Любой, у кого когда-либо была собака, знает, насколько одна может отличаться от другой. Например, они могут быть сдержанными или дружелюбными, игривыми или спокойными, боязливыми или смелыми, склонными лаять, приносить или нет. Исследования показали, что некоторые из этих различий обусловлены генетически. Но даже внутри пород собак, где линейное разведение и искусственный отбор привели к потере большей части первоначальной генетической изменчивости, поведение особей может сильно различаться.

Теперь исследователи показывают, что часть различий в темпераменте — в частности, их уровень "энергии" и поведение, связанное со страхом, - зависят от приобретенных различий в эпигеноме. Эпигеном, уникальный набор химических меток индивидуума на ДНК и связанных с ней гистоновых комплексах (нуклеосомах), может повышать или понижать экспрессию локальных генов. Поскольку известно, что эпигеном зависит от возраста, диеты, физических упражнений, дрессировки, социализации и других факторов окружающей среды, он может влиять на активность и проводимость нервных клеток и, таким образом, изменять поведение.

Автор-корреспондент доктор Маттео Пеллегрини, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказал: "Здесь мы показываем, что поведение собак связано с их эпигеном, в частности с метилированием ДНК. Наши результаты открывают двери для использования эпигенетики для скрининга и отбора желаемых поведенческих черт у собак-компаньонов или служебных собак ".

Поведенческий опросник

Пеллегрини и его коллеги количественно оценили эпигенетические, генетические и поведенческие различия между 46 самками и кобелями собак из 31 разных пород в возрасте от одного до 16 лет.

Поведенческие различия были определены количественно на основе того, как владельцы оценили свою собаку в вопроснике по оценке поведения и исследований собак (C-BARQ), широко используемом стандартизированном инструменте, состоящем из 101 вопроса. Исследователи использовали форму машинного обучения, частичную регрессию наименьших квадратов (PLS), для выявления значимых ассоциаций между генетическими или эпигенетическими вариантами и поведенческими чертами.

Известно, что эпигеном сильно различается в разных тканях. В принципе, нервная ткань была бы лучшим местом для поиска ассоциаций между поведением и эпигеном. Но для удобства сбора исследователи изучили эпигеном эпителиальных и иммунных клеток, полученных из мазков внутри щек собак. Для этого исследования, подтверждающего концепцию, они сосредоточились на метилировании ДНК в 3059 сайтах CG, поскольку это легче определить количественно, чем другие типы эпигенетических меток, например, метилирование или ацетилирование гистонов.

Эпигенетика более информативна для поведения, чем генетика

Результаты показали, что эпигеном был лучшим предиктором поведения, чем генотип в местах, которые они измеряли. Даже в пределах наиболее представленной породы — австралийских овчарок с 12 собаками в выборке — только два из 930 отобранных однолокусных полиморфизмов (SNP) были сильно связаны с поведенческими чертами. Два SNP на хромосоме 12 могут частично предсказать степень страха собаки перед незнакомцами (то есть боязнь незнакомых людей).

Но когда авторы сделали поправку на потенциальный смешивающий эффект различий в возрасте, различия в метилировании ДНК между собаками объяснили гораздо большую долю наблюдаемых различий в энергии, поиске внимания, асоциальном страхе и страхе, направленном на незнакомца, чем генетические различия. Эти результаты подразумевают, что эпигеном помогает формировать поведенческие различия у собак, даже в тканях, которые не являются частью нервной системы.

Удивительные результаты

"Эти ассоциации между метилированием ДНК клеток во рту и поведением собак были неожиданными и предполагают, что будущие исследования, изучающие метилирование ДНК в нервных тканях, могут выявить аналогичные закономерности", - сказал Пеллегрини.

"В будущем мы планируем провести гораздо более масштабные исследования с целью разработки биомаркеров, которые позволят нам лучше идентифицировать собак с определенными поведенческими предрасположенностями".

Он заключил: "В конечном счете, мы были бы очень заинтересованы в изучении эпигеномов узкоспециализированных собак, таких как собаки-поводыри или ездовые собаки, чтобы иметь возможность помочь в отборе собак, которые с большей вероятностью успешно завершат свое обучение".

Статья опубликована в журнале Frontiers in Psychology.