Ген управляет эволюцией
Можно сказать, эволюцией управляет невидимый глазом ген. Именно он ведет нас вперед. Именно от Y-хромосомы зависит, будет ли новое существо вести человеческий род по дороге перемен. Интуитивно все мы радуемся рождению мальчиков. И правильно. Мальчик — это будущее. Девочка — стабильность.
Когда ученые столкнулись с загадкой Y-хромосомы, они долго недоумевали. Ведь эта хромосома несет только половой признак! Оказалось — не только. В эту странную хромосому «впрессовано» много вроде бы посторонней информации. «В ней нет ничего интересного, не так ли? Просто несколько генов, кодирующих сперму», — говорят генетики. Однако Y-хромосома оказалась шкатулкой с сюрпризом. Чем больше ее изучали, тем больше приходилось переосмысливать процессы эволюции.
Выяснилось, например, что всего триста миллионов лет тому назад никакой Y-хромосомы не было (было две Х-хромосомы, и половые признаки формировались в зависимости от температурного режима окружающей среды). Аналогичные процессы до сих пор происходят у рептилий. При наборе из двух Х-хромо-сом партеногенез был явлением обычным и традиционным. Но на смену холоднокровным пришли теплокровные животные — мир вступил на новый виток эволюции. И однажды у какого-то теплокровного существа (у кого — доподлинно неизвестно) в результате положительной мутации появился ген, создавший Y-хромосому, носительницу мужского пути развития. Потом новорожденный ген заблокировал возможность замещения крошки Y аллелями Х-хромосом. Так первобытный мир разделился на самок и самцов.
Теперь достаточно проследить мутационные сдвиги в Y-хромосоме любого мужчины, чтобы понять, от какого общего генетического «дедушки» он произошел. Например, выяснилось, что постоянно враждующие между собой палестинцы и евреи — потомки единого предка и около восьми тысяч лет назад были одним народом. А предки современного человечества родом из черной Африки. Изучение этой мужской хромосомы показало, что «Ева» на восемьдесят четыре тысячи лет старше «Адама».
У женщин мужской хромосоме соответствует «женская» генетическая информация, которая передается от матери к дочери. Эта информация записана в так называемой митохондриальной ДНК (митохондрии — специальные энергетические образования в клетках, клеточные электростанции). По данным генетики, «Еве» около ста сорока пяти тысяч лет, а «Адаму» — чуть больше шестидесяти тысяч. У многих людей, далеких от науки, после этого сообщения в прессе возникло недоумение. Как же это? Значит, Ева не современница Адама? И они вовсе не родители Авеля и Каина? Когда ученые говорят о возрасте «Евы» и «Адама», они вовсе не имеют в виду библейских персонажей. Старшинство «Евы» показывает лишь, что сто сорок пять тысяч лет назад в результате мутации возникла m-ДНК, передающая «женскую» информацию от матери к дочери (время матриархата, время главенства женщины, когда передаваемые признаки контролировались по женской линии). А через восемьдесят четыре тысячи лет мутации породили Y-хромосому, и «мужская» информация пошла по новому каналу (шаг к патриархату, времени главенства мужчин).
По последним данным, мы действительно произошли от единой праматери. В журнале Science генетики Хенрик Кэссман и Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Макса Планка опубликовали статью о своих исследованиях ДНК людей и шимпанзе. Результаты исследований таковы: если шимпанзе имеют достаточно много разных предков, то люди произошли от очень ограниченного числа сородичей. А это означает, что в эволюции человека принимало участие гораздо меньшее количество начальных пар (может быть, даже одна), чем у приматов. Вывод сделан на основании исследования гена Xq13.3, расположенного на Х-хромосомах людей и шимпанзе. Шимпанзе генетически разнятся между собой гораздо больше, чем люди. Общеизвестно, что чем больше разница, тем больше разных предков вносили свои гены в общий геном. Это показывает, что генофонд «братьев меньших» гораздо богаче человеческого. Их гены сильнее отличаются друг от друга, чем гены людей двух разных рас — к примеру, европейцев и африканцев, африканцев и монголоидов, монголоидов и аборигенов Австралии. Кстати, показатель меньшей вариабельности генов человека свидетельствует еще и о том, что для этого биологического вида характерна большая стабильность, более консервативное закрепление положительных мутаций.
