Эвелин Эйер - Одиссея генов. Захватывающая история человечества, извлеченная из ДНК

• Название: Одиссея генов. Захватывающая история человечества, извлеченная из ДНК
• Автор: Эвелин Эйер
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2021
• ISBN: 978-5-00131-386-1

Научившись «читать» ДНК не только современного Homo sapiens, но и наших далеких предков, мы получили возможность совершать путешествия во времени. В этой книге ведомый генетиком-антропологом Эвелин Эйер читатель пройдет теми же путями, какими передвигались наши исчезнувшие родственники – неандертальцы, денисовцы и загадочный степной народ, положивший начало всем индоевропейским языкам; проследует по следам бухарских евреев, войск Чингисхана и тысячи «королевских дочерей», отправленных Людовиком XIV заселять Новую Францию, взойдет на борт корабля, увозящего с родины африканских рабов… Автор пользуется результатами последних научных исследований и делится собственными полевыми наблюдениями в научной области, которая еще вчера казалась фантастикой. Эта наука – генетика – дает ответ на вопрос: как человек стал человеком. Как всего за несколько миллионов лет горстка скитавшихся по саванне превратилась в доминирующий на планете вид.

---

Ни один из этих генов не помогает объяснить ни увеличение объема мозга, ни изменение жизненного цикла. В самом деле неясно, может ли генетическое различие повлечь за собой разницу в функции, и если да, то в какой именно. Парадигма «один ген – одна функция» осталась в прошлом. Один и тот же ген может быть связан с несколькими разными функциями, а несколько разных генов – с одной функцией, они могут взаимодействовать последовательно или одновременно, и т. д. К тому же до конца неизвестна роль всех генов. И даже если бы нам удалось изучить биологические механизмы, в которых задействовано большинство генов, было бы трудно, за исключением отдельных случаев, связать изменение нуклеотида с конкретным изменением одной или нескольких функций.

Существует связанный с развитием ген, который в последние десятилетия привлекает особое внимание биологов: это пресловутый ген FOXP2. Его мутация была обнаружена в одной человеческой семье, некоторые члены которой испытывали трудности с речью. Сейчас связь этого гена с речью точно установлена, поскольку поврежденный ген неизменно вызывает речевые расстройства. Судя по всему, FOXP2 связан с мелкой и быстрой моторикой – речевая деятельность требует точности в произнесении звуков и быстроты в их соединении. И все же нельзя назвать его геном речи: трансгенные мыши, которых делают носителями человеческого гена FOXP2, не начинают говорить. Он лишь один из множества элементов речевого механизма.

Конечно, эти открытия впечатляют, но те немногие генетические различия, о которых нам известно, еще не позволяют выявить особенности, свойственные исключительно человеку. Странно было бы надеяться, что несколько генов помогут объяснить различия между двумя видами, как если бы человеческие черты появились одномоментно, по мановению волшебной палочки, в результате пары мутаций в геноме. Наши знания о человеческой эволюции указывают скорее на постепенные модификации, на мозаику комбинаций самых разных черт.

Мы знаем, что в ходе человеческой эволюции на африканской земле одновременно жило несколько видов, подвидов и родов. Так, в промежутке между 4 и 2 миллионами лет до наших дней небезызвестная Люси (Australopithecus afarensis) была современницей представителей другого, более могучего рода Paranthropus, очень сильно отличавшихся от нее телосложением, и первые люди жили на континенте одновременно с ними. У каждого из этих видов были определенные черты, которые обнаруживаются или не обнаруживаются в более поздних периодах. Трудно установить точные связи между сменявшими друг друга видами. Эволюция происходила не линейно, у нее было много ветвей, и некоторые из них уже исчезли.

Завершая этот раздел, посвященный генетике наших близких родственников, скажу следующее: главные различия между людьми и шимпанзе касаются функций, несомненно связанных с системами из множества генов, взаимодействующих между собой через механизмы регуляции. Вот почему исследователи уделяют все больше внимания тому, как изменяется экспрессия генов. Сегодня можно вычислить, какие гены экспрессировались в клетках – то есть транскрибировались («переписывались»), а затем транслировались в белки.

Хотя все клетки отдельно взятого человека или другого животного содержат одну и ту же ДНК, в разных органах они различны и в них экспрессируются разные гены. Клетки глаза функционируют как клетки глаза, клетки печени – как клетки печени. Исходя из этого, ученые задались вопросом: что, если различия между шимпанзе и людьми связаны не с самими генами, а с их экспрессией? Чтобы ответить на этот вопрос, можно сравнить количественные показатели экспрессии генов, то есть выяснить, какие гены экспрессировались и в каком объеме, в какой клетке и в какой момент развития. Результаты пока неутешительны: самые заметные вариации экспрессии генов были обнаружены не в мозге, а в печени и тестикулах. К тому же до сих пор ни для одного из двух видов не удалось выявить специфики экспрессии генов, связанных с психическими заболеваниями. А ведь именно они могли бы помочь объяснить когнитивный разрыв между нашими видами.

