一項大膽的演化遺傳實驗:我們可能像小王子一樣馴化狐狸嗎?

一項大膽的演化遺傳實驗:我們可能像小王子一樣馴化狐狸嗎?
我們想讓你知道的是

我們即將進行的實驗要挑選和人類互動最良好的狐狸進行多代選育繁殖。假如這項實驗成功了,過去狼演化成狗所發生的遺傳改變,也就是馴化,將在我們眼前真實上演。

撰文:卓特(Lyudmila Trut)、杜加金(Lee Alan Dugatkin)
翻譯:張亦葳

一隻動物朝我跑來,牠搖擺著捲曲的尾巴、深情的雙眼滿是喜悅地跳進我懷裡,像狗一樣舔我的臉。但牠不是狗,牠是狐狸,是一隻外觀和行為都很像狗的狐狸。這隻狐狸和牠的親戚是人為選擇性育種58代的實驗結果,實驗目的是探索動物馴化(domestication)的奧秘,尤其想了解人類最初如何把狼馴化成狗。

我今(2017)年83歲,回顧起自己奉獻了四分之三的人生進行的這項馴化實驗,腦中不時浮現法國文學家聖修伯里(Antoine de St. Exupery)的經典名著《小王子》中,狐狸告誡小王子的那句話:「你要永遠對你所馴服的對象負責。」

1958年,我認識了科研生涯中亦師亦友的俄羅斯遺傳學家貝里也夫(Dmitri Belyaev),從此我就開始對馴化的狐狸負責。那時我即將完成莫斯科大學的學業,聽說貝里也夫將前往新西伯利亞(Novosibirsk)剛成立的細胞及遺傳研究所(Institute of Cytology and Genetics)任教,並且正在尋找學生加入準備進行的馴化實驗。

第一次和貝里也夫見面,我很訝異當時只不過是大學生的我竟然受到平等待遇。貝里也夫向我解釋了加速馴化過程的研究想法,他說:「我想讓狐狸變成狗。」我們即將進行的實驗要挑選和人類互動最良好的狐狸進行多代選育繁殖。假如這項實驗成功了,過去狼演化成狗所發生的遺傳改變,也就是馴化,將在我們眼前真實上演。

走出貝里也夫的辦公室時,我就決定搬去新西伯利亞加入他的研究團隊。剛成立的細胞及遺傳研究所座落於新西伯利亞全新的「科學城」(Akademgorodok)內,而我即將成為那裡的創始研究人員,和我心目中具有革命精神的科學家一起工作,對此我感到興奮不已。很快地,我和丈夫、襁褓中的女兒坐上了從莫斯科出發、向東開往西伯利亞的長途列車。

貝里也夫對於動物馴化過程的假設既基本又簡單。他認為,溫馴是所有馴化動物的典型特徵。從演化的角度來看,馴化過程是由人類主導,自然而然傾向挑選最不具攻擊性、人類最不畏懼的動物來飼養,目的在培育出對人類有益的特性,例如溫馴的性格。經由馴化,人類才得以飼養諸如狗、牛、馬、山羊、綿羊、豬和貓等動物,並藉此獲得益處或所需物質,例如訓練牠們保衛家園或牠們的陪伴等益處,或獲得牠們的奶水、食用牠們的肉等生活所需。

貝里也夫也認為,選育最溫馴動物的過程連帶會出現馴化動物所擁有的其他性狀(就算不是全部,也有大部份),例如捲曲尾巴、軟垂耳朵、雜斑毛皮、成年時仍保留幼年的面部特徵(圓臉和鈍鼻)以及繁殖期延長等,這些現在統稱為「馴化綜合性狀」。就這樣,在貝里也夫的指導下,我同時也保有處理日常實驗問題的高度自主權,一開始我從蒐集自前蘇聯狐狸養殖場的狐狸中挑選最溫馴的狐狸,來進行多代育種實驗。

狐界「菁英」誕生

每年,我都會用我們建立的標準程序對數百隻狐狸進行初步行為測試:戴著約五公分厚的保護手套,我走近關著狐狸的籠子、站在一旁打開籠子的門,然後把棍子伸進籠子內;再根據一份行為量表為狐狸的表現評分,表現越冷靜的狐狸得分越高。

最初幾年,絕大多數的狐狸不但不像狗,還比較像噴火龍:當我靠近或把棍子放入籠子時,牠們極具攻擊性,我確信某些得分很低的狐狸很想一口咬下我的手;其他得分低的狐狸則是害怕地瑟縮在籠子後方。但少數狐狸在整個行為測試過程中都保持冷靜,牠們觀察我、沒有前述兩種反應,這些狐狸被選中進行交配並生下後代。

