怎麼調配黃狗、棕狗，或是黑狗？狗與狼的遺傳調色盤 - 狗

怎麼調配黃狗、棕狗，或是黑狗？——狗與狼的遺傳調色盤
寒波 ・2021/09/29

只要控制一個基因，就有黃狗、棕狗、黑狗變化
黑狗、灰狗、棕狗、黃狗、乳牛狗、白狗……狗的毛色非常多變，受到多個基因影響，其
中一個基因叫作 Agouti。一項研究調查各種毛色的狗與狼，發現透過不同的調控方式，
只要操縱同一個基因，便能產生黑狗到黃狗的深淺變化。

所謂「不同的調控方式」其實是兩段 DNA 序列的組合，在狗被馴化以前已經存在；回溯
其演化過程，除了新突變，也涉及未知古狼的遺傳交流。
https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/01-1.png
論文定義出 5 種毛色的狗狗。

影響色素的 Agouti（也叫 ASIP）基因不只狗有 ，鼠、兔等哺乳類也都具備。此一基因
的蛋白質產物，是個會影響毛囊生產色素的訊號分子，如果不存在，毛囊會生產偏深的
eumelanin 色素；假如存在，會促進偏淺的 pheomelanin 色素形成。

狗狗們都配備一樣的 Agouti 基因，但是基因表現的高低，會導致毛色由淺到深的差異，
趨勢是 Agouti 表現愈多，毛色便會愈淺。

不同顏色的狗，基因的編碼 DNA 序列都一樣，那麼基因表現的差異，應該是取決於調控
的非編碼序列差異。倘若某些 DNA 變異是影響毛色的原因，我們應該可以看到，具備某
款變異的狗是一個顏色，其他變異的狗是另一個顏色。

釐清毛色的遺傳調色盤
為了找到基因型與表現型的關係，研究者定義從很黑到淺黃 5 群不同毛色，比較大家
Agouti 基因周圍的差異。

基因表現受到旁邊的啟動子（promoter）影響，狗的 Agouti 基因有 3 個啟動子，一個
距離最遙遠，不同毛色的狗都一樣；而另外兩個啟動子，不同毛色的狗序列有異，看似為
影響毛色深淺的成因。
https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/02.png
狗的 Agouti 基因有三個啟動子調控，兩個在不同狗中各有差異。

一個啟動子叫作 hair cycle promoter，簡稱 HCP，位置就在基因前方，跟編碼 DNA 連
在一起，照序列差異可分為 5 款。另一個啟動子叫作 ventral promoter，簡稱 VP，位
置離基因比較遠，可以分為 2 款。

比較各種 HCP 啟動子，5 款中有 3 款會讓基因失去活力；毛色不太受到 Agouti 影響之
下，配備 HCP3、HCP4、HCP5 的狗狗都會走深色系。

其餘 2 款，HCP2 令基因表現較低，使得毛色較深；HCP1 讓基因表現較高，毛色較淺，
不過仍然會有些色素，毛色將是淺黃狗，不至於到白狗。

另一個啟動子 VP，配備 VP1 的表現較高，毛色淺；配備 VP2 則表現較低，毛色深。
https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/03-1.png
Agouti 基因的兩個調控零件 VP、HCP 搭配，能形成不同毛色。

兩段啟動子的序列搭配，可以形成多種組合，例如 VP2 加 HCP4 會是最深的黑狗，VP2
加 HCP1 是棕狗，VP1 加 HCP1 則是最淺的黃狗。

至此，研究者們釐清了毛色表現型與基因型的關係，不過這是怎麼演化而來的呢？進一步
分析發現好像有點複雜，有意思的是，VP 與 HCP 的演化史很不一樣。

延伸閱讀：《哈士奇的藍眼睛，基因》。之前研究眼睛顏色也發現過，狗的基因不變，調
控改變造成顏色不同這回事。
http://neanderthaldna.pixnet.net/blog/post/222578253

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/04-1.png
Agouti 基因不同調控零件組合，形成各種毛色的狗狗。

祖傳的毛色調控零件
同一生物分家後，若是不再遺傳交流或受到天擇影響，累積 DNA 改變將隨著時間愈來愈
多。因此將大家的遺傳序列擺在一起畫演化樹，呈現的關係通常會符合親戚分家的順序。
較晚分家的成員，在演化樹上會比較近，較早分家的則比較遠。

由序列判斷，VP2 是原本的遺傳型號，後來才衍生出 VP1。長眠於西伯利亞東北部的亞納
古狼（Yana），已經配備讓毛色變淺的 VP1，所以這個突變誕生的年代，肯定比他活跳跳
的 3.35 萬年前更早，也非常可能早於狗的馴化。

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/05.png比較豺、郊狼、灰狼、狗等親戚 Agouti 基因周圍的序列，將距離基因較遠的 VP 周圍區
域，以及包含編碼部分的 HCP 周圍區域拆開，分別畫演化樹，發現兩者的樹形關係明顯
有別。VP 和物種關係一致，HCP 則受到毛色深淺影響。

