Registrer din hund i Darwins hunde, og forskere vil have et brugervenligt sæt til at samle en doggy spytprøve til DNA-analyse. Resultater vil hjælpe med at afdække forbindelser mellem gener og adfærd - for hunde og mennesker.
Der går noget dyrebart DNA…. Fotokredit: Graeme Bird / Flickr
Af Elinor Karlsson, University of Massachusetts Medical School
Hunde var de første dyr, som folk blev domesteret, længe før de tidligste menneskelige civilisationer dukkede op. I dag, titusinder af år senere, har hunde et usædvanligt tæt forhold til os. De deler vores hjem og stjæler vores hjerter - og har endda udviklet sig til at elske os tilbage. Desværre lider de også af mange af de samme vanskelige at behandle psykiatriske og neurologiske sygdomme, som vi gør.
Beskow, med godt humør. Fotokredit: Elinor Karlsson
Det lærte jeg førstehånds for omkring seks år siden, da min søster Adria adopterede Beskow, en smuk, voldsom, sort-hvid mutt. Beskow blev min konstante ledsager på mine morgenløb langs Charles-floden. Hendes glæde ved at løbe var indlysende for alle, vi gik forbi, og hun holdt mig gå mil efter kilometer.
Når hun ikke løb, dog led Beskow af konstant angst, der efterlod hende stresset og ulykkelig - på kanten omkring andre hunde og tilbøjelig til aggressiv opførsel. Beskow havde problemer med endda at spille udendørs, da hun var tvunget til at tage sig af enhver lyd og bevægelse. At arbejde en-til-en med dygtige behaviorister og undervisere hjalp enormt, men fattige Beskow syntes stadig aldrig at kunne slappe af. Til sidst kombinerede Adria den intensive træning med medicin, som til sidst så ud til at give Beskow en vis lettelse.
Beskows personlighed - hendes intelligens, hendes fokus og sin angst - blev formet ikke kun af hendes egne livserfaringer, men af tusinder af år med evolution. Har du nogensinde kendt en hund, der ville hente den samme bold igen og igen, i timevis? Eller bare ikke ville holde sig ude af vandet? Eller var ikke interesseret i bolde eller vand, men ville bare følge hendes næse? Disse hunde er resultatet af hundreder af generationer af kunstig udvælgelse fra mennesker. Ved at favorisere nyttig adfærd, når vi avler hunde, gjorde vi de genetiske ændringer ansvarlige mere almindelige i deres genpulje.
Når en bestemt genetisk ændring hurtigt stiger i udbredelse i en population, efterlader det en "signatur af selektion", som vi kan registrere ved at sekvensbestemme DNA fra mange individer fra befolkningen. I det væsentlige finder vi omkring et udvalgt gen et område i genomet, hvor et bestemt DNA-mønster - varianten knyttet til den foretrukne version af genet - er langt mere almindelig end nogen af de alternative mønstre. Jo stærkere markering, jo større er denne region, og jo lettere er det at registrere denne signatur af markering.
Hos hunde er gener, der skaber adfærd, der er målrettet opdrættet af mennesker, markeret med store underskrifter. Det er lidt som om evolution skinner et lys i dele af hundegenomet og siger: ”Se her for interessante ting!” For at finde ud af, hvordan et bestemt gen har indflydelse på en hunds opførsel eller helbred, har vi dog brug for meget mere information.
For at forsøge at afsløre disse forbindelser lancerer mine kolleger og jeg et nyt borgervidenskabeligt forskningsprojekt, vi kalder Darwins hunde. Sammen med eksperter inden for dyreopførsel har vi sammensat en række korte undersøgelser om alt fra diæt (spiser din hund græs?) Til adfærd (er din hund en fodbeskytter?) Til personlighed (er din hund aflød eller venlig?) .
Enhver hund kan deltage i Darwins hunde, inklusive racerhunde, blandede racehunde og mutter af ingen særlig race - vores undersøgelses deltagere vil være meget genetisk forskellige. Vi kombinerer ny DNA-sekventeringsteknologi, der kan give os meget mere genetisk information fra hver hund med kraftfulde nye analysemetoder, der kan kontrollere for forskellige forfædre. Ved at inkludere alle hunde håber vi at være i stand til at gøre meget større undersøgelser og hurtigt komme hjem på de vigtige gener og genetiske varianter.
En beagle overvejer at give spytdonation. Fotokredit: Stephen Schaffner
Når en ejer har udfyldt undersøgelsen, er der et andet, afgørende skridt. Vi er et brugervenligt sæt til at samle en lille hundespytprøve, vi kan bruge til DNA-analyse. Der er ingen omkostninger, og vi vil dele alle de oplysninger, vi finder.
Vores plan er at kombinere de genetiske data fra mange hunde og se efter ændringer i DNA, der korrelerer med særlig opførsel. Det vil ikke være let at matche DNA med en besættelse af tennisbolde, for eksempel. Adfærd er en kompleks egenskab, der er afhængig af mange gener. Enkle mendelske træk, som Beskows sort / hvide frakke, styres af et enkelt gen, der bestemmer den observerbare karakteristik. Denne type arvelige egenskaber er relativt let at kortlægge. Komplekse egenskaber kan på den anden side formes af titusinder eller endda hundreder af forskellige genetiske ændringer, som hver for sig kun kun ændrer den enkelte, der bærer den lidt.
Ved at tilføje kompleksiteten spiller miljø ofte en stor rolle. For eksempel har Beskow måske ikke været så ængstelig, hvis hun havde boet med Adria fra hvalpe, selvom hendes genetik ville være uændret.
Darwins Dogs teammedlem Jesse McClure udtrækker DNA fra en prøve. Fotokredit: Elinor Karlsson
For at få succes har vi brug for en masse hunde for at tilmelde sig. Til at begynde med sigter vi mod at tilmelde 5.000 hunde. Hvis det lykkes, fortsætter vi med at vokse. Med større prøvestørrelser kan vi tackle endnu mere komplekse biologiske gåder.
Dette er en enorm indsats, men kan tilbyde enorme belønninger. Ved at finde ud af, hvordan en genetisk ændring fører til en ændring i adfærd, kan vi dechiffrere neurale veje involveret i psykiatriske og neurologiske sygdomme, der deles mellem mennesker og hunde. Vi ved allerede, at disse ikke kun inkluderer angst, men også PTSD, OCD, autismespektrumforstyrrelser, fobier, narkolepsi, epilepsi, demens og Alzheimers sygdom.
At forstå den biologi, der ligger til grund for en sygdom, er det første trin i udviklingen af mere effektive behandlinger - af både hunde og menneskelig sort. For eksempel fandt genetiske undersøgelser af narkolepsi i Doberman pinschers genet mutation, der forårsager sygdommen - men kun i denne ene hundepopulation. Undersøgelse af genens funktion førte imidlertid til kritisk ny indsigt i søvnens molekylærbiologi og til sidst til nye behandlingsmuligheder for mennesker, der lider af denne svækkende sygdom.