詳細記錄這些後代從出生到成年每個階段的發展,我們也小心避免近親繁殖,使實驗不受近親遺傳後果的干擾。配種選育的前三代狐狸,即使表現冷靜,也沒有特別親近人類,牠們似乎是在忍受人類,而非喜歡。但第四和第五代則令人振奮:當我一靠近幼狐,還不太會走路的牠們就會搖動小尾巴,很快地第六代也誕生了。

就如我和同事發表在2009年的《生物學論文集》(Bioessays)期刊中所描述:「第六代幼狐渴望與人類接觸,牠們不只搖尾巴,還像小狗一樣低鳴、發出嗚咽聲和舔人。」我們看到幼狐表現這些行為時大受感動,稱牠們為「菁英」。這些幼狐聽見自己的名字時,甚至會抬起頭來,顯然牠們「渴望人類陪伴」。

如同我們在2012年第二版《狗的遺傳學》(The Genetics of the Dog)書中所提到:「比起一般幼狐,馴化的幼狐提早兩天對聲音有所反應、提早一天睜開眼睛,簡直像是想盡快準備好與人類互動。」

接觸過菁英的人無不為之著迷,無論是多麼嚴肅的人。某個晚上工作人員下班後,貝里也夫帶了一位著名的軍官魯克夫將軍(General Lukov)到我們實驗的地方。將軍很拘謹,戰爭使他氣質冷酷。但當我打開一隻母菁英的籠子,牠跑過來在我身旁躺下時,將軍威嚴的形象瞬間瓦解,他走近那隻狐狸、蹲下身來,不斷撫摸牠的頭,令人相當驚訝。

第六代馴化狐狸中,菁英只佔2%,但比例一代代增加,現在菁英已佔了約70%。

胚胎交換代孕實驗

貝里也夫和我是受過訓練的遺傳學家,任何馴化實驗皆屬於演化遺傳學的研究範疇,因此我們需要確定在馴化狐狸身上觀察到的性格改變源自遺傳。我們設計一項胚胎交換實驗,實驗組為馴化母狐、對照組則為對人類具攻擊性的母狐。正如我們所預期,馴化育種數代後出現一種殘暴狐狸,像是看守地獄大門的冥府多頭獵犬賽伯拉斯(Cerberus)。

我們的實驗是把馴化的母狐體內的胚胎移植到攻擊性母狐的子宮裡,並把攻擊性母狐的胚胎移入馴化的母狐子宮內。假如新生幼狐的行為像親生母親,而非代理孕母,那我們就能確信溫馴和攻擊性源自遺傳。

每次進行胚胎移植手術的對象包含兩隻母狐:一隻馴化的母狐與一隻攻擊性母狐,於懷孕約一週時進行手術。當兩隻母狐麻醉後,我動手術切開其中一隻母狐(捐贈者)的腹部、找到子宮位置,子宮右側和左側的子宮角都有著床的胚胎。我取出子宮角一側的胚胎,輕輕放進營養液中;然後再動手術取出另一隻母狐(接受移植者)子宮角某側的胚胎,同時於該處植入捐贈者的胚胎。

其中一半的移植手術捐贈者是馴化的母狐、接受移植者是攻擊性母狐,另一半的移植手術則相反。當幼狐出生七週後,我該如何分辨這些幼狐中誰是母狐親生、誰不是呢?答案就在狐狸身上。狐狸的毛皮顏色是遺傳性狀,只要仔細記錄牠們雙親的毛皮顏色,幼狐毛皮的顏色即為其血統標記。

等幼狐開始與人類互動,我和多年老友兼同事庫茲胡陶娃(Tamara Kuzhutova)就開始記錄牠們的行為。我特別記得某隻攻擊性母狐和牠的幼狐,牠的幼狐中有些具攻擊性,但牠所代孕的馴化組幼狐在還不太會走路時,只要人類站在附近,牠們就會衝到籠子門口搖尾巴。這種怪異舉動似乎惹惱了牠們的代理孕母,母狐對著馴化組的幼狐咆哮,並叼住牠們的脖子、把牠們扔回窩內。

至於這隻攻擊性母狐的親生幼狐則表現出符合母親期待的行為:牠們發出攻擊性的嚎叫聲,然後自己跑回窩內。幼狐的行為像牠們的親生母親,而非代理孕母,我們在數代狐狸身上不斷觀察到相同模式,所以,溫馴和攻擊性看來是遺傳性狀。

本文獲《科學人雜誌》、《科學人粉絲團》授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航