Но вернемся к Y-хромосоме. Именно по ее милости сохраняются «некорректные» гены при копировании. При образовании яйцеклетки и сперматозоида части парных хромосом меняются местами, поврежденные участки ДНК отбраковываются, и создается нацеленная на стабильность модель. Но Y-хромосома не занимается проверкой на некорректность, она продолжает переносить весь материал, который накопился: и полезные приобретения, и мусор, и разрушительную информацию. В этом есть свой шарм: мужская хромосома имеет в запасе «дополнительный аргумент», который используется в случае необходимости. Она замечательна еще тем, что не отвергает так называемые «прыгающие гены» . Это такие гены, которые не любят сидеть на своем месте и с легкостью путешествуют по всему геному. Они вторгаются на чужие территории, пытаются «прихватить» соседние гены, создают новые союзы и разрушают уже существующие. Транспозоны (таково их научное имя) — странные образования, однако именно им мы обязаны позитивными мутациями. Так вот, в нормальных хромосомах неукоренившиеся транспозоны периодически выкидываются вон и уничтожаются. Но стоит им попасть в мужскую хромосому, там они и остаются, там им позволено делать все, что пожелают, — и они именно этим и занимаются. Транспозоны в Y-хромосо-ме соединяют и разъединяют гены, образуют новые признаки и новые последовательности. Именно это постоянное чередование нового и старого создает толчок для эволюции вида.
Например, транспозонный ген DAZ, вторгшийся в мужскую хромосому, отвечает за выработку сперматозоидов и формирование зародыша мужского пола. Если этот ген поврежден или неправильно откопи-рован, возникает мужское бесплодие. Судя по всему, этот ген любит передаваться по наследству. Результат его работы — огромное количество случаев наследственной невозможности семяобразования. Плохой подарок мужчинам? Плохой. Но Y-хромосома дарит и выгодные мутации. Сейчас среди специалистов принята гипотеза, что благодаря некому гену-транспозону у людей возникла речь. Этот ген речи был в 1909 году обнаружен в Y-хромосоме. Интересно, что в таком виде он имеется только у человека. У высших обезьян аналог этого гена расположен в Х-хромосоме. Выявлена и прямая связь гена речи с самыми важными событиями в эволюции человека. Около трех миллионов лет назад ген речи способствовал резкому увеличению объема мозга, а около ста двадцати — двухсот тысяч лет назад ген был модифицирован, и тогда же у людей появилось абстрактное мышление и символьная передача информации.
Иметь теории — это хорошо. Но понять суть процесса пока не удается до конца. Прислушаемся к словам одного из главных исследователей Y-хромоеомы Ней-ла Афера: «Y-хромосома потеряла большинство своих генов в процессе эволюции. Вопрос в следующем: почему процветают все оставшиеся? Они, должно быть, выполняют некую неуловимую, непонятную для нас функцию. Вероятно, для выяснения этой функции нужно исследовать связь генетических маркеров, позволяющих проследить родословную человека с разницей в его способностях». Проще говоря, все люди братья, но один брат умный, а другой — дурак. Мы — потомки умного брата?
В целом, благодаря особому положению человека во внешнем мире, его эволюция с древнейших времен оказалась направленной на усовершенствование не видовых признаков и качеств, а изменчивой внешней среды. Так что верны слова забытого нынешним поколением Энгельса: обезьяна стала человеком, обработав камень и превратив его в орудие труда и оружие. Тут необходимо дополнение: эта обезьяна не только взяла камень, она еще и отделила себя от окружающего мира и стала улучшать этот мир, примерно так же, как на биологической основе улучшает популяцию выгодный ген. В основном генетические преобразования сохраняли благоприятные качества, необходимые для этого процесса, — ум, рабочие навыки, абстрактное мышление. Предки человека не могли стать лучше более сильных и ловких видов, поэтому они просто «подогнали» мир под себя: стали строить укрытия от хищников, возделывать поля, чтобы не зависеть от природы, одеваться, чтобы переживать холода, образовывать семьи, чтобы проще следить за потомством, и т. п.
Весь ученый мир издавна уверен, что человечество родилось на жарких просторах африканской саванны. Там люди начали ходить прямо, взяли в руки орудия труда и «отрастили» большие мозги. Хотя есть среди палеоантропологов и те, кто не верит в эту аксиому. Профессор Филип Тобайас из Йоханнесбурга пять лет назад заявил: «Выбросьте в окно эту гипотезу с саванной». Потому что человек родом из воды. Физические отличия человека от остальных приматов объясняются тем, что наши предки наполовину жили в воде, а наполовину на суше.