與未知古狼遺傳交流，獲得遠古調控零件
然而，包含基因編碼部分的 HCP 周圍序列（16 kb），各親戚畫出來的演化樹，和物種關
係不一樣。狗和灰狼血緣最近，演化樹上卻被歸類到兩個不同分枝。

非洲的豺（dhole） 最早分出，和物種的關係一致。但是在此之後，先分家的是淺色狗和
北極狼（Arctic gery wolf），本該與淺色狗被歸為同一群的深色狗和灰狼，之間還夾著
衣索比亞狼（ Ethiopian wolf）、郊狼（coyote）、亞洲胡狼（golden jackal），這些
親戚關係差異更大的物種。

很明顯，HCP 此一調控基因表現的零件，有狼沒有照著祖傳繼承。詳細考量 DNA 差異，
論文推論最可能的狀況是：狗、灰狼、圖博狼（Tibetan wolf，也叫西藏狼、喜馬拉雅狼
）、郊狼、亞洲胡狼等親戚，在共同祖先的時期配備 HCP2，很近期的某群狗又衍生出毛
色變深的 HCP5。

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/06.png
論文推論 HCP 的演化狀況。令毛色變淺的 HCP1，原本誕生於某未知的古狼支系，後來由
於情慾流動，才轉移到圖博狼、北極狼、狗的族群中。

而圖博狼、北極狼與狗的 HCP1 是哪來的？依照演化關係推論，它本來應該存在於某種未
知的古狼，其演化位置處於和豺分家之後，亞洲胡狼、郊狼、灰狼分家之前（約超過
200 萬年）。某個時刻未知古狼基因突變，誕生了 HCP1，又透過情慾交流使 HCP1 傳進
其他狼群。

目前資訊不可能得知未知古狼是誰，遺傳交流發生在什麼時候，論文也沒有太多著墨。我
們不要太在意細節！只能看出圖博狼似乎保留變化最少的 HCP1 型號，北極狼與狗的
HCP1 改變較多；而某些黑狗的祖先，又衍生出令毛色變深的 HCP3 和 HCP4。

毛色變淺，有助於適應雪地環境？
論文推論，情慾流動而來的 HCP1 能幫助適應雪地。因為住在北極區的灰狼，以及青藏高
原與蒙古的圖博狼，兩地環境頗有相似，都配備會讓毛色變淺的 HCP1。

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/07.png
住在類似雪地環境的圖博狼與北極狼，毛色類似，他們也都配備 HCP1。

控制毛色的 2 個遺傳零件，最淺組合為 VP1 加 HCP1。現代各地的灰狼中，只有北美洲
部分灰狼長這樣，主要住在北極區，歐亞大陸都沒有。

已知的古代樣本中， VP1 加 HCP1 組合最早見於距今 3.35 萬年的亞納古狼；可以推論
人類尚未馴化狗以前，古代早有野生的淺毛狼存在。

不過他的近親兼鄰居，3.5 萬年前也住在西伯利亞東北部的泰梅爾古狼（Taimyr）毛色倒
是比較深。不見得住在雪地，一定要長成淺毛。

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/08.png
令毛色變淺的 VP1 和 HCP1 變異，可能的逐步演變過程。

你要淺色狗，還是深色狗？
狗最初馴化的狀況，可謂曖昧難解。狗源自某群灰狼，在距今 1.5 到 4 萬年前馴化（亞
納古狼的分家時間更早，並非狗的直系祖先），但是具體的時間、地點，一次、兩次或更
多次都不清楚。

綜合現有資訊推測，大部分毛色的可能組合，在一萬年前都已經存在；接下來的發展，應
該同時受到環境適應與人為偏好影響。

論文分析中，最早的淺黃狗距今 4800 年，位於愛爾蘭；可是遺傳上分家很早的澳洲野犬
（Dingo）、新幾內亞唱犬（New Guinea singing dog）也是黃狗，可見黃毛狗的基因歷
史悠久。

https://pansci.asia/wp-content/uploads/2021/09/09.png
古代、現代的狗與狼，Agouti 基因的調控組合與預期毛色。

出土於西伯利亞東北部的若霍夫島（Zhokhov Island，ZKV），距今 9500 年的古狗，遺
傳是 VP2 加 HCP4，應當為毛色最深的黑狗。他可謂白雪中的黑色雪橇犬，這是人類為了
方便識別，有意挑選的結果嗎？

令毛色變淺的遺傳零件 VP1 和 HCP1，在狗馴化之前已經存在。但是使得毛色變深的突變
們，其實也一直誕生，而且是在狗馴化之後多次發生：HCP2 衍生出 HCP5、HCP1 變成
HCP3、HCP1 變成 HCP4。若霍夫古狗的 HCP4 便是早期案例。

最後歸納一下重點。
新研究釐清了狗、狼毛色與遺傳的關係：Agouti 基因的兩個調控零件搭配組合，
能形成由黑到黃的深淺毛色。毛色既有的可能性中，野生狼受到環境影響；
馴化狗出現以後，除了環境適應，還取決於人為的偏好。

https://pansci.asia/archives/330938

--

--