У большинства современных собак в организме содержится множество копий гена, кодирующего амилазу – фермент для переваривания крахмала. Чем больше копий этого гена у животного, тем больше амилазы производит его поджелудочная железа: полезное свойство для того, кто ищет пропитание на деревенской помойке или подъедает остатки с человеческого стола. Со временем собаки становились менее плотоядными и более травоядными, как и их человеческие друзья. Но у современных собак количество копий гена амилазы сильно варьируется. В большинстве случаев данное различие связано с породой собак. На это есть несколько причин. Установив, что такая изменчивость не случайна, ученые задались вопросом: а не связана ли она с филогенезом – «семейной историей» собачьих пород? Однако эта теория не подтвердилась. Далее исследователи предположили, что скрещивание с волками могло привести к снижению числа копий гена амилазы у некоторых пород, но и на этот раз не смогли дать четкого объяснения. Остается полагать, что количество копий гена амилазы отражает различия в пищевых предпочтениях древних собак.

Анализ изотопов углерода и азота в образцах костей древних собак раскрыл исследователям рацион доисторических животных и продемонстрировал его разнообразие. Известно, например, что около 9000 лет назад в Китае 65–90 % рациона собак составляло просо. При этом 3000 лет назад на корейском побережье они поедали морских млекопитающих и рыбу. В различных местах собаки сталкивались с теми или иными сложностями поиска пищи. Со временем соответственно у них менялся набор генов.

Подобные изменения генома, приводящие к повышению числа копий определенного гена, происходят из-за ошибок в ходе мейоза – особого процесса клеточного деления, в результате которого образуются яйцеклетки и сперматозоиды (в них содержится одинарный набор хромосом, в отличие от других клеток организма, в которых заключен двойной набор хромосом). Во время мейоза хромосомы объединяются в пары, а затем в каждой паре происходит обмен участками ДНК (кроссинговер). Ошибки, возникающие при кроссинговере, могут привести к дупликациям гена в одной хромосоме. Если такая ошибка происходит, то увеличивается вероятность ее повторения в следующем поколении, также в процессе мейоза, при формировании яйцеклеток или сперматозоидов. Присутствие двух копий гена в одной хромосоме и одного гена в другой повышает вероятность ошибочного спаривания хромосом и дупликации гена. Таким образом, эта ошибка приводит к увеличению числа копий конкретного гена, и если вызванное изменение оказывается полезным, то в отношении такого изменения будет действовать положительный отбор.

По всей видимости, собак можно разделить на две группы: у одних очень небольшое число гена амилазы, у других – множество копий. Среди современных пород к группе с самым низким числом копий гена – всего две, как у волков, – относятся сибирские хаски, гренландские ездовые собаки и австралийские динго. При этом распространение по миру собак с высоким числом копий гена амилазы весьма точно совпадает с расположением сельскохозяйственных районов, где древний человек занимался земледелием. Порода салюки, ведущая свое происхождение с Ближнего Востока, где впервые стало развиваться земледелие, может похвастаться рекордным числом копий этого гена – двадцать девять! Однако изменение числа копий гена происходило не сразу: так, у собак эпохи неолита было не так много копий гена амилазы, как у их потомков, живших бок о бок с фермерами.

Именно в эпоху неолита, когда человек превратился в земледельца, собаки впервые распространились за пределы Евразии. Они следовали по планете за сельским хозяйством. В Африке к югу от Сахары собаки появились в начале неолита, 5600 лет назад, и еще через 4000 лет добрались и до юга Африканского континента. Останки собак возрастом около 5000 лет археологи находят в Мексике, именно тогда там появились первые земледельцы, но на крайний юг Южной Америки собаки попали только спустя 4000 лет. Исследования митохондриальной ДНК позволяют предположить, что эти ранние американские разновидности собак были позднее полностью вытеснены после колонизации Америки европейцами. Однако, судя по последним данным анализа полного генома, история развивалась иначе: европейские собаки, приехавшие с завоевателями из Старого Света за последние 500 лет, на самом деле смешались с местными разновидностями собаки в Новом Свете.

