WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«Спенсер Уэллс Генетическая одиссея человека Альпина нон-фикшн; 2013 ISBN 978-5-91671-215-5 Аннотация Около 60 000 лет назад в Африке жил человек. Каждый из нас — ...»

-- [ Страница 1 ] --

Спенсер Уэллс

Генетическая одиссея человека

Альпина нон-фикшн; 2013

ISBN 978-5-91671-215-5

Аннотация

Около 60 000 лет назад в Африке жил человек. Каждый из нас — его потомок. Как же

этот реально существовавший Адам стал нашим общим отцом, и какой путь проделали его

дети и внуки, чтобы заселить практически все уголки нашей Земли? Ответы на эти

вопросы дают достижения генетики, ставшие доступными неподготовленному читателю

благодаря остроумной, полной удивительных фактов книге известного генетика Спенсера Уэллса. По-научному точно, но весело и доступно автор пишет о новейших открытиях молекулярной биологии и популяционной генетики, позволивших разгадать самые волнующие тайны человечества — от правды о настоящих Адаме и Еве до появления разных рас.

Спенсер Уэллс Генетическая одиссея человека Посвящается моей жене Тренделл и нашим дочерям, Марго и Саше (в любом случае значение Y-хромосомы переоценено) Предисловие Большинство из нас могут назвать своих бабушек и дедушек, многие — своих прабабушек и прадедушек, и лишь некоторые — прапрабабушек и прапрадедушек. А дальше мы вступаем в темное и таинственное Царство Истории, через которое мы можем пробираться лишь нерешительными шажками, нащупывая дорогу благодаря едва различимым ориентирам. Кем были люди, жившие задолго до нас? Где они жили? На что была похожа их жизнь?

В этой книге я докажу, что ответы на эти вопросы можно найти в нашем генетическом коде, который всех нас делает людьми, и при этом каждого — индивидуальностью. Наша ДНК содержит в себе зашифрованный четырехбуквенным кодом исторический документ, повествующий о возникновении жизни и первых самовоспроизводящихся молекул, о появлении наших амебовидных предков и, в конце концов, нас. Мы являемся конечным результатом более миллиарда лет работы эволюционной мастерской, и наши гены несут в себе спайки и сварные швы, раскрывающие историю нашего творения.

Но не код как таковой дает нам эту информацию, а скорее различия, которые мы видим, сравнивая ДНК двух и более особей. Эти различия и являются историческим языком генов. Подобно тому, как «обитание в воде» нельзя положить в основу классификации рыб (поскольку все рыбы живут в воде), идентичные элементы нашего генетического кода ничего не говорят о нашей истории. Все дело в различиях, и именно их мы изучаем.

Эта книга — не о происхождении человека. Скорее она о путешествии, которое мы как биологический вид совершили из Африки, места нашего рождения, в отдаленные уголки Земли, с момента появления полностью современных людей до наших дней — и дальше.

Основная идея книги заключается в том, что генетика снабжает нас картой наших странствий и дает приблизительное представление о датах. И чтобы завершить картину, нам остается лишь согласовать их с археологическими и климатологическими данными. Конечно же, каждое путешествие должно иметь начало, и это путешествие не исключение. Оно начинается с попытки ученых понять причину людского разнообразия, что приводит нас к месту рождения нашего вида. Метод, который мы используем для доказательства нашего африканского происхождения, мы применяем затем для того, чтобы проследить путешествие человечества по всему миру. Основной темой книги является само это путешествие. По этой причине опущено большинство подробностей, касающихся наших гоминидных предков.

Изначально эта книга задумывалась как часть документального фильма с таким же названием. Но с тех пор она обрела самостоятельную жизнь и собственный формат, позволяющий изложить научные данные более детально, чем это допускает телевидение. В свою очередь фильм дает ощущение личного опыта, передавая атмосферу этого захватывающего и полного приключений путешествия так, как это под силу лишь телевидению. И я надеюсь, что читатель получит от этой книги такое же удовольствие, как и от фильма.

Несмотря на то, что порой было сложно работать одновременно и над фильмом, и над книгой, такой подход дал определенные преимущества. Лично для меня возможность воссоздать мое собственное путешествие во времени, встретиться с людьми из разных уголков Земли, увидеть, как они живут, и обсудить с ними результаты этого научного исследования стала удивительным и незабываемым опытом. Надеюсь, что мне удалось передать это ощущение в книге.

Название книги выбрано неслучайно, и дело тут не в половой дискриминации 1. Мы отслеживаем преимущественно «путешествие мужчины», поскольку именно Y-хромосома, унаследованная всеми мужчинами от условного Адама, дала нам подходящий инструмент для того, чтобы восстановить маршрут этого странствия. Y-хромосома помогает нам собрать воедино камни, кости и языки лучше, чем остальная часть генома, и в итоге дает искомые нами генетические ответы. Конечно же, для того, чтобы оставить потомство, первые человеческие популяции должны были состоять в том числе из женщин. И хотя в воссоздаваемом нами путешествии может недоставать некоторых характерных для женщин деталей, результаты, которые мы можем получить, прослеживая только мужскую родословную, стоят того.

Ниже следует своего рода научно-детективное расследование с целью восстановить последовательность событий во времени.

И начнем мы его с обманчиво простого вопроса:

почему мы решили, что концепция человеческой «расы» — обоснованна? Действительно ли все мы образуем один вид, или же существует деление на обособленные человеческие группы? Ведь, в конце концов, очевидно, что мы отличаемся друг от друга. Ответ на этот вопрос, впервые данный моим руководителем в аспирантуре в Гарварде Ричардом Левонтином, может служить подсказкой относительно путешествия, совершенного нашим видом, но не раскрывает его ключевых деталей.

Второй важный вопрос касается нашего географического распространения. Каким образом мы заселили каждый уголок планеты? Определенные ДНК-маркеры способны прояснить этот вопрос детально. Методы, позволяющие сделать это, разрабатывались более полувека под влиянием работ Луки Кавалли-Сфорцы, с которым мне посчастливилось работать в Стэнфорде в 1990-х годах. Именно благодаря проницательности Луки — генетика, страстно увлеченного историей и обладающего математическим талантом, — мы получили «машину времени», способную воскресить прошлое живущих сегодня людей. Эта книга не могла быть написана без его интеллектуального присутствия, и нельзя не осознавать скромности собственных заслуг в тени его личности.

Самое захватывающее в археологических раскопках — сознание, что ты имеешь дело с предметами, к которым уже сотни, а то и тысячи лет не прикасалась рука человека. Часто это настолько сильное чувство, что возникает ощущение dj vu, и кажется, что ты каким-то образом переместился в прошлое. Когда еще ребенком я увидел привезенную в Соединенные Штаты экспозицию, посвященную Тутанхамону, я был поражен современностью мастерства исполнения в сочетании с древностью экспонатов. Несмотря на их потрясающую экзотичность, казалось, будто эти произведения искусства сделаны всего неделю назад. То, что им около четырех тысяч лет, вызывало изумление и интерес к прошлому, не ослабевающий и по сей день.

Генетика, во всяком случае, ее раздел, касающийся происхождения и миграции человека, не столь наглядна, как археология, несмотря на захватывающие истории, которые она может поведать. Удивительные фотопортреты Марка Рида смогли исправить этот дисбаланс. Мне посчастливилось работать с Марком во время экспедиции в Азию, организованной для сбора образцов, и во время съемок фильма. Он — талантливый и 1 В английском названии «The Journey of Man» слово «man», имеющее значения и «мужчина», и «человек», употреблено автором в первом значении. — Прим. пер.

увлеченный художник, и его работа многое привнесла в эту книгу. Фотографии Марка показывают, как живут люди сегодня, так как наши знания в области генетической истории получены благодаря крови людей, живущих в настоящее время — это их современные геномы дали нам ключи к разгадке нашего прошлого. Каждый из нас несет в себе книгу о своей персональной истории, надо только научиться читать ее.

Австралийские аборигены сохранили связь со своими предками и своей родиной посредством песенных историй — которые вслед за Брюсом Чатвином стали называть «тропами песен». Эти «тропы песен» отражают подлинное путешествие, совершенное их предками в доисторическое «время сновидений», задолго до того, как сложилось современная культура племен. В некотором смысле именно это мы и пытаемся сделать с помощью наших исследований ДНК — воссоздать глобальную «тропу песен» всех живущих сегодня, описав путешествие, которое мы совершили, чтобы добраться туда, где находимся сейчас.

Мы, представители приземленной западной цивилизации, в большей степени, чем другие, потеряли нашу «тропу песен». Возможно, поэтому именно западная наука разработала методы ее воссоздания. Однако наши исследования проводятся не в вакууме, и наука может порой свысока относиться к культурным верованиям. Я хотел бы надеяться, что эта книга сможет внести свой скромный вклад в совместные усилия всех тех, кому интересна наша общая история.

Итак, сочтем это кратким вступлением и начнем наши генетические раскопки.

Прошлое ждет… Многообразные человекообразные И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их. И благословил их Бог, и сказал им Бог: плодитесь и размножайтесь… Книга Бытия 1:27–8.

Мифы о сотворении человека можно найти в основе всех религий. Чтобы объяснить наше существование и место в мире, большинство из них пытается ответить на детский вопрос «Откуда мы взялись?» в общих чертах. И хотя они могут попытаться объяснить, как мы появились, мифы о сотворении не в состоянии раскрыть причину разнообразия культур, форм, размеров, цвета кожи людей, которое мы наблюдаем по всему миру. Почему мы так не похожи друг от друга и каким образом мы заселили столь обширное пространство?

Геродот, греческий историк, живший в V веке до нашей эры, оставил потомкам больше, чем сведения о греко-персидских войнах. Он первым дал нам описание людского многообразия, хотя и весьма своеобразное. Из его трудов мы узнаем о мрачных и загадочных ливийцах, о варварских племенах людоедов — андрофагов, живших на территории русского севера, о людях, похожих на турков и монголов. Геродот рассказывает фантастические истории о грифонах, охраняющих сокровища в горах Азии, и дает причудливые описания племен Северной Индии, добывающих золото из муравьиных нор. В целом это был tour de force2 — первый в западной литературе этнографический трактат, и несмотря на очевидные изъяны, он представляет собой ценный «моментальный снимок» того, что было известно по этому вопросу в то время.

Будь мы такими же наивными современными Геродотами и соверши путешествие вдоль экватора, мы были бы так же поражены многообразием людей и мест. Представьте себе на секунду, что находитесь в самолете над Атлантическим океаном в центре декартова глобуса, в точке 0° долготы и 0° широты, в 1000 км западнее Либревиля, столицы Габона, 2 Подвиг, сложное дело (фр.). — Прим. пер.

расположенного на западе Центральной Африки. Если представить, что мы летим на восток и можем, как в научно-фантастических романах, сканировать под собой местность, мы получим лишь часть картины людского многообразия.

Первыми людьми, с которых мы встретимся, будут африканцы, а именно жители Центральной Африки, говорящие на языке банту. У них очень темная кожа, и живут они преимущественно в небольших деревнях посреди джунглей. Если мы переместимся дальше на восток, то снова увидим темнокожих людей, но они будут выглядеть несколько иначе. Это высокие, худощавые нилоты Восточной Африки, одни из самых высоких людей на Земле.

Они живут в травянистой саванне и почти полностью зависят от своего крупного рогатого скота. Среди них выделяется группа людей, говорящих на другом языке и отличающихся от нилотов и банту, хотя и живущих рядом с ними. Это народ хадза.

