从飞鸟到家禽的驯化馈赠

图1.红原鸡滇南亚种 中国科学院昆明动物研究所吴飞拍摄于云南盈江

图2.王明山在中科院昆明动物研究所实验室采集大围山微型鸡的实验样品

鸡、鸭是世界上最常见的家养动物，也是我国最重要的家禽种类，在饮食文化中占有十分重要的地位。云南汽锅鸡、巴蜀口水鸡、北京烤鸭和南京板鸭等都是大家耳熟能详的风味名菜。在沉醉于这些美味时，我们应该感谢驯化的馈赠。

作为人类最重要的动物性蛋白来源，这些家鸡、家鸭到底是从哪来的？又是什么时候、在什么地方被驯化的呢？这些问题一直困扰着科学界。

在全基因组测序和分析技术日趋成熟的今天，科研人员对鸡、鸭基因组进行了新的“解剖”，并找到了这两种家禽真正的起源地和驯化中心。这些成果为人类深入认识家鸡、家鸭等家禽的驯化过程提供了全新视野，并有助于人类了解农业发展史，解读这一地区人类与自然界的生态关系。

发现家鸡真正的“祖先”

“家鸡是目前世界上分布范围最广、饲养数量最多的家养动物，其数量超过现有猪、狗、牛等家养动物的总和。据统计，家鸡有约240亿只，比其它所有鸟类还多出一个数量级。中国是全世界地方鸡品种资源最多的国家，约有120个地方品种，养鸡历史非常久远。”论文通讯作者之一、中国农业科学院国际家畜研究所畜禽牧草遗传资源联合实验室教授韩建林在接受《中国科学报》采访时介绍。

地方品种鸡到底从何而来？近两个世纪以来，生物学家一直在探索野生原鸡是如何演变成家鸡的。

达尔文研究发现，红原鸡可能是家鸡的祖先，早期的形态学和遗传学研究也证实了这一点。红原鸡是原鸡属中分布范围最广、数量最多的物种，生活在南亚、东南亚和我国云南省、广西壮族自治区、海南省等地。

红原鸡又分为五个亚种：指名亚种、滇南亚种、爪哇亚种、印度亚种和海南亚种。到底是哪个地区的什么红原鸡亚种被古代先民驯化成了家鸡呢？有人认为起源于印度、泰国南部或者中国；有人认为家鸡在这些地方独立起源，即人类在不同地方驯化了不同的红原鸡。有关家鸡起源和驯化的探索扑朔迷离。

韩建林表示，随着分子生物学的发展，上世纪90年代开始，DNA遗传标记被应用于探讨家养动物品种之间的亲缘关系，可以通过测定DNA片段来分析动物品种、品系、生态型等问题。

这个时期，中国科学院昆明动物研究所牵头的合作研究团队，开始对更大范围的红原鸡和家鸡线粒体DNA控制区遗传变异开展比较分析。结果发现，驯化家鸡的不同母系可能起源于南亚、东南亚以及中国南部的广大地区，涉及多次驯化事件。

随后，由中国科学院昆明动物研究所和中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牵头，联合国内外30余家高校和科研单位，利用全基因组手段开启了新的探秘之旅，这为全面认识家鸡起源和驯化过程提供了全新视野。

“我们首次系统地对分布于欧洲、南亚、东南亚和东亚的大量地方鸡品种、所有四种原鸡，以及红原鸡五个亚种在内的863个样本的全基因组进行了测定和深入比较分析。这也是目前全世界有关家鸡的驯化历史及其在人工选择条件下遗传重塑的最大尺度的基因组学研究。”论文第一作者王明山告诉《中国科学报》。

最终发现，家鸡的主要直系祖先是现今分布于中国西南、泰国北部和缅甸等地的红原鸡滇南亚种，而并非其他亚种的红原鸡，否定了之前关于家鸡在中国北方和印度河流域驯化的观点。而且，这种红原鸡在12800年至6200年前开始分化，随后人们开始了鸡的驯化。相关研究成果近日以封面文章形式发表于《细胞研究》。

