Гомо сапиенс и геном (стр. 1 из 3)

Кандидат биологических наук Игорь Лалаянц

Прямохождение — плюсы и минусы

Помню своё удивление, когда на страницах любимого журнала, в статье Б. Медникова, впервые столкнулся с прямо-таки „еретической“ мыслью не о преимуществах, а о недостатках прямохождения для всей биологии и физиологии современного человека („Наука и жизнь“ № 11, 1974 г.). Подобное мнение было необычно и противоречило всем „парадигмам“, усвоенным в школе и университете, но звучало чрезвычайно убедительно.

Прямохождение обычно рассматривается как признак антропогенеза, однако первыми на задние конечности встали птицы (из современных — пингвины). Известно, что Платон назвал человека „двуногим без перьев“. Аристотель, опровергая сие утверждение, продемонстрировал ощипанного петуха. Природа „пробовала“ поднять на задние лапы и другие свои творения, пример тому — прямоходящие кенгуру.

Сравнение скелетов неандертальца и современного человека.

У человека прямохождение стало причиной сужения таза, иначе рычаговые нагрузки вели бы к перелому шейки бедра. И в результате оказалось, что у женщины окружность малого таза в среднем на 14–17 процентов меньше, чем окружность головы плода, растущего в её утробе. Решение проблемы было половинчатым и с ущербом для обеих сторон. Ребёнок рождается с несформированным черепом — все знают о двух родничках у младенцев, — да к тому же преждевременно, после чего целый год не может встать на ноги. У будущей же матери на время беременности выключается экспрессия гена женского полового гормона эстрогена. Следует помнить, что одна из основных функций половых гормонов — это укрепление костей. Выключение синтеза эстрогена ведёт к тому, что у беременных женщин начинается остеопороз (снижение плотности кости), который в пожилом возрасте может стать причиной перелома шейки бедра. Преждевременные роды вынужденно растягивают период грудного вскармливания. Это требует больших грудных желёз, что нередко оборачивается развитием рака.

Заметим в скобках, что столь же „благоприятным“ признаком, как и прямохождение, является утеря волосяного покрова. Кожа наша становится голой в результате появления особого гена, который подавляет развитие волосяных мешочков. Но голая кожа более подвержена раку, что усугубляется также и снижением синтеза чёрного пигмента меланина при миграции на север, в Европу.

И таких примеров из биологии человека множество. Взять хотя бы сердечные заболевания: не обусловлено ли их возникновение тем, что сердцу приходится чуть ли не половину объёма крови гнать вертикально вверх?

Правда, все эти эволюционные „преимущества“ со знаком „минус“ оправдываются высвобождением верхних конечностей, которые начинают терять в массе; при этом пальцы обретают способность к более мелким и тонким движениям, что сказывается на развитии двигательных участков коры мозга. И всё же надо признать, что прямохождение было необходимым, но не определяющим этапом становления современного человека.

«Мы хотели бы предложить…»

Так начиналось письмо никому тогда не известных Ф. Крика и Дж. Уотсона редактору журнала „Nature“, опубликованное в апреле 1953 года. Речь шла о двухцепочечной структуре ДНК. О ней сейчас знают все, а в то время едва ли в мире набралось бы десяток человек, которые серьёзно занимались этим биополимером. Однако мало кто помнит, что Уотсон и Крик выступили против авторитета нобелевского лауреата Л. Полинга, незадолго до этого опубликовавшего статью о трёхцепочечности ДНК.

Сейчас-то мы знаем, что у Полинга был просто загрязнённый препарат ДНК, но суть даже не в этом. Для Полинга ДНК являлась просто „каркасом“, к которому крепились белковые гены. Уотсон же и Крик считали, что двухцепочечность может объяснить и генетические свойства ДНК. Мало кто им сразу поверил, недаром Нобелевскую премию им дали только после того, как наградили биохимиков, которые выделили фермент синтеза ДНК и смогли наладить этот самый синтез в пробирке.

И вот, спустя почти полвека, в феврале 2001 года в журналах „Nature“ и „Science“ опубликована расшифровка генома человека. Вряд ли „патриархи“ генетики могли надеяться дожить до своего вселенского триумфа!

Геном поразил всех своей „бедностью“: у мыши и человека оказалось чуть больше генов, чем у риса (35 и 25 тысяч соответственно). Двести генов мы „делим“ с кишечной палочкой, у нас по генам больше сходства с дрозофилой, нежели с почвенным червячком — излюбленными объектами генетиков. Мы на 90 процентов совпадаем по генам с мышью и чуть более чем на один процент отличаемся от шимпанзе. От последних нас отделяет утеря нескольких важных генов, обеспечивающих иммунную защиту от бактериальных и вирусных инфекций, а также от паразитов. Зато отсутствие этих генов сняло ограничения на развитие мозга.