Так хорошо известные нам современные породы возникли значительно позже. Они сформировались сравнительно недавно, и их история отражена в собачьем геноме. Некоторые признаки указывают на прохождение популяцией предков собак через два «бутылочных горлышка»: одно из них совпадает с началом одомашнивания, а второе – с появлением современных пород, всего около 200 лет назад. Заводчики стали уделять особое внимание отбору конкретных качеств, добиваясь удивительного послушания собак, незаменимых помощников человека на охоте и при выпасе скота. Но возможность использовать искусственный отбор для формирования самых различных черт соблазняла многих, поэтому создавались породы определенных форм, размеров, окрасов и текстур. Морфологическое разнообразие современных пород собак гораздо богаче, чем у всех остальных представителей семейства псовых, включающего лисиц, шакалов, волков и собак.

Сегодня существует около 400 пород собак, и большинство из них, во всем своем невиданном разнообразии, появились лишь в XIX веке. Именно тогда стали применять методы строжайшего отбора для выведения и сохранения пород, признаваемых собаководческими клубами. Самые старые породы, располагающиеся ближе к основанию собачьего генеалогического древа, встречаются там, где на самом деле собаки появились не так давно. Так, на островах Юго-Восточной Азии собаки поселились лишь 3500 лет назад, а в Южной Африке – около 1400 лет назад, но именно в этих местах до сих пор можно встретить ряд «генетически древних» пород, например басенджи, новогвинейскую поющую собаку и динго. Эта закономерность доказывает, что данные разновидности собак жили в изоляции дольше, чем какие-либо другие породы. Более древнее происхождение не означает, что эти разновидности первыми отделились от общего древа, скорее, оставаясь на периферии, они лучше, чем другие, сохранили свое генетическое своеобразие.

С помощью анализа геномов различных пород собак удалось создать очень подробное генеалогическое древо псовых. Внутри этого древа выделяют двадцать три кластера, или клада [5] , каждый из которых объединяет несколько ветвей древа, представляющих группу близкородственных пород. Один из кладов, к примеру, составляют европейские терьеры, другой – бассеты, фоксхаунды и оттерхаунды, а также таксы и бигли. Спаниели, ретриверы и сеттеры также образуют тесный кластер. Строгий контроль со стороны заводчиков отдалил эти кластеры друг от друга, однако в геноме некоторых пород присутствует ДНК двух или более кластеров, что отражает недавние скрещивания собак с различными характеристиками для выведения новых пород. Например, мопсы, как и ожидалось, генетически связаны с другими азиатскими комнатными собаками, однако эта порода также входит в кластер европейских комнатных собак. Это дает основание предположить, что мопсов завезли из Азии, а затем скрестили с европейскими собаками для создания комнатных пород. И хотя данные генетических исследований указывают на то, что последние 200 лет создавались исключительно отдельные породы, также ясно, что эти породы не происходят от гомогенной популяции, поскольку отбор по желаемым признакам уже разделил собак на типы, соответствующие определенным функциям, и эти старые различия легли в основу двадцати трех кладов, на которые разбито генеалогическое древо собак.

Многие породы, считавшиеся древними, как оказалось, воссоздали лишь недавно. Например, волкодавов, как понятно из названия, использовали для охоты на их диких родственников, и очень успешно. К 1786 году в Ирландии не осталось ни одного волка и отпала потребность в самих волкодавах. К 1840 году вымерли и ирландские волкодавы. Но затем капитан Джордж Августус Грэхем, шотландец, живший в Глостершире, возродил породу «ирландского волкодава», выведя этого, как он полагал, волкодава, от одной из разновидностей шотландских борзых. Современная популяция ирландских волкодавов берет свое начало от небольшой группы особей, которых, как и в случае многих других пород, скрещивали между собой. С одной стороны, данный метод позволяет сохранить характерные особенности породы, с другой стороны – увеличивает риск развития определенных заболеваний, в которых большую роль играет наследственность. Поэтому примерно у 40 % ирландских волкодавов встречаются проблемы с сердцем, а 20 % страдают от эпилепсии. И это не единственный пример наследственных болезней. Многие породы собак в XX веке оказались на грани вымирания в результате двух мировых войн, и их популяции были восстановлены посредством скрещивания с другими разновидностями собак. Впоследствии строгая селекция с использованием близкородственного скрещивания привела к генетическому обеднению пород и возрастанию риска заболеваний: от болезней сердца и эпилепсии до слепоты и некоторых видов рака. Конкретные породы имеют предрасположенность к тем или иным недугам: так, далматинам угрожает потеря слуха, лабрадоры страдают от проблем с тазобедренными суставами, а у кокер-спаниелей нередко развивается катаракта.