家鸭驯化的选择信号和时间

研究手段进步带来的突破，促使很多研究队伍也在进行着家鸭、鹅、鸽子和鹌鹑等禽类物种起源与驯化的研究。

和红原鸡不同，野鸭的样本很容易得到。关于家鸭起源的争议也很少，业界都认为世界范围内家鸭遗传资源最丰富的国家是中国，同时也是将野鸭驯化为家鸭的“鼻祖”。但是，由于缺乏考古学证据，野鸭被驯化成家鸭的具体时间仍是未解之谜。

“鸭主要有绿头鸭和斑嘴鸭。我们对两个野鸭群体的22只野鸭和7个家鸭群体的56只家鸭进行了全基因组重测序，最终分析确定了绿头野鸭是家鸭的起源。”论文通讯作者之一、中国农业大学教授曲鲁江在接受《中国科学报》采访时说。

家鸭根据生产用途又分为蛋鸭、肉鸭和兼用型鸭种。蛋鸭和肉鸭是同时从野生鸭驯化而来，还是先被驯化后又分化成蛋鸭和肉鸭呢？

通过种群历史分析，科学家发现，约2200年前野鸭被驯化，驯化约百年之后发生了快速选择，导致肉鸭和蛋鸭又发生了分化。

在这个驯化过程中，基因组中有一些基因或者功能性区域经受了高强度选择，使得家鸭和野鸭在形态方面存在明显的差异。“家鸭驯化最显著的特点是羽毛颜色的变化。野鸭是没有白羽的，但家鸭有白羽。这是在后期驯化中所选择出来的性状，也是独特的性状，涉及到的关键基因就是MITF。这也是首次揭示了鸭白羽性状的致因突变。”曲鲁江说。

此外，家鸭和野鸭在神经解剖学方面也不一样。一些与大脑和神经系统发育相关的基因在驯化时受到了正选择，因而家鸭变得更加温顺。

这些成果为家鸭的起源、驯化和性状鉴定等研究提供了宝贵资源，相关论文发表于GigaScience。

挖掘功能基因 改良现有品种

近一百年来，养鸡有了专业化、规模化的生产模式后，鸡肉、鸡蛋成本大幅度下降，鸡肉也成了价格最低的动物性蛋白来源。

“猪牛羊等哺乳动物，个体较大且繁殖周期较长。相比而言，家禽个体小、繁殖周期短，产业依然有很大发展优势。”韩建林表示，就产蛋数量来说，蛋鸡一年可以产300多个蛋，商业肉鸡也能产250个左右的蛋，繁殖效率非常高，有利于研究家禽的遗传改良。

不过，令人担忧的是，主流商业品种并不是我国的地方品种。全世界的家鸡商业品种都被几个国际大公司垄断，我国70%左右的商业遗传材料都来自这些公司，商业品种正在持续挤压地方品种的生存空间。

在王明山看来，商业品种的人工选育存在许多问题。“商业育种主要追求其生产速度和产蛋数量等经济性状，而忽视了种群的健康和适应性，这导致鸡的基因组中积累大量有害突变。长此以往，对这个种群的发展非常不利。”

曲鲁江认为，家养驯化动物是人类历史文化重要的组成部分，一方面需要保护其遗传多样性，另一方面还要深入“剖析”，加以开发利用。

“在现有结果基础上，我们可以在地方品种的鸡里找到和免疫相关的关键基因，通过育种改良的手段，把这些遗传多样性导入到商业品种里，在不影响商业品种生长发育和生产水平的情况下，恢复高免疫水平，以此促进产业更好更快地发展。”韩建林说。

此外，韩建林指出，与哺乳动物相比，家禽遗传材料的保存技术相对落后，保存手段仍以活鸡活鸭保存为主，这在一定程度上限制了鸡鸭遗传生物学研究的发展。这方面亟须加大投入，增强研发力度。

他进一步表示：“目前，我们又新测定了全世界近1500个鸡基因组。这是一个宏大的数据库，将有助于探讨鸡在欧洲和非洲的扩散过程，挖掘抵抗疾病和提高产蛋性状背后的遗传变异。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41422-020-0349-y

https://doi.org/10.1093/gigascience/giy027

（原载于《中国科学报》 2020-09-15 第3版 农业科技）