Если мы продолжим двигаться на восток, то столкнемся с огромным водным пространством, настолько обширным, что невозможно увидеть его границ, и кажется, что пройдет вечность, прежде чем мы достигнем архипелага, называемого Мальдивами. Люди здесь совершенно не похожи на тех, кого мы видели в Африке, и говорят на другом языке. У них такая же темная кожа, как и у африканцев, но лица другие — иная форма носа, тип волос и остальные черты. Они явно родственны африканцам, но определенно отличаются от них.

Продолжив наше путешествие над тем же бескрайним водным пространством, мы видим перед собой большой остров, поднимающийся перед нами из океана. Мы достигли Суматры, и здесь мы встречаемся с другим типом людей, более низкорослых, чем африканцы и жители Мальдив, с другими чертами — прямыми волосами, более светлой кожей и утолщенной кожей верхнего века. Движемся дальше на восток, минуя бесчисленные острова, и снова сталкиваемся с людьми с очень темной кожей — меланезийцами. Они во многом отличаются от африканцев, но является ли темный цвет кожи признаком, возникшим в ходе их эволюции в данном регионе, или отражает их близкое родство с африканцами?

Затем мы встречаем полинезийцев, живущих на небольших коралловых атоллах, разделенных тысячами миль открытого океана. Кажется, что они похожи на жителей

Суматры, встреченных нами ранее, но опять-таки они другие. И самый главный вопрос:

почему они живут в столь удаленном месте — как они туда попали?

Продолжая наш маршрут, мы достигаем побережья Эквадора, расположенного на западе Южной Америки. В его столице, Кито, мы находим странную совокупность людей.

Похоже, что здесь встречается два основных типа — те, кто в чем-то похож на жителей Мальдив, но с более светлой кожей, и те, кто во многом схож с жителями Суматры и полинезийцами. Кажется странным найти столь отличающиеся типы людей, живущие в одном и том же месте, в то время как в других регионах, которые мы посетили, население было более однородным. Почему же Эквадор так отличается? Людское разнообразие в большей степени характерно для восточной части континента, в то время как на северо-восточном побережье Бразилии мы снова сталкивается с африканцами, и это вдали от Африки! Во время долгого пути назад к нашей отправной точке мы размышляем об увиденной нами пестрой картине и пытаемся найти объяснение такому людскому многообразию.

Наше короткое кругосветное путешествие было своего рода мысленным экспериментом, в котором мы воображаем, с чем могли столкнуться европейцы несколько столетий назад во времена Великих географических открытий. Надев маску невежества, мы можем задаться простыми вопросами, кажущимися банальными с учетом наших сегодняшних познаний в области истории. Самое интересное в этом мысленном эксперименте то, что до недавнего времени не существовало готового объяснения увиденному нами людскому многообразию, за исключением африканцев и европейцев, встреченных в Южной Америке.

Один вид… 30 июня 1860 года разгневанный священник по имени Сэмюэл Уилберфорс поднялся на кафедру в библиотеке Музея естественной истории Оксфордского университета. Он был готов бороться, но не за свою жизнь, а за нечто более важное — за свое мировоззрение.

Уилберфорс чувствовал, что сражается за будущее христианства. Это были дебаты о месте человека в природе, до недавнего времени представлявшие интерес исключительно для философов и духовенства. Добродетельный епископ, воспринимавший Священное Писание буквально, считал, что наш мир существует около 6000 лет и был создан Божьей рукой 23 октября 4004 года до нашей эры, если брать в расчет описанную в Библии генеалогию. В своей речи он затронул один из острых вопросов, занимавших умы большинства из собравшейся аудитории. Возможно ли, чтобы мы могли произойти от обезьяны? Это звучало совершенно абсурдно!

Уилберфорс был блестящим оратором, и многим из слушателей его аргументы казались убедительными. Но, несмотря на то что в тот день он твердо стоял на своем, в конечном счете ему суждено было быть побежденным. И «разрушителями мифов», предзнаменовавшими существенные перемены в представлениях о нашем месте в мире, стали не философы и не священники, а профессиональные ученые. Джозеф Гукер и Томас Генри Гекели (или Хаксли), оба истинные викторианцы, были убежденными сторонниками новой теории Чарльза Дарвина об эволюции и естественном отборе. Гекели, преподаватель биологии в лондонской Горной школе, позднее стал более известен как «дарвиновский бульдог». Гукер был превосходным ботаником, помощником директора Королевских ботанических садов в Кью. Когда в конце выступления Уилберфорса они принялись опровергать его эмоциональные аргументы, их слова прозвучали как похоронный звон по устаревшим взглядам на происхождение человека. Наука прокладывала путь в прекрасный новый мир.

Дебаты между Уилберфорсом, Гукером и Гекели способствовали не просто укреплению в сознании общественности идеи эволюции — большинство образованных людей уже пришли к тому, чтобы воспринимать мир в эволюционном контексте, — а скорее изменению представления о месте человека в мире. Когда мы рассматривали себя как священное творение всемогущего существа, мы могли легко оправдать нашу обособленность от остальной живой природы. Мы — хозяева, завоеватели, возможно, любимые чада, но другие, особенные.

Проницательность Дарвина все изменила. Этот человек — практически затворник, страдающий диспепсией — несколькими строками, вышедшими из-под его пера (и двадцатью годами возни с голубями и усоногими раками) понизил человека от божественного творения до продукта биологического ремесла. И что самое странное — он даже не собирался этого делать. Дарвин, этот отпрыск состоятельного викторианского семейства (его дедушкой был Джозайя Веджвуд 3, а отцом — состоятельный врач, и сам Дарвин по несколько часов в день занимался своими инвестициями), не имел намерения «раскачивать лодку», когда в 1831 году собирался в свою исследовательскую экспедицию на борту «Бигля». Безусловно, он жаждал приключений и надеялся избежать участи степенного сельского священника — логичного карьерного выбора выпускника Кембриджа того времени. Но искал он и еще чего-то.

Подобно многим викторианцам, Дарвин с детства проявлял глубокий интерес к науке.

Поскольку его химические опыты постоянно заканчивались разного рода происшествиями, особенно когда он проводил их со своим старшим братом Эразмом (так, однажды во время одного неудачного эксперимента они случайно взорвали сарай, служивший им лабораторией), увлечения Дарвина переместились за пределы дома. Он чрезвычайно увлекся жуками (в одном из писем он жалуется, как ему не хватает единомышленника, столь же интересующегося жуками) и многие часы проводил в поисках необычных экземпляров. Но 3 Он был владельцем знаменитого фарфорового завода. — Прим. пер.

наибольшее влияние на его будущий труд оказала геология, которой он увлекся во время учебы в Кембридже.

В начале XIX века геология претерпевала революцию, поставившую под вопрос наше понимание истории, изложенной в Библии. Дарвин был последователем взглядов, ставших известными как униформизм, которые впервые сформулировал Чарльз Лайель. Лайель считал, что в далеком прошлом действовали те же силы и с той же интенсивностью, что и в современную эпоху. Диаметрально противоположной униформизму была теория катастроф, которой придерживались многие крупные ученые, такие как Луи Агассис — швейцарец, иммигрировавший в Америку и основавший Музей естествознания Гарвардского университета. Приверженцы теории катастроф считали, что в истории Земли длительные периоды стабильности, когда ничего не происходило, сменялись настоящим светопреставлением. Оно могло принимать форму библейского потопа, или ледникового периода, или сильных сдвигов земной коры. Все значительные изменения, как живых существ, так и планеты в целом, были спровоцированы этими случайными явлениями.

Характер распространения видов растений и животных является следствием этих произошедших в прошлом катастрофических событий.

Одним из недостатков теории катастроф было то, что она преувеличивала значение неординарных событий прошлого, в то время как множество изменений происходило, вероятно, без каких-либо радикальных катализаторов. А если трансформации идут и без вмешательства исключительных событий, то к чему вообще ссылаться на них? Почему бы просто не предположить, что Земля постоянно понемногу изменяется, и в течение длительного времени эти небольшие изменения приводят к ощутимым результатам? По мнению Лайеля, этим намного легче объяснить существующие факты.

Все эти идеи владели умом молодого Дарвина, когда он сошел с палубы «Бигля», куда был нанят в качестве джентльмена-компаньона капитана Фицроя. Наличие такой необычной должности было вполне в духе викторианской эпохи, когда считалось, что принадлежа к высшему сословию, капитан корабля не может общаться с командой. В действительности это была должность судового врача, которую Дарвин досрочно оставил, окончив свое плавание в Бразилии после ссоры с Фицроем. Так или иначе, de facto Дарвин был натуралистом, и отсутствие официального статуса позволяло ему большую часть времени заниматься своими исследованиями.

Дневник, который Дарвин вел в течение пятилетнего путешествия на борту «Бигля», являет собой классический образец путевых заметок XIX века. Во время своего путешествия Дарвин сделал несколько крупных открытий, включая его объяснение, почему коралловые атоллы круглые (это связано с исчезнувшими вулканами), и заключение о том, что таитяне — действительно весьма привлекательный народ. Самому же важному его открытию — проникновению в суть естественного отбора и его роли в возникновении и эволюции видов — посвящено так много литературы, что нет необходимости касаться его в этой книге.

Достаточно сказать, что Гекели и Уилберфорс не встретились бы лицом к лицу в 1860 году, а вы не читали бы эту книгу, если бы Дарвин не распознал в естественном отборе движущую силу эволюции.

Но здесь нас интересует одна из дарвиновских идей, которая прослеживается уже в этом самом первом крупном труде Дарвина. Эту тему он затрагивает более осторожно по сравнению с биологической эволюцией, и лишь после 30 лет сомнений выносит на открытое обсуждение в своем «Происхождении видов». И касается она человечества. Или точнее — человеческого разнообразия, увиденного глазами ученого викторианской эпохи, стремящегося дать объяснение этому факту. Почему люди, живущие в разных уголках Земли, так отличаются друг от друга?

«Бигль» поднял паруса 27 декабря 1831 года в Давенпорте, расположенном недалеко от Плимута, и взял курс на Острова Зеленого мыса, к берегам Бразилии, Аргентины, к архипелагу Огненная Земля, к Чили, Эквадору, Галапагосским островам, Таити, Новой Зеландии, Австралии, Маврикии и снова к Бразилии, перед тем как 2 октября 1836 года вернуться домой. Путешествуя по такому грандиозному маршруту, Дарвин имел возможность увидеть своими глазами людей самых разных национальностей. Он исследовал Бразилию, видел аргентинских гаучо, путешествовал по Андам в сопровождении чилийских гидов. Но возможно, самыми необычными из встреченных им людей были аборигены Огненной Земли.

Дарвин описывал их так: «…низкорослые, их безобразные лица перемазаны белой краской, грязные, их волосы спутаны, их голоса неблагозвучны, их жесты устрашающи.

Видя этих людей, с трудом можно поверить, что они — наши собратья». Явно не такой портрет приходит на ум при упоминании «благородных дикарей». Тем не менее сам Дарвин путешествовал с тремя такими фуэгинами4, которых пять лет назад капитан Фицрой увез с собой в Лондон. Их похитители дали им колоритные имена — Фуэгия Баскет, Джимми Баттон и Йорк Минстер, в то время как их настоящими именами были Йокушлу, Орунделлико и Эльлепару. Взятые матросами в качестве выкупа за похищенную лодку, эти аборигены явно не вписывались в картину викторианской Англии. Тем не менее они научились говорить на примитивном английском языке и даже начали подражать манерам представителей британского среднего класса. Джимми, например, постоянно восклицал «бедный, бедный парень», когда у Дарвина случались приступы морской болезни, что происходило с ним с приводящей в уныние регулярностью. Несмотря на отличительные особенности фуэгинов, Дарвин однозначно видел в них представителей одного с собою вида, хотя и имел некоторые характерные для викторианцев взгляды на человеческую расу. Он даже считал, что суеверия огнеземельцев делает их похожими на матросов «Бигля», и винил в их низком уровне материальной культуры эгалитарную политическую систему. Будучи довольно наивным в том, что касается политики, в сфере науки он опережал свое время.

