為主，這在一定程度上限制了雞鴨遺傳生物學研究的發展。這方面亟需加大投入，增強研發力度。
「現有的工作已經能夠解釋家雞的起源和馴化問題，但並非是百分百的答案。我們還要去研究家雞在這些地區被馴化後，又是如何向東南西北擴散開的，比如什麼時候去了非洲、歐洲？通過什麼路線去？研究雞的擴散過程也為研究人類某些種族自身的歷史有直接的貢獻。」韓建林說。
他進一步表示，「目前，我們又新測定了全世界近1500個雞的基因組，這是一個宏大的資料庫，將有助於探討雞在歐洲和非洲的擴散過程，並挖掘抵抗疾病和提高產蛋性狀背後的遺傳變異。這將會為雞基因組學的研究譜寫全新的篇章」。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41422-020-0349-y
https://doi.org/10.1093/gigascience/giy027
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