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狗狗可能起源自東南亞

Gene Ng_96
・2016/07/14 ・1493字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 521 ・七年級
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現在形形色色的各種毛小孩,幾萬年前可能來自於同一批祖先。圖/wikipedia

作為單一物種,家犬展示哺乳動物最大的種內表現型多樣性。因為牠們出色的認知和行為能力,家犬被人類用來完成各種各樣的任務,包括狩獵、放牧和陪伴等等。

狗的馴養史可能有兩階段,在第一階段人類首先把狗野生的祖先灰狼,馴養為鄉村狗;在第二個階段進一步選擇鄉村狗型塑成許多具有特殊技能、體型和形態的純種狗。

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現代狗的祖先灰狼。圖/By dobak –flickr, CC BY 2.0, wikimedia Commons.

儘管家犬的起源和演化是熱門科學題材,但好幾個基本方面仍然存在爭議。幾個不同的地理區域因為各別有證據顯示,而被提出是家犬的起源地,包括中國、中東和中亞。研究家犬的起源很有挑戰性,因為狼和狗在 3 萬 2 千年前至 1 萬年前緩慢地分化後,牠們之間仍有些許的基因交流。

中國科學院昆明動物研究所的張亞平等人首次對狗的地理起源進行全面的族群遺傳學研究,利用狗的母系遺傳的粒線體 DNA,他們發現家犬可能起源於東亞的南部地區。然而,後續幾個研究利用不同遺傳標記卻給出了不同答案。例如,利用更多的遺傳變異進行分析,有科學家發現中東狼和狗之間共享的遺傳變異較高,提出了中東是家犬的主要起源地;利用來自狗化石的古粒線體 DNA 的研究指出,歐洲有可能是 4 萬年前的起源地;今年則有更大規模的全基因體分析顯示家犬可能起源自 1 萬 5 千年前的中亞。

未被考慮的東南亞

然而這些研究缺乏來自東南亞的樣本,因此還無法排除了家犬實際上起源於這一地區的可能性。張亞平和雲南大學、瑞典皇家理工學院及多國的科學家,利用來自世界各地 58 隻犬科動物(12 隻灰狼、27 隻來自亞洲和非洲的鄉村狗,及來自世界各地 19 隻不同純種狗)的全基因體序列,重建了出了家犬的演化史。他們的研究結果發表在《細胞研究》(Cell Research)。

他們發現來自東南亞的狗相比其他種群具有顯著更高的遺傳多樣性,是與灰狼有親緣關系的最基礎種群,顯示家犬的起源地可能是在 3 萬 3 千年前的東南亞。大約 1 萬 5 千年前,一部分祖先狗開始遷移到中東和非洲,大約 1 萬年前入了歐洲。走出亞洲的其中一支又遷移回到東方,在遷移至新大陸之前與中國北部的地方性亞洲譜系形成了一系列混雜種群。

幾萬年前,灰狼可能在人類聚集地四周拾荒,和人類維持鬆散的關係,經過漫長的時間,部分灰狼被馴化,對人類表現出較強的依附關係,並逐漸馴化成為家犬。家犬的馴化比農耕的起源更早,當中東的新月沃土產生農耕文化而有了村落時,狗狗就在那為人類守護家園。

原學術論文:

  1.  Wang GD, et al. Out of southern East Asia: the natural history of domestic dogs across the world. Cell Research advance online publication 15 December 2015; doi: 10.1038/cr.2015.147
  2.  Shannon LM et al. Genetic structure in village dogs reveals a Central Asian domestication origin. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 Oct 19. vol. 112 no. 44 13639-13644, doi: 10.1073/pnas.1516215112
  3.  Vonholdt BM, Pollinger JP, Lohmueller KE, et al. Genome-wide SNP and haplotype analyses reveal a rich history underlying dog domestication. Nature 2010; 464:898–902.
  4.  Savolainen P, Zhang YP, Luo J, Lundeberg J, Leitner T. Genetic evidence for an East Asian origin of domestic dogs. Science 2002; 298:1610–1613.

參考資料:

本文原出自臺灣大學科學教育發展中心其他單位需經同意始可轉載。


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文章難易度
Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。