Важно одно: в дебатах о том, что определяет человеческую природу, наследственность или воспитание, Дарвин отстаивал второе. Даже аборигенов Огненной Земли, ужасных в своей первобытности, он рассматривал как представителей того же вида, что и команда «Бигля». В последней главе своего дневника он упрекает варварскую работорговлю, распространенную в то время на американском континенте, высказываясь по вопросам равенства с небывалой резкостью: «Часто пытаются смягчить представление о рабстве, сравнивая положение рабов с положением наших беднейших крестьян: если причина нищеты наших бедняков не в законах природы, а в наших государственных институтах, то это наш великий грех…»

Но если все люди на Земле принадлежат к одному виду, как объяснить ошеломляющее многообразие цвета кожи, форм, размеров и культур? Где зародился наш вид, и как наши предки заселили столь отдаленные уголки Земли, как Кейптаун, Сибирь и Огненную Землю?

Ответы на эти вопросы пришлось ждать еще 150 лет, и пришли они окольными путями через кости, кровь и ДНК.

…или много?

Что мы понимаем под биологическим видом? С середины XX века стало общепринятым определение вида как группы особей, скрещивающихся (или способных скрещиваться в случае видов, занимающих обширные территории) между собой. Другими словами, если у вас есть возможность производить потомство, то вы принадлежите к одному виду. Похоже, что у Дарвина, писавшего до принятия этого классификационного определения, не было никаких сомнений по поводу единства человечества. К концу своего путешествия он стал убежденным сторонником отмены рабства, которое к тому времени было запрещено в Британии, хотя дебаты по этому вопросу продолжали бушевать в Соединенных Штатах и других странах. Однако многие придерживались других взглядов, 4 Фуэгины, или огнеземельцы — аборигены Огненной Земли. — Прим. пер.

яростно отстаивая идею деления человечества на различные виды и подвиды. Впервые эта идея была сформулирована в начале XVIII века шведским ботаником Карлом Линнеем, взявшимся классифицировать все живущее на Земле. Весьма сложная задача, но Линней хорошо с ней справился. Наряду с другими нововведениями он создал систему биологической классификации, основанную на двойных названиях, которую биологи используют и по сей день. Латинские названия, состоящие из названия рода и вида, как, например, Homo sapiens, знакомы нам еще со школы.

Линней признавал, что все люди принадлежат к одному виду, но ввел дополнительную подклассификацию для того, что он понимал под расами, или подвидами человечества. Она включала в себя afer (африканцев), americanus (коренные жители Америки), asiaticus (жители Восточной Азии) и europaenus (европейцы), а также слабо охарактеризованную и вопиюще расистскую категорию monstrosus (уродливый — лат.), включавшую в себя наряду с другими группами людей и аборигенов Огненной Земли. Линней считал различия между людьми веским основанием для этой дополнительной классификации.

Дарвин, будучи всегда объективным ученым, отмечал, что в классификации людей внешнему виду придавалось слишком большое значение. В книге «Происхождение человека и половой отбор», написанной им в конце жизни, он отмечал: «Что касается величины различий между расами, мы должны принять во внимание нашу прекрасную способность замечать их благодаря долгой привычке наблюдать за собой». Это важное наблюдение, которое помогает объяснить многое в последующих спорах о происхождении человека.

В XIX веке американские сторонники рабства использовали взгляды Линнея в их крайней форме. Мнение, что человеческие расы действительно различаются и неравны по своей природе, способствовало оправданию жестокого угнетения, практиковавшегося в Соединенных Штатах. Теория о том, что расы — самостоятельные образования и возникли независимо друг от друга, известна под названием полигения (от греч. pols — многий, и gnos — род, происхождение). Эта теория явно противоречила библейской истории об Эдеме, заселенном лишь Адамом и Евой, и поэтому вызвала недовольство церкви.

Большинство ученых также высказывали свои возражения сторонникам полигении, упоминая о весьма распространенном скрещивании между расами. Но сторонники теории легко опровергали эти возражения, как, например Луи Агассис, швейцарский приверженец теории катастроф. Как и Стивен Джей Гулд, Агассис утверждал, что древние народы, написавшие Библию, не были знакомы с разными типами людей, поэтому написали лишь о средиземноморском Адаме. Агассис считал, что наряду с негроидным Адамом должен был существовать монголоидный и, вероятно, американский.

Хотя большинство биологов не поддерживали эту точку зрения, она и сейчас встречается в антропологической литературе. И в основном потому, что объяснить причины физического разнообразия человечества, а также некоторые археологические находки слишком сложно. Возможно, самым известным из современных сторонников этих взглядов был антрополог Карлтон Кун, опубликовавший в 1960-х годах свои две весьма авторитетные книги, «Происхождение рас» (Origins of Races) и «Современные расы человека» (The Living Races of Man). В них Кун развил теорию о существовании пяти различных человеческих подвидов (австролоидного, капоидного, кавказоидного, конгоидного и монголоидного), которые эволюционировали в их современные формы in situ 5 от предковых гоминидов.

Более того, Кун утверждает, что все эти различающиеся подвиды эволюционировали в разное время, при этом африканские конгоиды возникли раньше и до настоящего времени остаются в эволюционном тупике.

Он считает доминирование европейцев естественным следствием их эволюционировавшего генетического превосходства, и даже успокаивает тех, кто не может спать спокойно, переживая по поводу межрасового смешения:

5 В месте нахождения (лат). — Прим. пер.

Межрасовое смешение способно нарушить как генетическое, так и социальное равновесие, и поэтому приобретенные при этом гены либо исчезают, либо их процентное соотношение уменьшается до минимума, если они не дают селективного преимущества по сравнению с местными аналогами. Я делаю это заявление не с политической или социальной целью, а лишь для того, чтобы показать: не будь этого механизма, люди не были бы черными, белыми, желтыми или коричневыми.

К этому заявлению нельзя не относиться серьезно, учитывая, что его автор был президентом Американской ассоциации физической антропологии (крупнейшей и влиятельнейшей антропологической организации), профессором Пенсильванского университета, куратором музея этого университета и постоянным гостем популярной американской телевизионной программы.

Интересно, что Кун стремился воздерживаться от политических побуждений. Он делал это потому, что в то время физическая антропология только начинала возрождаться после темного периода своей истории, когда она сознательно была политизирована. Как отмечал в первом выпуске American journal of Phisical Anthropology («Американский журнал по физической антропологии») в 1917 году один из главных поборников физической антропологии Алеш Хрдличка, эта дисциплина должна не только изучать человечество, но и служить ему и не быть «чистой наукой». Хрдличка отмечал ее практическую значимость для разработки евгенических программ, а также для определения иммиграционной политики.

Пока он пытался произвести впечатление на финансовые организации прикладными аспектами того, что многие считали скорее эзотерической наукой, стало очевидно, что некоторые люди очень внимательно прислушивались к советам прагматичных и политически смекалистых антропологов и вскоре начали действовать в соответствии с ними.

За стенами башни из слоновой кости

В XIX веке антропология развивалась как «наука, предметом изучения которой было человечество в целом, его составные части и его отношение к остальной природе».

Именно французу Полю Брока, сформулировавшему это определение, более чем кому-либо иному можно приписать создание новой дисциплины, получившей название физической антропологии. Брока был специалистом в области краниометрии, занимавшейся измерением малейших морфологических черепных различий, которые, как думали некоторые, указывают на врожденные способности. Он разработал детальную классификацию человечества на основе этих едва уловимых различий. Метод Брока, изложенный в весьма авторитетном учебнике, взбудоражил научное сообщество. Вскоре все принялись измерять черепа.

В Англии первым новообращенным стал ученый-дилетант Фрэнсис Гальтон. Гальтон унаследовал достаточно денег, чтобы финансировать различные научные дисциплины, включая статистику и биологию. Вскоре он тоже начал измерять в человеческом теле все и вся в попытке научно классифицировать людское многообразие. Это можно было бы воспринимать как эксцентричное баловство, если бы его увлечение человеческой классификацией не было замешано на ложно интерпретированной дарвиновской теории естественного отбора, чтобы изготовить сильнодействующее варево.

Как мы уже видели, Дарвин не был убежденным расистом. Он, подобно другим, был склонен к банальным предубеждениям, но на основании его некоторых высказываний по этому вопросу мы можем сделать вывод: он считал, что все представители человеческого рода имеют одинаковый биологический потенциал. Но многие его последователи думали иначе. Например, философ Герберт Спенсер ввел в обиход выражение «выживание наиболее приспособленных» и использовал его в ряде своих книг и статей для оправдания социального неравенства, характерного для Британии второй половины XIX века. Если расслоение общества было научно объяснимым, то несомненно, что различия между культурами имели ту же причину. Этот скачок от предположения к убежденности в том, что культурные различия подлежат определению научными методами, вкупе с викторианской одержимостью классификацией способствовал развитию евгенического движения.

Это движение начиналось вполне невинно. Слово «евгеника» в действительности означает «хорошее происхождение», и кто бы мог возразить, что в известной мере это понятие существовало всегда. Например, Талмуд, древний свод правовых и религиозно-этических положений иудаизма, вынуждал мужчин продавать все свое имущество, чтобы позволить себе жениться на дочери раввина и иметь более умных детей (недешево обходились свидания с дочерьми раввинов). И только в конце XIX века евгеника резко пошла на подъем. Причин тому было несколько: это и викторианская идея самосовершенствования, и интерес к новым научным дисциплинам, таким как генетика, и множество новых данных в области физической антропологии. И раз уж процесс пошел, его уже было не остановить.

Евгеническое образовательное общество было основано в Британии в 1907 году и названа в честь Гальтона. Его заявленной целью было улучшение человеческой наследственности путем выборочного скрещивания «наиболее достойных» индивидуумов.

Его влияние быстро распространилось и на Соединенные Штаты, культура которых была чрезвычайно склонна к теориям, обещающим самосовершенствование посредством применения научных достижений. И вскоре на ярмарках штатов стали проходить конкурсы «Самая достойная семья», а семьи стали бороться за соответствующие призы и медали.

Евгеника захватила всю Европу, а в самой зловещей форме проявилась в Германии в виде борьбы за расовую чистоту.

Начавшись как движение за социальное просвещение, евгеника вскоре изменила своим целям, и с 1910 по 1920 год она стала использоваться в Соединенных Штатах как научное оправдание насильственной стерилизации людей, считавшихся умственно неполноценными.

Она лежала и в основе расистских по своей сути иммиграционных тестов и квот (в 1920-х годах ожидалось, что на расположенный в нью-йоркской гавани Эллис-Айленд приедут крайне бедные иммигранты из Восточной Европы, большинство из которых будут необразованными, умеющими лишь читать). Систематическое истребление нацистами в 1940-х годах евреев, цыган, гомосексуалистов и других считавшихся низшими социальных групп подкреплялось научным обоснованием в виде евгенических принципов. Физическая антропология старалась во что бы то ни стало доказать свою полезность.