Важный вывод из сравнения геномов человека и шимпанзе состоит в том, что лишь очень немногие гены у наших видов появились в результате адаптации. Наши различия по большей части нейтральны, то есть вызваны случайным накоплением мутаций, которые распространились среди особей конкретного вида. Так что же, современный человек – всего лишь плод случайности? Лично я считаю, что такой взгляд в некотором роде позволяет поставить нас на место.

1,8–2,2 миллиона лет назад Первый выход из Африки

В 1991 году в Кавказских горах палеоантропологи совершили выдающееся открытие. Во время раскопок в грузинском городе Дманиси, окруженном лесистыми холмами, над которым высится средневековая крепость, они нашли много ископаемых человеческих останков, возраст которых оценивается примерно в 1,8 миллиона лет. Эти находки положили конец долгому спору о приблизительном времени выхода человека за пределы Африки. До тех пор единственными известными материальными свидетельствами такого исхода были найденные в Китае грубо обработанные предметы возрастом 2,2 миллиона лет; но при них не было обнаружено человеческих останков.

Итак, история человеческого рода за пределами Африки располагает теперь бесспорной географической и временно́й привязкой: Дманиси, 1,8 миллиона лет назад. Существует две гипотезы относительно того, кем был первый Homo, покинувший Африканский континент: это мог быть древний Homo erectus (человек прямоходящий, которого иногда причисляют к Homo ergaster), а мог быть Homo habilis (человек умелый, самый первый из рода Homo). Наиболее примечательное обстоятельство, связанное с найденными останками различных индивидов, – их морфологическое разнообразие, столь же выраженное, как между жившими в то время Homo habilis и первыми Homo erectus. Палеонтологи заключили, что это не различные виды сменяли друг друга на одной стоянке, а просто жившие там люди одного вида (их впоследствии назвали Homo georgicus) сильно различались внешне.

Но был ли это в самом деле первый выход из Африки? Как уже говорилось выше, по крайней мере еще один исход относится к более раннему периоду, о чем вроде бы свидетельствуют китайские находки возрастом 2,2 миллиона лет. Но как узнать, кто оставил эти следы? Важно помнить, что орудия используют не только люди, они бывают и у шимпанзе, пусть и весьма простые. Кроме того, если первые Homo долгое время ассоциировались с изготовлением орудий, то недавние раскопки в Кении ставят этот стереотип под вопрос: найденным там орудиям – конечно, примитивным – примерно 3,3 миллиона лет, то есть они были изготовлены за 500 тысяч лет до появления первых Homo (около 2,8 миллиона лет назад), в те времена, когда существовали только австралопитеки и парантропы. Таким образом, ассоциация «орудия – Homo» распадается, а приписать какому-то конкретному виду орудия, обнаруженные в Китае, становится проблематично.

Генетика могла бы помочь разобраться в отношениях между древними видами, но, к сожалению, это невозможно: найденные человеческие останки слишком древние, чтобы содержать ДНК. В процессе фоссилизации органическая материя понемногу исчезает и ДНК разрушается, распадается на мелкие фрагменты. На сегодняшний день самой старой человеческой ДНК, которую удалось исследовать, приблизительно 400 тысяч лет (и это уже огромное достижение!), а до 2 миллионов лет очень далеко…

Спор о мотивах

Почему около 2 миллионов лет назад люди впервые покинули родную землю? Пришло ли в голову Homo того времени нечто такое, что заставило их попытать счастья за пределами Африки? С палеонтологической точки зрения это невероятно захватывающий период: именно тогда появились первые симметричные орудия – так называемые ашёльские рубила (по названию Сент-Ашёля, пригорода Амьена, где в 1872 году впервые были обнаружены подобные изделия).

Хотя симметрия не делает орудие более эффективным, она ясно указывает на развитие способности мыслить символами, а это новый этап в эволюции мозга. Отсюда и представление, надолго укоренившееся в умах специалистов: миграцию за пределы Африки предприняли Homo, наделенные интеллектом более высоким, чем у их предшественников, и способные изготавливать предметы не только с утилитарной целью, но и по абстрактным соображениям, для красоты. Эта точка зрения продержалась до тех пор, пока не была открыта стоянка в Дманиси, где не нашлось ни одного рубила!

В качестве объяснения исхода из Африки одно время рассматривалась и другая гипотеза: у Homo-первопроходцев был большой мозг. Некоторые исследователи предполагали, что это могло способствовать развитию абстрактного мышления и новых умственных и физических возможностей, в частности пробуждению интереса к неизведанному или готовности приспосабливаться к непривычным условиям. Но раскопки в Дманиси не оставили от этой теории камня на камне: мозг у Homo georgicus был не крупнее, чем у их африканских современников. А если брать соотношение между мозгом и ростом, относительный размер мозга Homo georgicus был даже меньше, чем у более древних африканских Homo.