Такова ситуация, которая складывается при беглом взгляде на геном. Обращает на себя внимание высокая степень „гомогенности“ наших генов, если сравнивать их с генами шимпанзе. Хотя расшифровщики генома говорят, что „все мы немного африканцы“, имея в виду африканские корни нашего генома, всё же генетическая вариабельность шимпанзе в четыре раза выше: 0,1 процента в среднем у людей и 0,4 процента у обезьян.

В то же время наибольшее различие в генетических пулах наблюдается именно у африканцев. У представителей всех остальных рас и народов вариабельность генома намного ниже, чем на Чёрном континенте. Можно также сказать, что геном африканцев — наиболее древний. Недаром вот уже пятнадцать лет молекулярные биологи говорят, что Адам и Ева жили когда-то в Африке.

Кения уполномочена заявить

Антропология в силу многих причин не часто радует нас эпохальными находками в выжженной нещадным африканским солнцем саванне. Американский исследователь Дон Джохансон прославился в 1974 году открытием знаменитой Люси в Эфиопии. Возраст Люси, названной в честь героини одной из битловских песен, определен в 3,5 миллиона лет. Это был австралопитек (Australopithecus afarensis). Четверть века Джохансон уверял всех, что именно от Люси произошёл человеческий род.

Так мог выглядеть австралопитек, один из возможных предков человека, живший около трёх миллионов лет назад. Рисунок З. Буриана.

Однако не все были с этим согласны. В марте 2001 года в Вашингтоне состоялась пресс-конференция, на которой выступила антрополог из Кении Мив Лики, кстати, представительница целой семьи известных антропологов. Это событие было приурочено к выходу в свет журнала „Nature“ со статьей Лики и её коллег о находке Kenyanthropus platyops, или кенийского человека „плосколицего“, приблизительно ровесника Люси. Кенийская находка настолько отличалась от других, что исследователи присудили ей ранг нового человеческого рода.

У кениантропа более плоское лицо, чем у Люси и, главное, более мелкие зубы. Это свидетельствует о том, что в отличие от Люси, которая ела траву, корневища и даже ветки, платиопсы питались более мягкими плодами и ягодами, а также насекомыми.

Открытие кениантропа согласуется с находками французских и кенийских учёных, о которых они сообщили в начале декабря 2000 года. В кенийских холмах Туген, что примерно в 250 км к северо-востоку от Найроби, были найдены левая бедренная кость и массивное правое плечо. Структура костей показывает, что существо одновременно и ходило по земле, и лазало по деревьям. Но самое главное — это фрагмент челюсти и сохранившиеся зубы: маленькие клыки и коренные, что говорит о довольно „щадящей“ диете из фруктов и мягких овощей. Возраст этого древнейшего человека, которого назвали „оррорин“, оценивается в 6 миллионов лет.

Согласно модели вытеснения, все современные люди — европейцы, азиаты, американцы — потомки относительно небольшой группы, вышедшей из Африки примерно 100 тысяч лет назад и вытеснившей представителей всех прежних волн расселения. Сторонники мультирегиональной теории происхождения анатомически современного человека считают, что существовало генетическое взаимопроникновение между представителями разных волн расселения из Африки (по последним данным, предполагается, что таких волн было три: первая — 1,8–1,6 миллиона лет назад, вторая — 800–400 тыс. лет назад и третья — около 100 тысяч лет назад).

Мив Лики, выступая на пресс-конференции, сказала, что теперь вместо одного кандидата в будущие люди, а именно Люси, учёные имеют как минимум двух. С тем, что африканских видов, от которых могли бы произойти люди, было более одного, согласился и Джохансон.

Однако среди антропологов помимо сторонников появления человека в Африке есть и мультирегионалисты, или полицентристы, которые считают, что вторым центром происхождения и эволюции человека и его предков была Азия. В качестве доказательства своей правоты они приводят останки пекинского и яванского человека, с которых в общем-то научная антропология и стартовала в начале прошлого века. Правда, датировки тех останков весьма размыты (череп яванской девушки оценивают в 300–800 тысяч лет), да к тому же все азиатские представители рода человеческого относятся к более ранней, чем Homo sapiens, стадии развития, получившей название Homo erectus (человек прямоходящий). В Европе представителем прямоходящего был неандерталец.

Но не только костями и черепами жива антропология в век генома, и разрешить споры было суждено молекулярной биологии.

Адам и Ева в файлах ДНК

Впервые о молекулярном подходе заговорили ещё в середине прошлого века. Именно тогда учёные обратили внимание на неравномерное распределение носителей различных групп крови. Было сделано предположение, что группа крови В, особенно распространённая в Азии, защищает своих носителей от таких страшных болезней, как чума и холера.