И не удивительно, что Кун, писавший уже после того, как стала известна вся правда о нацистских зверствах, приложил столько усилий, чтобы дистанцироваться от политических целей. Даже в сегрегационной атмосфере Америки начала 1960-х годов он своими рекомендациями в вопросе политических решений, основанными на данных физической антропологии, мог разбередить старые раны, только что начавшие заживать. Вместо этого факт расовых различий он стал представлять как объективное, «без прикрас», научное наблюдение. «Посыльного не винят» — очевидно, сказал бы он тому, кому не нравится это послание. Но утверждение, что его выводы основаны на объективной оценке фактов, были несостоятельными, так как на самом деле никто не проверял истинность его генетических гипотез. А что могли рассказать наши гены о расовых различиях?

–  –  –

Изучение людского многообразия вплоть до XX века ограничивалось наблюдениями изменчивости, видимой невооруженным глазом. Бесчисленные исследования Брока, Гальтона и других европейских и американских сторонников использования биометрики в физической антропологии ознаменовали эру сбора данных — ранний этап любого нового научного направления, когда еще нет единой теории для анализа накопившейся информации.

По мере роста количества данных о морфологической изменчивости человеческого вида возникала проблема: между заново открытыми законами наследственности и измеряемыми признаками не наблюдалось соответствия. Очевидно, что в основе морфологических признаков лежит генетическая компонента, и что эти признаки контролируются десятками, а возможно и сотнями генов. Но даже сегодня основные морфолого-генетические взаимосвязи еще не расшифрованы. При размышлении о краниометрических исследованиях Брока возникает вопрос: если специфический бугорок найден на черепе у двух неродственных индивидуумов, означает ли это, что у них присутствует одно и то же генетическое изменение? Являются ли бугорки на черепе действительно тем признаком, который отражает истинное генетическое родство, или это поверхностное, случайное сходство? Узнать это не представлялось возможным.

Генетическая вариабельность была ключевым моментом при изучении людского многообразия, так как именно генетические изменения приводят к эволюции. В общих чертах эволюция представляет собой происходящее во времени изменение генетической структуры вида. Следовательно, чтобы оценить, насколько близкородственны индивидуумы — в особенности, если они относятся к одному виду, — важно иметь информацию об их генах. Если гены одинаковы, это означает, что индивидуумы принадлежат к одному и тому же виду. То, в чем физическая антропология отчаянно нуждалась, это совокупность изменчивых признаков (известных под названием «полиморфизмы» от греческого «много форм») с простым типом наследования. Они могли быть использованы в дальнейшем для классификации человеческого многообразия. Некоторые признаки подобного рода были уже известны, в частности, такая болезнь, как гемофилия. Однако проблема с полиморфизмами, обусловливающими болезни, заключалась в том, что они слишком редки для того, чтобы быть использованными для классификации. В общем, генетически простые полиморфизмы были крайне необходимы.

И они стали известны в 1901 году, когда Карл Ландштейнер заметил интересную реакцию, возникавшую при смешивании крови двух неродственных людей: через некоторое время кровь свертывалась, образуя крупные сгустки. Было показано, что эта реакция коагуляции является наследуемой, и это было первой демонстрацией биохимического различия между людьми. Данный эксперимент привел к открытию человеческих групп крови, знание о которых вскоре стало применяться во всем мире при переливании крови.

Если ваш доктор говорит, что у вас группа крови А, то это именно то название, которое век назад дал Ландштейнер первому виду полиморфизмов — полиморфизму групп крови.

Основываясь на открытии Ландштейнера, шведская супружеская пара Гиршфельдов стала определять группу крови у солдат, воевавших во время Первой мировой войны в Салониках. В своей публикации 1919 года они отметили разную частоту встречаемости групп крови у представителей разных национальностей, оказавшихся в одном месте в ходе военных действий. Это было первое прямое исследование генетического разнообразия людей. Гиршфельды даже сформулировали теорию (признаваемую некоторыми учеными и сегодня), согласно которой группы крови А и В достались нам в наследство от «чистокровных» аборигенных популяций, целиком состоявших из индивидуумов с группой 7 Перевод С. Степанова. — Прим. пер.

крови или А, или В. Впоследствии эти «чистокровные» расы в ходе миграции стали смешиваться, что привело к появлению смешанной группы крови АВ, обнаруженной в исследовании Гиршфельдов. Они не смогли объяснить, как возникли эти две расы, но утверждали, что группа А появилась предположительно в Северной Европе, в то время как группа В является южным маркером и встречается чаще всего в Индии. Похоже, что должно было существовать два независимых места происхождения современных людей.

В 1930-х годах американец Брайант и англичанин Мурант, взяв за основу исследования Гиршфельдов, стали определять группу крови людей, живущих в разных уголках Земли. В течение последующих тридцати лет они вместе со своими коллегами исследовали тысячи людей из сотен разных популяций, причем как живых, так и умерших. Брайант и его жена (еще одна супружеская пара популяционных генетиков, как и Гиршфельды), зашли так далеко, что протестировали американские и египетские мумии, установив древний характер АВО-полиморфизма. В 1954 году Мурант обобщил накопившиеся данные по группам крови в первом полном обзоре исследований биохимического разнообразия человека «Распределение человеческих групп крови», который стал эталоном для популяционных генетиков на последующие двадцать лет. Так началась современная эра генетики человека.

Хотя Гиршфельды безусловно осознавали, что их данные по группам крови поддерживают расовую классификацию, которая стала менее очевидной из-за миграции людей, а Карлтон Кун позднее использовал их для обоснования своей теории подвидов, ни у кого не было по-настоящему подтвержденных генетических данных, позволяющих понять, существуют ли реальные основания для деления человечества на расы. И в конце концов такое исследование было проведено в 1972 году генетиком, чьим первоначальным объектом исследования был, как ни странно, не человек, а плодовая мушка.

Используя данные, полученные Мурантом и другими учеными, Ричард Левонтин, бывший в то время профессором Чикагского Университета, провел на первый взгляд заурядное исследование генетической изменчивости человека внутри одной и между разными популяциями людей. Вопрос, на который он пытался ответить, заключался в том, являются ли генетические данные основанием для деления человечества на расы. Другими словами, он напрямую проверил гипотезы Линнея и Куна о существовании человеческих подвидов. Если бы человеческие расы демонстрировали существенные различия в характере генетического разнообразия, это означало бы, что Линней и Кун были правы.

Левонтин так описывает историю этого исследования:

Статья была написана по просьбе нового журнала Evolutionary Biology («Эволюционная биология»). В то время я размышлял об измерении разнообразия… не в контексте популяционной генетики, а в контексте экологии.

Мне приходилось совершать длительные автобусные поездки в Блумингтон, Индиана, и у меня была давняя привычка писать статьи в поездах и автобусах. Мне было необходимо написать эту статью, поэтому я отправился в поездку со статьей Муранта и с таблицей pln (математическая таблица для вычисления меры разнообразия).

Во время этой автобусной поездки он и начал исследование, ставшее одним из поворотных в области генетики человека. В этом исследовании Левонтин опирался на новое научное направление, называемое биогеографией (наука, изучающая географическое распределение животных и растений), так как считал его аналогичным тому, что он исследовал в отношении человека, пытаясь выделить расы по географическому критерию. В действительности, не будучи уверенным в том, как объективно определить понятие «раса», он классифицировал человечество в большей мере по географическому признаку — кавказоиды (Западная Евразия), черные африканцы (Африка в районе Сахары), монголоиды (Восточная Азия), аборигены южной Азии (Южная Индия), америнды (Америка), аборигены Океании и Австралии.

Поразительным было то, что большинство генетических различий было найдено внутри популяций — около 85 % от общего числа. Еще 7 % служили разграничению популяций внутри «расы», например греков и шведов. И только 8 % различий было найдено между «расами». Потрясающий вывод и несомненное доказательство того, что подвидовая классификация должна быть отброшена за негодностью.

Левонтин так прокомментировал эти результаты:

Я не ожидал этого, действительно не ожидал. Если бы у меня и было хоть какое-нибудь предубеждение по этому поводу, так это возможно то, что различий между расами должно было быть намного больше. Оно было подкреплено еще и случаем, который произошел со мной и моей женой, когда мы были в Луксоре (Египет), задолго до того, как он стал кишеть туристами. Тогда в гостинице между ней и коридорным произошло недоразумение. Он разговаривал с ней так, будто знал ее. Она продолжала объяснять ему: «Извините, но вы принимаете меня за кого-то другого». В конце концов он сказал: «О, извините, мадам, вы для меня все на одно лицо». Это действительно оказало большое влияние на мой образ мыслей — они на самом деле отличаются от нас, а мы все одинаковые.

Результаты этого исследования были подвергнуты статистическому анализу и за последние тридцать лет подтверждены большим количеством других исследований. Низкий уровень генетической изменчивости между человеческими популяциями обсуждался бесконечно (больше ли она внутри популяций или между популяциями), но факт остается фактом — небольшая популяция людей сохраняет около 85 % общего генетического разнообразия, обнаруженного внутри нашего вида. Левонтин любит приводить пример, что если бы произошла ядерная война и выжили бы только кенийские кикую (или тамилы, или балийцы), то и тогда бы внутри этой группы наблюдалось 85 % всего спектра генетической изменчивости, присущей всему виду. Это действительно сильный аргумент против «научной» теории расизма и бесспорное подтверждение правильности взглядов Дарвина на человеческое многообразие, высказанных им в 1830-х годах. Вот уж воистину «из многих — единое», как гласит название этой главы в переводе с латыни. Но означает ли это, что изучение человеческих групп бессмысленно? Способна ли генетика действительно рассказать нам что-нибудь о человеческом многообразии?

Развивая тему

Для следующего этапа нашего путешествия нам необходимо обратиться к основам популяционной генетики. Теория, объясняющая поведение генов в популяции в течение длительного времени, довольно сложна и требует использования многих соответствующих разделов математики. Статистическая механика, теория вероятности и биогеография внесли свой вклад в наше понимание популяционной генетики. Однако большинство теоретических построений базируется на нескольких ключевых концепциях, доступных для понимания каждому и отражающих относительную простоту вовлеченных в эволюционный процесс сил.

Основной фактор эволюции — мутация, без нее не существовало бы полиморфизма.

Под мутацией понимается случайное изменение в последовательности ДНК. Возникают они у человека с частотой около тридцати на геном. Другими словами, каждый человек является носителем около тридцати совершенно новых мутаций, отличающих его от родителей.

Мутации случайны, так как появляются в процессе деления клеток как ошибки копирования ДНК, безотносительно места их возникновения — похоже, наш геном не отдает предпочтения какому-либо определенному типу мутаций независимо от того, какой результат может получиться. Скорее, мы подобно инженерам, спроектировавшим Heath Robinson 8, вынуждены использовать только то, что получили в мутационной лотерее.

8 Heath Robinson — электромеханическое устройство, созданное в 1940 году для расшифровки сообщений, Открытые Ландштейнером разные группы крови возникли как мутации, как и все другие полиморфизмы.

Второй фактор эволюции известен как естественный отбор. Это та сила, которая особенно волновала Дарвина и которая несомненно играла решающую роль в эволюции Homo sapiens. Отбор осуществляется через предпочтение одних признаков другим и предоставление репродуктивных преимуществ их носителям. Например, в холодном климате животные с густым мехом могут иметь преимущество перед животными, лишенными шерсти, и их потомство может иметь больше шансов на выживание. Именно отбор сделал нас теми разумными культурными обезьянами, какими мы стали сегодня. Именно он привел к появлению таких важных признаков, как речь, прямохождение и противостоящий большой палец. Без естественного отбора мы остались бы похожими на относительно примитивных обезьяноподобных предков, с которыми мы бы столкнулись, если бы могли вернуться примерно на 5 млн лет назад.

