Fylogenetický původ a domestikace psa

Jitka Jandová

Bachelor's thesis

Phylogenetic origin and domestication of the domestic dog

Abstract:

Hlavním cílem práce je prezentovat známá témata jako je fylogenie, domestikace, vznik moderních plemen na základě genetiky (genomiky) psa domácího. V úvodu popisuji evoluční historii psů a jejich příbuznost s ostatními masožravci, jak je vyvozují data molekulární genetiky. Výsledky analýzy mitochondriální DNA (mtDNA) a nukleární DNA ukázaly, že jediným předkem psa domácího je vlk šedý (Canis lupus) a datují dobu, kdy došlo k domestikaci asi před 14000 - 15000 lety. Poslední údaje však předpokládají, že domestikace vlka začala před více než 30 000 lety a je charakterizována několika nezávislými případy. V části věnované domestikaci se zabývám přístupy k identifikaci místa domestikace. Vědci dospěli k závěru, že domestikace psa proběhla z evropské větve vlka, tj. že proces domestikace nezačal ve východní Asii, jak se předpokládalo , ale kdekoliv na euroasijském kontinentu, kde žili pohromadě lidé a vlci , a že psi z afrických vesnic jsou údajně potomky prvních domestikovaných psů, kteří se dostali do Afriky odkudkoli z Eurasie. V obecné části práce uvozuji do problematiky molekulárního výzkumu, seznamuji s vlastnostmi nukleární DNA a mitochondriální DNA eukaryotických buněk, skladbou genomu. Poté navazuje popis principu sekvenování a popis nejvíce používané Sangerovy metody, která je modifikací polymerázové řetězové reakce. V části zabývající se domestikačními změnami popisuji rozdíly mezi psem a vlkem, přibližuji na svou dobu jedinečný domestikační pokus D. K. Beljajeva, který je v současné době předmětem molekulárních studií v rámci tripartitní spolupráce Univerzit v Cambridge a Utahu a Cornellskou univerzitou. Na závěr shrnuji historii a vznik plemen psa, jejich genetickou strukturu a příbuznost. Vysoce strukturovaná organizace plemen má pro mapování jednoduché a komplexní znaky, velká odlišnost se nachází pouze mezi plemeny. Naopak uniformita v jednotlivých plemenech svědčí o tom, že rysy, jak morfologické tak patologické, mají malou heterogenitu a to vede k lepší schopnosti mapování. V poslední době bylo zveřejněno mnoho nových studií v projektu celogenomových asociačních studií GWAS, které úspěšně identifikovaly přidružené lokusy a často odhalily kauzativní mutace přispívající chorobě, morfologickým a behaviorálním poruchám. Po tisíciletí sloužili psi lidem různými způsoby, nyní se také stali modelovým systémem pro studium mnoha lidských genetických chorob.

Abstract:

The main objective of the thesis is to present the known topics such as phylogenesis, domestication, and origin of modern dog breeds based on genetics (genomics) of the domestic dogs. The introduction describes the evolution history of dogs and their relation to other carnivores, as inferred from the molecular genetics data. The results of modern analyses of mitochondrial DNA (mtDNA) and nuclear DNA showed that the only ancestor of domestic dogs is the gray wolf (Canis lupus) and dated the beginning of domestication period approximately to 14.000 to 15.000 years ago. However, the recent data suggest that the domestication of wolves began more than 30.000 ago and is characterised by several independent events. The section focused on domestication deals with the approaches to identify the domestication area. The researchers came to the conclusion that the domestication of dogs took place in the European branch of wolves. It means that the domestication process did not start in Central Asia, as presumed, but somewhere in Eurasian continent, where humans and wolves lived together and that the dogs from African villages are supposedly the offspring of the early domesticated dogs, which came to Africa from Eurasia. The thesis in its general part introduces to issues of molecular research, chemical properties of nuclear DNA and mitochondrial DNA of animal cells and genom composition. Then it continues with the desription of the sequencing and description of the mostly used Sanger method, which is the modification of a polymerase chain reaction. In the section dealing with the domestication changes I describe the differences between dogs and wolves and to that time unique domestication experiment of D. K. Belyaev, which is currently the subject of molecular studies in the frame of tripartite cooperation of the Cambridge, Utah and Cornell universities. In the conclusion I summarize the history and development of dog breeds, their genetic structure and relation. Highly structured breed organization includes simple and complex mapping traits, high differences can be found between the breeds only. Contrarily, the uniformity of individual breeds suggests that the traits either morphological or pathological, have minor heterogeneity and this results in better mapping capability. Recently, many new studies in the project of genomwide association studies GWAS were released, which 6 successfuly identify associated loci and often revealed causative mutation contributing to the disease, morphological and behavioural disorders. For thousands of years the dogs have served to humans in different ways, now they began the model system for study of many human genetic diseases.

Keywords

pes, původ, fylogenie, předkové, domestikace

Keywords

dog, origin, fylogeny, ancestors, domestication

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Dr. Ing. Naděžda Šebková

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Cynology