Жизнью в водной среде можно объяснить нашу способность к плаванию и то, что плавать умеют даже новорожденные. Вода научила наших предков держать голову прямо, что помогло освоить ходьбу на двух ногах, а в руки брать различные инструменты. Например, камни с морского берега, чтобы расколоть с их помощью раковину съедобного моллюска, — точно так, как это делают сегодня морские выдры. Еще Харди в свое время отметил, что мы — единственные «голые» приматы, а потеря волосяного покрова характерна для морских млекопитающих. Слой подкожного жира объединяет человека с китообразными и отличает от других приматов. Элейн Морган, из Южного Уэльса, сравнила анатомию, биохимию и физиологию современного человека и других животных. И обнаружила, что человек — самый жирный примат, у него в десять раз больше жировых клеток, чем у земных млекопитающих таких размеров. Только человеческие дети и детеныши китообразных рождаются покрытые жиром. Слой подкожного жира закладывается в последние месяцы развития плода и становится еще толще в первые месяцы жизни. Он сохраняет тепло и способствует плавучести. И крепится, в отличие от подкожного жира большинства млекопитающих, прямо к коже — как у дельфинов, тюленей и гиппопотамов.
Морган доказала, что и речь человека развилась именно в результате жизни в воде. Среди животных, живущих на суше, только человек способен произвольно контролировать свое дыхание — как водные млекопитающие. Ни у одного млекопитающего, живущего на суше, гортань не опущена так низко, как у нас. Эта черта полезна не только для говорения, но и позволяет забирать большое количество воздуха во время плавания.
Но и эти доводы не убедили научный мир. Потому что все доказательства эволюции человека, собранные в семидесятых — восьмидесятых годах прошлого века, поддерживали «теорию саванны». Окаменелости находили на сухих жарких открытых участках в Южной Африке и долине Рифт. Однако никто не задумался над тем, что нынешние саванны в прошлом могли быть чем-то другим. Когда Тобайас проанализировал окаменевшую пыльцу, собранную с останков гоминида, насчитывавших два миллиона семьсот тысяч лет, оказалось, что она имеет лесное происхождение. На других раскопках стоянок гоминидов в Южной Африке и Эфиопии также нашли растения и животных, характерных для древних лесов. Значит, эти территории тогда были покрыты густыми лесами. И все эти стоянки находились близко к воде. Ведь представители нашего вида не могут долго обходиться без воды, поскольку теряют большое количество жидкости с потом и мочой. Такого в условиях саванны не может себе позволить ни одно существо.
Тобайас считает, что именно вода сыграла решающую роль в отделении человека от шимпанзе. Два миллиона лет назад наши предки выбрали для жительства пляжи. И вели образ жизни амфибий. Большой мозг — главное наше отличие — не мог появиться без участия водной среды (значительный по отношению к массе тела объем мозга характерен для водных млекопитающих — китов, дельфинов). Окаменевшие черепа наших предков показали, что первые три миллиона лет после того, как человек откололся от шимпанзе, его мозг был очень невелик. Но около двух миллионов лет назад он начал расти. А за последние двести тысяч лет сделал резкий скачок и увеличился еще на пятьдесят процентов. Соотношение мозга и общей массы тела человека стало точно таким же, как у дельфина. У животных, живущих в саванне, наблюдается общая тенденция к большой массе тела и маленькому объему мозга. Носорог, например, весит тонну, а его мозг — всего триста пятьдесят граммов. Размер мозга определяет наличие в организме двух жирных кислот — докосагексеновой и арахидоновой. Первая отвечает за построение мембран нейронов и фоторецепторов, а вторая — за строительство стенок сосудов, без которых большой мозг не сможет работать. В организме они производятся в небольших количествах и очень медленно. Эти кислоты редко встречаются в диете млекопитающих, живущих в саванне. В изобилии они присутствуют только в пищевой цепочке на берегах океанов, рек и озер. Именно морские питательные вещества способствуют росту мозга. Сегодня, если человек не получает с пищей этих двух кислот, его начинают преследовать заболевания коры головного мозга и сосудов. Археологические находки показали, что человек питался дарами моря двести тысяч лет назад, как раз в то время, когда его мозг начал активно увеличиваться. И сто тысяч лет назад, когда Homo Erectus начал понемногу превращаться в Homo Sapiens.
Это лишь одна из точек зрения. Но факт остается фактом: в результате внешней эволюции люди изменили мир по своим меркам. И ощущают себя в безопасности только в таком защищенном мире.
|
|
Читайте в рубрике «Генная инженерия»: |
Военная техника | Телекоммуникации | Электроника | Энергетика | Физика | Химия | Биология | Математика | Психология | Физиология | Экономика | Металлургия | Строительство | Сельское хозяйство | Медицина | Культура и искусство | Виды двигателей | Машины и механизмы | Воздушный транспорт | Водный транспорт | Автотранспорт | Ж/д транспорт | Физики | Химики | Математики | Биологи | Европейские изобретатели | Американские изобретатели | Российские изобретатели | Советские изобретатели | Методология науки | Развитие креативности | Как стать изобретателем | Изобретения будущего