Третий фактор называется дрейфом генов. Это довольно специальный термин для обозначения того, что мы понимаем интуитивно — в общем случае, если из большой выборки отобрать маленькую часть, то эта маленькая выборка всегда несколько искажает свойства большой. Если вы подбрасываете монету тысячу раз, вы ожидаете, что примерно 500 раз выпадет орел и 500 раз — решка. Если же вы подбрасываете монету только 10 раз, вполне вероятно, что вы получите не пять орлов и пять решек, а какой-либо другой результат, возможно 4:6 или 3:7. Случайное отклонение является следствием малого количества подбрасываний в приведенном примере. Если искаженную выборку использовать как родительскую для создания следующей генерации, то эта следующая генерация мало того что сохранит изначальное искажение, так еще и приобретет свое, скорее всего усилив изначальное. Поэтому малый размер популяции может привести к радикальным изменениям в частоте генов уже через несколько поколений. В нашем примере с подбрасыванием монеты полученный результат 7:3 приведет к тому, что следующее поколение унаследует 70 % «орлов» и 30 % «решек», а если из этого поколения выбрать малую часть для создания следующего, внучатого, поколения, то у внуков, вероятнее всего, «орлов» окажется еще больше. Это похоже на храповик9, так как вероятность изменений в предыдущем поколении влияет на их вероятность в последующих поколениях. В нашем примере с подбрасыванием монеты мы пришли от частоты 50 % к частоте в 70 % в течение одного поколения — довольно быстрое изменение. Ясно, что дрейф может оказать огромное влияние на частоту генов в небольших популяциях.

Сочетание этих трех сил создало ошеломляющее множество существующих сегодня генетических наборов, и широчайшее их разнообразие мы видим в пределах каждой человеческой популяции. Результатом их действия стал и низкий процент межпопуляционных различий между людьми. Это все, что стало известно к середине XX века. Но факт существования человеческого разнообразия на биохимическом уровне и понимание того, как гены ведут себя в популяциях, сами по себе мало что говорят о деталях эволюции и миграции человечества. И тут появляется итальянский врач, увлеченный историей, обладающий математическим талантом и новым взглядом на бактерий и мух.

–  –  –

Луиджи Лука Кавалли-Сфорца начал свою карьеру в Павии, будучи студентом медицинского факультета. Вскоре он оставил медицину, чтобы посвятить себя генетическим исследованиям сначала бактерий, позднее человека. В университете он учился под передаваемых немецкими войсками. — Прим. пер.

9 Механизм, позволяющий рычагу двигаться только в одном направлении. — Прим. пер.

руководством известного генетика Буццати-Траверсо, последователя генетической школы Добжанского, изучавшего плодовых мушек Drosophila. А Феодосий Добжанский был руководителем кандидатской диссертации Ричарда Левонтина, и, таким образом, у нашей истории начинает обнаруживаться общая канва. Основным направлением исследований Добжанского было изучение генетической изменчивости, в частности, крупные хромосомные перестройки у плодовых мушек Drosophila. Он разработал новые методы генетического анализа, и его лаборатория в Нью-Йорке была эпицентром революции в биологии середины XX века. Добжанский и его студенты отстаивали новый взгляд на генетическую изменчивость, в котором не было места делению на оптимальный «дикий тип»

(нормальная форма организма, созданная в ходе долгого периода естественного отбора) и на причудливых «мутантов», обязательно в чем-либо ущербных. Они считали это слишком сильным упрощением, в первую очередь потому, что изменчивость была слишком высокой, чтобы выяснить, является ли большинство мутантов носителями неоптимальных генетических программ. Если вместо этого одну из вариаций считать нормальным состоянием вида, то эволюция внезапно становится слишком разумной. Прежде существовал некий источник различных типов, над которыми работала эволюция, благоволя некоторым из них в одних случаях и устраняя в других.

Таким образом, имея основательный опыт в таких, казалось бы, несовместимых областях, как изменчивость плодовых мушек и медицина, Кавалли-Сфорца начал проводить исследования полиморфизма групп крови, позднее названного генетиками «классическим»

полиморфизмом, с целью оценить родственные связи между современными людьми. Эта работа была начата в 1950-е годы — бурные времена для генетики. Уотсон и Крик расшифровали структуру ДНК, а использование физических методов исследования обещало революцию в биологии. Подобно большинству генетиков Кавалли-Сфорца для исследования изменчивости взял на вооружение стремительно развивающиеся биохимические методы. Но в отличие от многих из них он мог легко применять математический подход и, в частности, наиболее утилитарный раздел математики — статистику. Ошеломляющее разнообразие данных, полученных при изучении полиморфизмов, требовало теоретического обобщения. И статистика была готова прийти на помощь.

Представьте себе какую угодно группу, демонстрирующую многообразие:

разноцветные камни на дне ручья, раковины улиток, крылья плодовых мушек разной длины или группы крови человека. На первый взгляд эти вариации кажутся случайными и не связанными между собой. Если мы имеем множество комплектов подобных предметов, то будет казаться, что все стало более сложным, даже хаотичным. Как это проясняет механизм, с помощью которого возникает разнообразие?

Для большинства биологов 1950-х годов было само собой разумеющимся, что основной причиной всякого разнообразия в природе является отбор. И, как считали евгенисты, человеческое разнообразие — не исключение. Отчасти это шло от широко распространенного представления о «диких типах» и «мутантах». Дикий тип мог иметь все «нормальные» признаки данного вида, такие как размер тела, цвет кожи, форма носа и другие. Фактом, подкрепляющим это убеждение, стало открытие генетических заболеваний (которые действительно являются «ненормальными»), бывших одними из первых признанных отклонений от нормы и ставших поводом для классификации людей на «приспособленных» и «неприспособленных» в соответствии с идеей Дарвина об эволюционной борьбе за существование. Тем не менее работавший в 1950-е годы в США японский ученый Мото Кимура начал делать некоторые генетические расчеты с использованием методов, заимствованных из анализа диффузии газов, обосновав тем самым исследования Кавалли-Сфорцы и других ученых. В конечном счете этот труд помог вытащить генетику из «мутантной» трясины.

Кимура заметил, что частота генетических полиморфизмов в популяциях может варьировать благодаря случайным ошибкам выборки — тому самому «дрейфу», упомянутому ранее. Самым захватывающим в его результатах было то, что дрейф, похоже, изменял частоту генов с предсказуемой скоростью. Трудность при изучении отбора заключалась в том, что скорость, с которой он создавал эволюционное изменение, зависела полностью от силы отбора — если генетическое изменение было чрезвычайно полезным, то его частота увеличивалась быстро. Тем не менее было практически невозможно измерить силу отбора экспериментально, поэтому никто не мог предсказать скорость изменения. В нашем примере с подкидыванием монет если орел — это один вариант гена, а решка — другой, то увеличение частоты с 50 % до 70 % в одном «поколении» может означать очень сильный отбор, отдающий предпочтение орлу. Однако ясно, что дело не в этом — частота орла увеличилась до 70 % по причинам, не имеющим никакого отношения к тому, насколько это было полезным.

Кимура сумел понять, что большинство полиморфизмов действительно свободны от отбора, и поэтому их можно считать эволюционно «нейтральными», способными свободно менять свою частоту преимущественно из-за ошибки выборки. Среди биологов развернулись горячие споры вокруг «нейтральных» полиморфизмов. Кимура и его коллеги считали, что почти вся генетическая изменчивость свободна от отбора, в то время как многие ученые продолжали приписывать большое значение естественному отбору. Однако большинство изученных генетиками человеческих полиморфизмов достигли своей нынешней частоты скорее всего из-за дрейфа генов. Это открыло дверь новому подходу в анализе стремительно накапливающихся данных о полиморфизме групп крови. Но прежде чем это случилось, потребовалось сделать крюк в Средние века.

«Бритва Оккама»

Средневековый монах и философ Уильям Оккам (1285–1349) был, наверное, сущим кошмаром для окружающих. Оккам буквально понимал утверждение Аристотеля, что «Бог и природа никогда не делают лишних усилий, а всегда только необходимые», и при всякой возможности прибегал к своей интерпретации этого суждения в спорах с коллегами.

Принцип, получивший название «бритва Оккама», по латыни звучит довольно просто:

pluralitas non est ponenda sine necessitate (множественность не следует полагать без необходимости). По своей сути утверждение Оккама отражает философскую приверженность к особому взгляду на Вселенную, известному как принцип экономии. Если в реальном мире каждое событие происходит с определенной вероятностью, то множество событий случается с перемноженными вероятностями, и в целом совокупность событий менее вероятна, чем одно событие. Такой подход представляет собой способ разложить сложный мир на понятные части, предпочитая простоту абсурду. Я мог бы лететь из Майями в Нью-Йорк через Шанхай, но я вряд ли это сделаю.

Применительно к маршруту моего путешествия это может показаться банальным, но это не столь очевидно, когда мы начинаем применять принцип экономии к науке. Откуда нам знать, что природа всегда выбирает самый экономичный путь? В частности, можно ли утверждать, что «упрощение» — девиз природы? Эта книга не место для детального обсуждения истории принципа экономии (в конце книги дано несколько ссылок на работы, в которых этот вопрос обсуждается детально), но похоже, что обычно природа и в самом деле отдает предпочтение простоте, а не сложности. Это особенно верно в случаях, когда что-то меняется, например, когда камень падает со скалы. Сила тяжести сама делает так, что камень из верхней точки в нижнюю перемещается по прямой и довольно быстро, без пересадки в Китае.

Таким образом, если мы принимаем предположение, что изменения в природе идут наикратчайшим путем из пункта А в пункт Б, то у нас есть теория, позволяющая судить о прошлом. Это поистине скачок, поскольку означает, что глядя на настоящее, мы можем сказать кое-что о том, что происходило раньше. По сути, это дает нам философскую «машину времени», чтобы путешествовать и исследовать далекое прошлое. Довольно впечатляющая штука. Даже Дарвин был поначалу приверженцем этой идеи — на самом деле Гекели однажды обрушился на него с бранью за косность его убежденности в том, что natura non facit saltum (природа не делает скачков).

Первое применение принципа экономии к классификации человечества было опубликовано в работе Луки Кавалли-Сфорцы и Энтони Эдвардса в 1964 году10. В этом исследовании они сделали два важных допущения, которые стали использоваться в последующих исследованиях генетического разнообразия человечества. Первым было допущение, что генетические полиморфизмы вели себя так, как предсказывал Кимура, то есть все они были нейтральными, и любые изменения в их частоте возникали вследствие дрейфа генов. Второе допущение заключалось в том, что отношения между популяциями должны подчиняться принципу Оккама, тем самым количество изменений, необходимых для объяснения результатов, минимизируется. Используя эти ключевые догадки и метод, получивший название «минимальной эволюции», они построили первое генеалогическое древо человеческих популяций. Суть метода в том, что популяции схематически соединяются между собой таким образом, что те из них, которые имеют наиболее сходную частоту гена, расположены рядом друг с другом, и в целом родственные связи между группами минимизируют общую величину различий частоты гена.

