IF50.5｜古DNA揭示旧石器时代晚期狗已广布欧亚西部

距今14300年前，遗传同质的狗群已横跨欧洲与安纳托利亚，早于此前认知数千年。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

狗的驯化起源是考古学与遗传学长期争论的焦点。形态学分析曾认为狗在旧石器时代晚期（约35000–15000年前）已出现于欧亚大陆，但核基因组证据一直缺乏。此前最古老的确定狗遗存来自中石器时代（约10900年前）的俄罗斯Veretye遗址。多个欧洲旧石器时代晚期遗址（如德国Bonn-Oberkassel、瑞士Kesslerloch、意大利Grotta Paglicci）的犬科遗存虽被怀疑为早期狗，但核基因组数据缺失，无法确证。同时，旧石器时代晚期欧洲存在马格德林、埃皮格拉维特、安纳托利亚狩猎采集者等遗传与文化迥异的人群，狗是否以及如何在这些人之间传播，是理解早期人狗关系的关键。

科学问题

卡在哪里： 此前缺乏旧石器时代晚期犬科遗存的核基因组数据，无法确定其是否属于狗，也无法评估不同遗址间狗的遗传关系。此外，狗与狼的基因交流历史、以及狗在欧亚西部不同人类群体间的传播模式均不清楚。

本文要回答： 通过测序旧石器时代晚期及中石器时代犬科遗存的核基因组与线粒体基因组，验证狗是否在旧石器时代晚期已广布欧亚西部，并解析其遗传结构、与狼的基因交流及与人类群体的关联。

技术路线

作者主要用了：古DNA核基因组测序、线粒体捕获测序、稳定同位素分析、qpAdm、D统计、AdmixtureBayes。

作者选取英国Gough’s Cave、土耳其Pınarbaşı、伊朗Wezmeh Cave以及塞尔维亚Padina和Vlasac等遗址的犬科遗存，直接进行放射性碳测年，并提取古DNA进行核基因组和线粒体基因组测序。随后，将新数据与已发表的139个古代犬科基因组及276个现代犬科基因组整合，通过主成分分析、ADMIXTURE、系统发育树构建等方法进行物种鉴定和群体遗传分析。同时，对部分样本进行氨基酸稳定同位素分析以评估饮食生态位。最后，利用qpAdm、D统计和AdmixtureBayes等模型解析狗群遗传成分及与狼的基因交流。

图 1　Fig. 1。图1整合了本研究新测序的8个古代犬科样本及已发表的139个基因组，展示其地理分布（a）和时间跨度（b）。主成分分析（c）显示新测序的Pınarbaşı和Gough’s Cave样本与现代及古代狗聚在一起，而Wezmeh Cave样本为狼。线粒体系统发育树（d）揭示旧石器时代晚期欧洲狗形成单系群C5，与中石器时代及现代狗的C单倍群为姐妹支，支持其狗的身份。

核心亮点

亮点 1｜旧石器时代晚期狗已广布欧亚西部

核基因组分析确认，来自土耳其Pınarbaşı（约15800年前）和英国Gough’s Cave（约14300年前）的犬科遗存均为狗，且与德国Bonn-Oberkassel、瑞士Kesslerloch、意大利Grotta Paglicci等遗址的疑似狗在系统发育上聚为一支（线粒体单倍群C5）。这些狗在核基因组上也高度相似，表明它们属于一个在约18500–14000年前扩张至欧亚西部的遗传同质群体。这一发现将确凿的狗存在时间从约10900年前提前至约15800年前，并证明狗在旧石器时代晚期已跨越不同人类文化区域分布。

图 2　Fig. 2。图2a展示旧石器时代晚期欧亚西部直接测年的狗遗址分布，基于线粒体（圆圈）和核基因组（星形）数据。图2b比较Gough’s Cave和Pınarbaşı遗址中犬科与人类遗存的校正放射性碳年代，显示狗与人类活动同期。图2c展示Gough’s Cave狗下颌骨的穿孔痕迹，与人类遗存的死后处理方式相似。图2d的稳定同位素分析显示Gough’s Cave狗与人类及狼的食性重叠，而Pınarbaşı狗与人类均显示水生资源消费信号。

亮点 2｜狗与人类群体遗传历史部分解耦

通过比较35个遗址中人与狗的遗传相似性（outgroup-f3），发现两者存在显著正相关（Mantel r≈0.40, P<0.0001），表明共享演化历史。但在Pınarbaşı和Gough’s Cave，狗之间的遗传相似性显著高于同一遗址人类之间的相似性，说明狗在遗传上比人类更同质。结合考古背景，作者提出狗可能随埃皮格拉维特相关人群的扩张（约16000年前）传播，但Gough’s Cave的狗与马格德林相关人群共存，且该人群未显示埃皮格拉维特遗传成分，提示狗在人类群体间的交换不一定伴随人类基因流。

图 3　Fig. 3。图3a的AdmixtureBayes混合图支持古代近东狗（除Pınarbaşı外）具有96%西部欧亚狗和4%近东狼血统。图3b的qpAdm三源模型展示不同时期近东和欧洲狗的西部欧亚狗、东部欧亚狗和近东狼血统比例变化：中石器时代欧洲狗出现东部成分，近东狗在新石器时代后近东狼血统增加，而现代欧洲狗保留了约20%的东部成分。

亮点 3｜中石器时代东部狗血统涌入欧洲

qpAdm三源模型显示，塞尔维亚Iron Gates中石器时代狗（Padina和Vlasac）及俄罗斯Veretye狗可建模为西部欧亚狗（平均56.2%）与东部欧亚狗（平均43.8%）的混合。这一东部成分在旧石器时代晚期欧洲狗中不存在，但在中石器时代出现，与东部狩猎采集者人群进入欧洲的时间吻合。该成分此后持续存在于欧洲狗中，现代品种狗中约占20%。这表明欧洲狗的基本遗传结构（东西部混合）在中石器时代已奠定，而非此前认为的青铜时代草原牧民迁徙所致。

亮点 4｜近东狼基因流在狗中的时空异质性

D统计和F4-ratio分析显示，旧石器时代晚期Pınarbaşı狗已与近东狼（以伊朗Wezmeh Cave狼为代表）存在等位基因共享，表明约15800年前已发生狗与当地狼的基因交流。但中石器时代Veretye和Padina狗未显示此信号，而Vlasac狗有显著信号，说明该基因流在时空上不均匀。新石器时代及之后的近东狗中，近东狼血统比例显著升高（如以色列Tel Hreiz狗达19.0%），而现代Basenji犬仍保留13.9–17.4%的近东狼血统。总体而言，狗与狼的基因交流在欧亚西部有限，暗示旧石器时代晚期已存在生殖隔离屏障。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： 古DNA核基因组测序、线粒体捕获测序、稳定同位素分析、qpAdm、D统计、AdmixtureBayes
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 从事古基因组学、群体遗传学、驯化起源研究及考古学交叉领域的科研人员。

带走一句

古DNA核基因组数据能可靠区分早期狗与狼，并揭示狗群在旧石器时代晚期的快速扩张及与人类群体的复杂互动。