Лука Кавалли-Сфорца и Энтони Эдвардс исследовали частоту встречаемости групп крови среди пятнадцати человеческих популяций, живущих в разных частях Земли. В результате скрупулезных расчетов с помощью одного из первых компьютеров Olivetti был сделан вывод, что африканская популяция является наиболее удаленной из исследованных групп, а европейские и азиатские популяции сгруппировались вместе. Это было потрясающее наитие относительно эволюционной истории нашего вида. Как скромно выразился Кавалли-Сфорца, анализ «имел некоторый смысл» на основе их концепции о том, как человеческие популяции должны были быть связаны между собой. Европейские популяции были ближе друг к другу, чем к популяциям Африки, Новой Гвинеи и Австралии, сгруппировавшимся вместе, и так далее. Этот результат отражал сходство частот генов, а так как эти частоты менялись во времени со скоростью, примерно постоянной (вспомните дрейф генов), это означало, что время, прошедшее с того момента, как европейские популяции стали отделяться друг от друга, было меньше, чем время отделения европейцев от африканцев. Старый монах оказался полезным через 700 лет — и антропология сделала шаг вперед11.

Благодаря новому подходу к человеческой классификации стало даже возможным посчитать время расхождения популяций, сделав некоторые предположения о том, что происходило с людьми в прошлом, а также рассчитать размеры этих популяций. Впервые это было сделано Кавалли-Сфорцей и его коллегой Уолтером Бодмером в 1971 году. В результате их расчетов было установлено, что расхождение африканской и восточноазиатской популяций произошло 41 000 лет назад, африканской и европейской — 33 000 лет назад, европейской и восточноазиатской — 21 000 лет назад. Но проблема заключалась в том, что не было ясно, насколько обоснованны их предположения о структуре популяций. И что очень важно, по-прежнему не было ясного ответа на вопрос, где человечество возникло. Для этого нужны были данные другого рода.

10 В данном случае под экономией понимаются методы, эксплуатирующие идею о минимальном количестве ходов, которые должна совершать эволюционная история для достижения того или иного конечного результата.

Но этот метод, получивший название «максимальной экономии», используется не всеми популяционными генетиками. — Прим. авт.

11 Кавалли-Сфорца и Эдвардс разработали и другие методы анализа взаимоотношений между популяциями на основе данных о частотах встречаемости генов, которые в меньшей степени строились на принципе минимизации эволюционных изменений. Но тем не менее метод экономии используется в такого рода исследованиях наиболее широко. — Прим. авт.

Алфавитный суп Эмиль Цукеркандль был германо-еврейским эмигрантом, работавшим в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Большую часть своей научной карьеры он посвятил одной проблеме: структуре белка. Работая в 1950–1960-х годах с нобелевским лауреатом биохимиком Лайнусом Полингом, он изучал структуру гемоглобина — молекулы, переносящей кислород. Выбор был обусловлен тем, что гемоглобин можно было получить легко и в больших количествах. Гемоглобин обладал еще одной важной характеристикой: он был найден в крови у всех существующих млекопитающих.

Белки состоят из линейной последовательности аминокислот — небольших молекулярных строительных блоков, которые при образовании каждого белка комбинируются уникальным образом. Удивительно в белках то, что хотя они работают, будучи скрученными в причудливые конфигурации и часто в комплексе с другими белками, окончательная форма и функция активного белка детерминирована простой линейной последовательностью аминокислот. Существует двадцать аминокислот, участвующих в образовании белков, у всех у них есть названия, например лизин и триптофан. Химики дали им однобуквенную аббревиатуру, в данном случае лизина и триптофона — это К и Y соответственно.

Цукеркандль заметил интересную особенность в этих аминокислотных последовательностях. Когда он начал расшифровывать структуру гемоглобинов различных животных, то обнаружил, что они похожи. Часто они содержали идентичные последовательности из десяти, двадцати и даже тридцати аминокислот, а вслед за сходными цепочками аминокислот шли несколько совсем разных. Его поразило то, что чем более родственны были друг другу виды животных, тем более схожей была структура их гемоглобинов. Человек и горилла имели фактически идентичные последовательности гемоглобина, различающиеся лишь в двух местах, в то время как человек и лошадь отличались пятнадцатью аминокислотами. Это подсказало Цукеркандлю и Полингу, что эти молекулы гемоглобина могут служить своего рода молекулярными часами, показывающими посредством числа разных аминокислот время, прошедшее с момента отделения видов от общего предка. В статье, опубликованной в 1965 году, они действительно ссылались на эти молекулы как на «документы эволюционной истории». По сути дела, в генах каждого из нас записана история. Согласно Цукеркандлю и Полингу, если использовать принцип «бритвы Оккама» для минимизации числа аминокислотных различий, то информация, записанная в молекулярной структуре белков, может указать нам на нашего предка (рис. 1). Молекулы являются по сути «капсулами времени»12, оставленными у нас в геномах нашими предками.

Нам остается только научиться считывать заключенную в них информацию.

12 «Капсула времени» — послание, предназначенное для будущих поколений, содержащее не только письма, но и предметы, характеризующие то время, когда она была сделана. — Прим. пер.

Эволюционная «генеалогия» двух родственных белковых молекул, Рисунок 1.

отображающая накапливающиеся изменения в их последовательностях Разумеется, Цукеркандль и Полинг понимали, что не белки — источник генетической изменчивости. Эта честь принадлежит ДНК — молекуле, формирующей наши гены. Если ДНК кодирует белки (что она и делает), то самая подходящая молекула для изучения — сама ДНК. Но проблема состояла в том, что с ДНК чрезвычайно трудно работать, и распознавание ее последовательности занимало много времени. Тем не менее в середине 1970-х годов Уолтер Гилберт и Фред Сэнгер независимо друг от друга разработали методы быстрого определения нуклеотидной последовательности (секвенирования) ДНК, за что в 1980 году получили Нобелевскую премию. Возможность секвенировать ДНК произвела революцию в биологии, которая продолжается и по сей день, достигнув кульминации в 2000 году завершением проекта по расшифровке генома человека. Исследования ДНК революционным образом изменили наше представление о биологии, так что неудивительно, что это оказало значительное влияние и на антропологию.

Густонаселенный Эдем

Итак, мы в 1980-х годах и имеем в своем распоряжении только что разработанные методы молекулярной биологии, теорию о том, как полиморфизмы ведут себя в популяциях, способ датировки на основе секвенирования молекул и жгучий интерес к тому, как генетика может ответить не извечный вопрос о происхождении человека. Для ответа на него было необходимо счастливое озарение и немного дерзости. И то, и другое нашлось в начале 1980-х годов в районе залива Сан-Франциско, в Северной Калифорнии.

Алан Уилсон, австралийский биохимик, работал в Калифорнийском университете над методами эволюционного анализа с использованием молекулярной биологии — нового научного направления, сфокусированного на изучении ДНК и белков. Используя методы Цукеркандля и Полинга, он и его студенты применили молекулярные подходы для установления времени расхождения человека и человекообразных обезьян, а также расшифровали некоторые сложные детали сложного процесса, как естественный отбор приспосабливает организм к окружающей среде через изменение белков. Уилсон был новаторски мыслящим человеком и с воодушевлением воспринял методы молекулярной биологии.

Одна из проблем, с которой столкнулись молекулярные биологи при изучении последовательностей ДНК, была связана с дублированием заключенной в ней информации.

В каждой клетке нашего организма то, что мы называем нашим геномом — то есть полная последовательность ДНК, кодирующая все белки нашего тела, а также большое количество другой ДНК, функция которой нам неизвестна, — действительно существует в двух копиях.

ДНК упакована в аккуратную линейную структуру, называемую хромосомой — у нас их 23 пары. Хромосомы находятся в клеточной структуре под названием ядро. Одной из главных особенностей нашего генома является его поразительная упорядоченность — подобно тому, как одни компьютерные папки находятся внутри других папок, а те — в следующих и так далее. Человеческий геном состоит из 3 000 000 000 (трех миллиардов) строительных блоков, называемых нуклеотидами (их четыре вида — А, Ц, Г и Т), и нам необходимо каким-то образом получать заключенную в нем информацию в целости и сохранности. Вот почему мы имеем хромосомы, и вот почему они хранятся в ядре, отдельно от остальных частей клетки.

Причина, по которой мы имеем по две копии каждой хромосомы, более сложна, но сводится к вопросу пола. При оплодотворении сперматозоидом яйцеклетки суть происходящего в том, что часть отцовского и часть материнского геномов объединяются в пропорции 50:50, создавая геном ребенка. Говоря биологическим языком, одна из целей существования полов — создание новых геномов. Возникают новые комбинации, и не только в момент оплодотворения при смешивании отцовского и материнского геномов в соотношении 50:50, но даже раньше, когда формируются сами сперматозоиды и яйцеклетки.

Это предшествующая оплодотворению перетасовка ДНК, называемая генетической рекомбинацией, возможна благодаря линейной природе хромосом — хромосомы относительно легко ломаются посередине и обмениваются частями со своей парой, формируя новые химерные хромосомы. Причина, по которой это происходит, как и в случае смешивания материнской и отцовской ДНК, заключается в том, что это, говоря эволюционным языком, хороший способ создать разнообразие в каждом поколении. Если изменится окружающая среда, следующие генерации ваших потомков будут готовы отреагировать на это.

«Но подождите, — скажете вы, — да разве эти сломанные и соединенные вновь хромосомы не такие, какими были прежние? Предполагалось, что они должны быть копиями!» Дело в том, что они не точные копии друг друга, а имеют отличия во многих местах по всей длине. Это копии копий, сделанные недобросовестным копировальным аппаратом, постоянно допускающим некоторое количество случайных ошибок при копировании хромосом. Эти ошибки и есть мутации, о которых мы уже упоминали ранее, а различия между парными хромосомами и есть полиморфизмы. Полиморфизмы обнаруживаются приблизительно через каждые 1000 нуклеотидов хромосомы. Таким образом, когда происходит рекомбинация, новые хромосомы отличаются от родительских.

Эволюционный смысл рекомбинации заключается в том, чтобы разрушить наборы полиморфизмов, соединенных друг с другом на одном участке ДНК. И хотя этот механизм, создающий разнообразие, в эволюционном плане отличная штука, он очень усложняет жизнь молекулярным биологам, желающим прочитать книгу об истории человеческого генома.

Рекомбинация позволяет каждому полиморфизму на хромосоме вести себя независимо от других. Со временем полиморфизмы рекомбинируют много раз, и после сотен или тысяч поколений тип полиморфизмов, существовавший у общего предка, полностью утрачивается.

Хромосомы потомков полностью перетасованы, и от первоначальной «колоды» не остается и следа. И это плохо для эволюционных исследований, так как, не имея возможности сказать что-либо о предке, мы не можем применять к полиморфизмам принцип «бритвы Оккама» и, следовательно, не представляем, сколько изменений претерпели в действительности перетасованные хромосомы. В настоящее время все наши расчеты молекулярных часов базируются на скорости появления новых полиморфизмов посредством мутаций. Из-за рекомбинации кажется, будто произошли мутации, в то время как их на самом деле не было, и из-за этого мы можем переоценить время, прошедшее с момента отделения от общего предка.

В начале 1980-х годов Уилсона и некоторых других генетиков посетила научная догадка, что если взглянуть на маленькие клеточные структуры, называемые митохондриями, то можно найти способ перехитрить перетасовку хромосом. Интересно, что митохондрия имеет свой собственный геном, и кроме ядра это единственная клеточная структура, у которой он есть. Дело в том, что по существу это эволюционный след, оставшийся с того времени, когда миллиарды лет назад образовались сложные клетки.

Митохондрия — это то, что осталось от древней бактерии, проглоченной одним из наших одноклеточных предшественников. Позднее она оказалась пригодной для генерирования энергии в клетке, и теперь служит в качестве внутриклеточной силовой станции, хотя и начала свою жизнь как паразит. К счастью, митохондриальный геном существует всего в одной копии (как и бактериальный геном), а это означает, что он не может рекомбинировать.

Кроме того, оказывается, что вместо одного полиморфизма приблизительно на 1000 нуклеотидов, он имеет один на 100. Чтобы провести эволюционное сравнение, мы хотели бы иметь в распоряжении столько полиморфизмов, сколько возможно, так как каждый полиморфизм увеличивает нашу способность различать индивидуумов. Вдумайтесь: если бы мы взяли только один полиморфизм с двумя различающимися формами А и Б, мы могли бы рассортировать всех на две группы — вариант А и вариант Б. С другой стороны, если взять 10 полиморфизмов, каждый из которых имеет два варианта, можно добиться лучшей разрешающей способности, так как вероятность того, что множество индивидуумов будет иметь одинаковый набор вариантов, намного меньше. Другими словами, чем больше полиморфизмов мы имеем, тем выше наши шансы сделать правильные выводы о родственных отношениях между исследуемыми людьми. Поскольку полиморфизмов митохондриальной ДНК (мтДНК) в десять раз больше, чем в остальной части нашего генома, к ней стоит приглядеться получше.

Ребекка Канн в рамках работы над своей диссертацией в лаборатории Уилсона начала исследование изменчивости мтДНК людей из разных уголков Земли. Команда ученых из Университета Беркли преодолевала огромные расстояния, чтобы собрать образцы человеческой плаценты (являющейся богатым источником мтДНК) в разных популяциях — европейской, новогвинейской, коренной американской и других. Их целью было оценить характер изменчивости всего человеческого вида, чтобы делать выводы о происхождении челочка. То, что они обнаружили, было поразительно.

Начальные исследования человеческого митохондриального разнообразия Канн с коллегами опубликовали в 1987 году. Это был первый случай, когда человеческий полиморфизм ДНК был проанализирован методами экономии для установления общего предка и датировки. В аннотации к статье они сформулировали основные результаты коротко и ясно: «Все исследованные митохондриальные ДНК восходят к одной женщине, жившей предположительно 200 000 лет назад в Африке». Это открытие стало большой новостью, а бульварные газеты назвали эту женщину митохондриальной Евой — нашей прародительницей. Однако самым неожиданным было то, что в райском саду она была не единственной Евой — лишь самой удачливой.

Анализ, проведенный Канн и ее коллегами, заключал в себе ответ на вопрос, как последовательности мтДНК были связаны между собой. В своей статье они исходили из предположения, что если последовательности двух мтДНК имеют одинаковую мутацию в полиморфном сайте (скажем, Ц в позиции, где может быть либо Ц либо Т), то они имеют общего предка. Построив схему из 147 последовательностей мтДНК, они смогли сделать вывод о степени связанности индивидуумов, у которых были взяты образцы мтДНК. Это был утомительный процесс, потребовавший много времени на компьютерный анализ данных.

При этом наибольшая дивергенция последовательностей мтДНК (число различий) была обнаружена среди африканцев, а это показывает, что процесс дивергенции у них шел дольше. Другими словами, африканцы — самая древняя группа людей на Земле, и это означает, что наш вид возник в Африке.

Рисунок 2. Доказательство того, что люди современного типа возникли в Африке — самое глубокое расщепление в генеалогии мтДНК («Ева») находится между последовательностями мтДНК африканцев.

Это показывает, что они накапливали эволюционные изменения дольше Метод экономии, использованный Канн, Стоункингом и Уилсоном в анализе последовательностей мтДНК, неизбежно приводил к единственному общему предку человека. Для любого участка генома, который не рекомбинирует — в данном случае для митохондриальной ДНК — мы можем определить ту единственную предковую митохондрию, из которых произошли все современные митохондрии. Это все равно что смотреть на расходящиеся круги на воде и определить, куда упал камень.

Эволюционирующие последовательности мтДНК, накапливающие полиморфизмы при передаче от матери к дочери, подобны распространяющимся волнам, а предок — тому месту, куда упал камень. Применяя методы анализа, предложенные Цукеркандлем и Полингом, мы можем «увидеть» того единственного предка, который жил тысячи лет назад и который со временем мутировал, дав все существующее сегодня разнообразие форм. Более того, если мы знаем скорость, с которой возникают мутации, и имеем представление о количестве существующих полиморфизмов, то, собрав образцы человеческой ДНК по всему миру, мы сможем подсчитать, сколько прошло времени с того момента, когда «упал камень», то есть когда жил предок, давший начало всем потомкам, приобретшим по ходу истории мутации полиморфизмы.

Важно, однако, что факт существования единственного предка, давшего начало всему сегодняшнему разнообразию, не означает, что в то время жил лишь один человек. Это значит лишь то, что потомки других людей, живших в то время, вымерли. Представьте себе прованскую деревню XVIII века, в которой живет десять семей. У каждой из них — собственный рецепт приготовления рыбного супа буйабес, но он передается устно только от матери к дочери. Если в семье — только сыновья, рецепт будет утерян. Со временем первоначальное число рецептов постепенно уменьшается, так как не всем семьям посчастливилось иметь девочек. И к нашему времени остался только один рецепт — la bouillabaisse profonde. Почему сохранился только он? По чистой случайности — в других семьях в какой-то момент попросту не было девочек, и их рецепты канули в Лету. Глядя на эту деревню сегодня, мы будем немного разочарованы отсутствием кулинарного разнообразия. Как все они могут есть один и тот же рыбный суп?

Разумеется, в реальном мире ни один рецепт не передается из поколения в поколение не меняясь в соответствии с вкусовыми предпочтениями хозяек. Еще один зубчик чеснока здесь, немного больше тимьяна там — и voila ! — готов новый вариант, передающийся по материнской линии. Со временем эти вариации на тему супа найдут свое отражение в бульонных чашках — но тем не менее исчезновение первоначального рецепта будет продолжаться. Если мы заглянем в такую творческую деревню сегодня, мы увидим значительное разнообразие рецептов, но для них всех благодаря принципу Оккама все еще можно установить единственного общего предшественника XVIII века. Это и есть секрет митохондриальной Евы.

Через несколько лет результаты, полученные в 1987 году Канн и ее коллегами, получили развитие в более подробном анализе, и оба исследования указывали на два важных факта: что человеческое митохондриальное разнообразие сложилось в течение последних 200 000 лет и что камень был брошен в Африке. Так, за очень короткий промежуток времени (по крайней мере, с точки зрения эволюции) люди, покинув Африку, заселили остальной мир. В статистическом анализе этих работ были некоторые технические недостатки, но недавние более обширные исследования митохондриальной ДНК подтвердили и расширили первоначальные выводы. У всех у нас была африканская пра-пра-… -прабабушка, которая жила примерно 150 000 лет назад.

Дарвин в своей книге об эволюции человека «Происхождение человека и половой отбор», написанной в 1871 году, отмечал, что «млекопитающие, живущие в каждом большом регионе мира, связаны близким родством с ископаемыми видами того же региона. Поэтому возможно, что в Африке в прошлом обитали ныне вымершие виды человекообразных обезьян, близкие к горилле или шимпанзе. Поскольку эти два вида стоят ближе всех к человеку, то вероятнее всего наши древние прародители жили на африканском континенте, а не в каком-либо другом месте». В некотором смысле это утверждение невероятно дальновидно, поскольку большинство европейцев XIX века поместили бы Адама и Еву в Европу или Азию. А в каких-то отношениях это вполне тривиально: поскольку обезьяны возникли около 23 млн лет назад в Африке, то, вернувшись в глубь веков в конечном итоге, мы неизбежно наткнемся на наших предков на этом континенте. Ключевой момент — датировка этого события, вот почему эти генетические результаты были настолько революционными.

Антропологи, такие как Карлтон Кун, утверждали, что человеческие расы возникли от обезьяноподобных предков во многих частях света в процессе изолированного видообразования. Эта гипотеза известна как мультирегионализм и продолжает существовать в некоторых антропологических кругах и сегодня. Основная идея заключается в том, что древние гоминидные (человекообразные) виды мигрировали из Африки в течение последних нескольких миллионов лет, обосновавшись вначале в Восточной Азии, и эволюционировали в современных людей in situ, что привело к созданию рас, классифицированных Куном.

Чтобы понять, почему эта теория получила столь широкое признание, мы должны на некоторое время оставить в стороне ДНК и разобраться с древними костями.

Голландская доблесть

Линней назвал наш вид Homo sapiens (что в переводе с латинского означает «человек разумный») из-за нашего уникального хорошо развитого интеллекта. Однако уже в XIX веке было известно о существовании в прошлом других видов гоминид. Например, в 1856 году в долине Неандерталь в Западной Германии был обнаружен череп. В додарвинской Европе его считали останками неправильно сформированного современного человека, но позднее оказалось, что в районе его обнаружения был широко распространен вид древних гоминидов, названный по месту его находки неандертальским человеком. Это был первый научно признанный предок человека, ставший реальным доказательством того, что гоминидная линия развивалась с течением времени. Конец XIX века ознаменовался настоящей гонкой в поисках других «недостающих звеньев» между человеком и обезьяной.

И в 1890 году один врач, работавший на острове Ява на голландскую Ост-Индскую компанию, сорвал джек-пот.

Эжен Дюбуа был одержим идеей эволюции человека, и его пребывание на Дальнем Востоке в качестве врача было на самом деле частью тщательно продуманного плана быть ближе к тому месту, которое он считал колыбелью человечества. Дюбуа родился в 1858 году в Голландии, в городе Эйсден, учился в медицинской школе, где специализировался на анатомии. В 1881 году он был назначен на должность ассистента Амстердамского университета, однако академические порядки и иерархия угнетали его, и в 1887 году он упаковал свои пожитки и убедил жену отправиться с ним на поиски останков гоминидов.

Дюбуа считал ближайшими родственниками человека гиббонов, человекообразных обезьян, обитающих исключительно на островах Индо-Малайского архипелага. Причиной тому были строение их черепа (отсутствие массивного костистого гребешка и более плоская, чем у остальных человекообразных обезьян, лицевая часть черепа) и их способность передвигаться иногда на задних конечностях. Оба эти факта ему казались разумным основанием для поиска «недостающего звена» в Юго-Восточной Азии. Результатами его первых раскопок на Суматре были лишь относительно недавние останки современных людей, орангутанов и гиббонов, но когда он обратил свое внимание на остров Ява, ему улыбнулась удача.

В 1890 году, изучая окаменелости на берегу реки Триниль, в центральной части Явы, Дюбуа нашел верхнюю часть довольно древней черепной коробки. Он посчитал ее останками вымершего вида шимпанзе, известного как антропопитек (Anthropopithecus), хотя в этом трудно было быть уверенным по причине отсутствия для сравнения хорошей анатомической коллекции (все-таки он жил в отдаленном колониальном поселении). Однако найденная в следующем году в этом же районе бедренная кость заставила посмотреть на этот образец в совершенно новом свете. Эта кость определенно принадлежала не лазающим по деревьям шимпанзе, а скорее прямоходящему виду. Расчеты объема найденной черепной коробки, иначе говоря, размера мозга, в сочетании с прямой осанкой заставили Дюбуа коренным образом изменить свое мнение. Он назвал этот новый вид Pithecanthropus erectus, что в переводе с латинского означает «обезьяночеловек прямоходящий». Это и было тем «недостающим звеном», которое все искали.

Основное возражение по поводу открытия Дюбуа (которое оспаривалось в течение следующего десятилетия и на научных конференциях, и в публикациях) заключалось в том, что не было доказано, что и череп, и бедренная кость (а также зуб, который был найден позже в том же месте) принадлежали одной и той же особи. Они были найдены в разное время, и не было известно, извлечены они из одного или из разных слоев почвы.

Последующие находки питекантропа показали, что тринильская бедренная кость скорее всего принадлежала современному человеку. А зуб вполне мог быть зубом какой-нибудь обезьяны. Несмотря на это и на ошибочное утверждение Дюбуа, что найденные останки доказывают происхождение современных людей из Юго-Восточной Азии от гиббоноподобного предка, открытие тринильской черепной коробки было переломным событием в антропологии. Яванский обезьяночеловек несомненно был давно исчезнувшим предком человека, с объемом черепной коробки меньшим, чем у нас, но все же гораздо большим, чем у обезьян. Хотя Дюбуа и ошибался во многих отношениях, эту находку он сделал там, где и рассчитывал.

Поиск других останков гоминидов активизировался в начале XX века, и большая часть раскопок велась в Восточной Азии и Африке. Находки 1920–1930-х годов в Чжоукоудяне (Китай) окаменелостей, похожих на останки питекантропа, показали, что обезьяночеловек Дюбуа был широко распространен по всей Азии. В 1950-х годах было установлено, что чжоукоудяньский Sinanthropus (синантроп, пекинский человек), и Pithecanthropus (питекантроп, яванский человек) принадлежат к одному и тому же некогда широко распространенному, а ныне вымершему виду: Homo erectus. Но самые удивительные находки были сделаны в Африке, и первая из них — Раймондом Дартом в начале 1920-х годов.

В 1922 году Дарт был назначен профессором анатомии Витватерсрандского университета в Южной Африке. Должно быть, это назначение стало ударом для честолюбивого австралийского ученого (работавшего ранее в Великобритании), так как в то время «Вите» (сокращенное название Витватерсрандского университета) в научном плане был сонным царством. Тем не менее он приступил к основанию в недавно открытом университете кафедры анатомии, в частности к созданию коллекции анатомических препаратов. Он просил своих студентов присылать ему материалы, и после того как один из них в карьере Тунг близ Йоханнесбурга нашел окаменелый череп павиана, Дарт понял, что натолкнулся на что-то интересное.

До этого момента большинство окаменелых человеческих останков было найдено в Европе и Азии: неандертальский человек, пекинский человек, яванский человек — все они были обнаружены за пределами Африки. Однако в 1921 году в Северной Родезии (ныне Замбия) был найден череп, похожий на череп неандертальца, и это доказывало, что и в Африке обитали древние гоминиды. Прекрасно осознавая это, Дарт просил владельца карьера Тунг передавать ему все найденные образцы. То, что он нашел в первом ящике, прибывшем летом 1924 года, было, к его великой радости, самой древней из обнаруженных человеческих окаменелостей.

Когда он тщательно снял спрессованный слой мусора, накопившийся в течение тысячелетий в пещере Тунг, то обнаружил уставившееся на него обезьяноподобное лицо. Его небольшие размеры и сохранившиеся молочные зубы говорили о том, что это череп ребенка, а измерение его объема черепной коробки показало, что он был в пределах нормального диапазона для современных человекообразных обезьян — около 500 кубических сантиметров. Но странным в этой находке был размер клыков (гораздо меньше, чем у обезьян) и расположение затылочного отверстия, которое служит каналом для позвоночника при его соединении с черепом — оно было ориентировано вниз, как у современных людей, а не назад, как у обезьян. Обе эти особенности указали Дарту на то, что «младенец Тунг», как окрестили владельца найденного черепа, не был обычной человекообразной обезьяной. В 1925 году в своей статье Дарт утверждал, что этот череп представляет собой останки представителя нового вида, который ходил на задних конечностях и использовал орудия труда. Дарт назвал его Australopithecus africanus (австралопитек африканский, южно-африканская обезьяна). По словам самого Дарта, южно-африканская обезьяна стала «одной из самых значимых находок в истории антропологии». Это первое несомненное доказательство существования в Африке недостающего звена между обезьянами и людьми вызвало мощную волну исследований происхождения человека, которые через несколько десятилетий завершились всеобщим признанием африканского происхождения человечества.

Однако большая часть этой работы была сосредоточена на регионе в нескольких тысяч милях от Тунга, в Восточной Африке.

Африканская Рифтовая долина является частью крупного геологического разлома, сформированного под воздействием огромных тектонических плит, образующих земную кору. Имея длину около 2000 километров, этот разлом тянется из Эритреи на севере до Мозамбика на юге, и его легко определить по расположенному вдоль него ряду озер, таких как Туркана, Виктория, Танганьика и Малави. Этот продольный разлом в последние 20 млн лет был бурлящим котлом, в котором вулканы, озера, горы и реки стремительно возникали и исчезали. По этой причине накопленные в течение миллионов лет геологические слои — почва, вулканический пепел, озерные отложения — то скрывались под новыми наслоениями, то вновь обнажались. И тут можно было обнаружить много интересного — надо было только хорошенько искать.

Луис Лики вырос в Кении. Сын английских миссионеров, выросший в деревне племени кикуйю, он всю свою жизнь провел в поисках ископаемых останков в долинах и руслах рек Рифтовой долины. И в 1959 году в ущелье Олдувай, на севере Танзании, его поиски принесли плоды. Приближался конец сезона полевых работ, выделенные на исследования средства заканчивались, и Луи со своей женой Мэри готовился к возвращению в Найроби.

Однажды вечером на обратном пути в лагерь Мэри наткнулась на череп, оказавшийся на поверхности земли в результате недавнего камнепада. После трех недель кропотливой работы по его извлечению чета Лики вернулась в свою лабораторию, расположенную в Кенийском национальном музее. Детальный анализ этих останков показал, что они принадлежат австралопитеку, найденному в Восточной Африке раньше. Но поразил возраст слоя породы, окружавшей череп, определенный с помощью недавно разработанного радиоизотопного анализа, который применяют для расчета возраста геологических пород и археологических находок по скорости радиоактивного распада. Череп был погребен 1,75 млн лет назад. Это почти вдвое больше времени эволюции человека, принятого большинством ученых. И все же именно это было «недостающим звеном» между обезьяной и человеком.

Научный мир был потрясен и воодушевлен. Значительная финансовая поддержка, полученная Лики и их коллегами после олдувайского открытия, позволили им в течение последующих тридцати лет найти в Рифтовой долине многочисленные останки австралопитеков.

Открытие южного обезьяночеловека в Восточной Африке указало путь к современным людям. Здесь совершенно необходим комментарий: В Олдувайскому ущелье были найдены останки представителя рода Homo, получившего имя Homo habilis, или человек умелый.

Возраст его древнейших костей и орудий труда оценивается как 2,3 млн лет назад. Возраст самых древних из обнаруженных окаменелостей Homo erectus оценивается примерно в 1,8 млн лет, и найдены они были в Восточной Африке (африканский вариант Homo erectus иногда называют Homo ergaster ). Недавние открытия в средневековом городе Дманиси, расположенном на территории Грузии, показывают, что примерно в то же время Homo erectus покинул Африку и достиг Восточной Азии примерно за 100 000 лет. Из этого можно сделать вывод, что все представители вида Homo erectus имели общего предка, жившего в Африке около 2 млн лет назад. Однако согласно данным, полученным в Беркли по митохондриальной ДНК, Ева жила в Африке менее 200 000 лет назад. Как же согласовать эти два результата?

Все дело в расчете времени

Давайте отвлечемся на минутку и рассмотрим дело объективно. Доказательство африканского происхождения Homo erectus нельзя назвать безусловным — мы видим эволюционные «недостающие звенья» исключительно или в первую очередь в Африке. Они образуют непрерывную цепочку предков гоминидов, тянущуюся к недавно обнаруженной шимпанзеподобной обезьяне Ardipithecus, жившей более 5 млн лет назад. Но достаточно ли этого факта, чтобы сделать вывод, что Африка была родиной и нашего вида? Возможно, но ископаемые останки могут вводить в заблуждение. Представьте себе находку прекрасно сохранившегося скелета неандертальца на юго-западе Франции, чей возраст достоверно составляет 40 000 лет, и австралопитека в Африке, жившего 2 млн лет до него. Кто из этих двух вымерших гоминидов, разделенных миллионами лет и тысячами миль, может быть прямым предком современных европейцев? Как ни странно, выбор не очевиден. Как мы увидим далее в этой книге, современные европейцы почти наверняка не являются потомками неандертальцев (что бы вы ни думали о своем коллеге из соседнего офиса), тогда как южная обезьяна, как это ни удивительно, скорее всего и есть наш непосредственный предок. Камни и кости дают нам знания о прошлом, но они не могут рассказать нам о нашей генеалогии — только гены могут сделать это.

Таким образом, ответ на наш вопрос «Как примирить 200 000 и 2 млн лет?» таков:

несмотря на наше с ним сходство, Homo erectus не эволюционировал в современного Homo sapiens в отдаленных уголках Земли параллельно и независимо. Кун был неправ. Из митохондриальных данных скорее напрашивается вывод о том, что люди современного типа возникли в Африке совсем недавно, а затем заселили остальной мир, сменив при этом наших двоюродных братьев — древних гоминидов. Это безжалостная игра, и только победители оставляют генетический след. К сожалению, Homo erectus, похоже, проиграл.

Как мы увидим далее, другие генетические данные подтверждают результаты, полученные по митохондриальной ДНК, и идею, что корень человеческого генеалогического дерева, то есть наш самый недавний общий предок, возраст которого нескольких сотен тысяч лет, находится в Африке. Согласно имеющимся генетическим данным наибольшее количество полиморфизмов обнаружено именно в Африке — на этом континенте вариабельность гораздо выше, чем где-либо еще. Образцы ДНК, принадлежащие максимально разошедшимся генетическим линиям, вы с большей вероятностью найдете в пределах одной африканской деревни, чем в остальной части земного шара. Большинство генетических полиморфизмов, найденных у нашего вида, находятся исключительно у африканцев — европейцы, азиаты и индейцы имеют лишь малую долю того чрезвычайного разнообразия, которое можно найти в любой африканской деревне.

Почему разнообразие указывает на больший возраст? Вспомним нашу гипотетическую прованскую деревню: почему рецепт супа буйабес менялся? Потому что в каждом поколении дочь решает немного улучшить его вкус. Со временем эти мелкие коррективы ведут к чрезвычайному разнообразию на деревенских кухнях. И что важно, чем дольше накапливаются изменения, тем разнообразнее совокупная кухня. Это как часы, тикающие в единицах розмарина и тимьяна — чем дольше тикают, тем больше различий мы видим. Это то же самое явление, которое Эмиль Цукеркандль обнаружил при изучении белков — большее количество времени равносильно большему количеству изменений. Таким образом, когда в одной из популяций мы видим большее генетическое разнообразие, мы можем сделать вывод о том, что эта популяция старше — и это делает африканскую популяцию самой древней.

Но действительно ли размещение корня нашего генеалогического дерева в Африке означает, что Кун был прав, полагая, что в эволюционном плане африканцы застыли в неком предковом переходном состоянии? Конечно, нет — все ветви генеалогического дерева изменяются с одинаковой скоростью как внутри, так и за пределами Африки. Следовательно, производные генетические линии существуют на каждом континенте. Вот почему мы видим большее разнообразие в Африке — каждая ветвь продолжает развиваться, накапливая дополнительные изменения. Одним из интересных следствий существования одного общего предка является то, что каждая линия потомков продолжает меняться с одной и той же скоростью, и поэтому все эти потомственные линии имеют один и тот же возраст. Время, отделяющее мою митохондриальную ДНК от ДНК Евы, точно такое же, как у африканского пастуха, тайского лодочника или бразильского охотника из племени яномами — все мы недавние потомки одной женщины, которая жила в Африке менее 150 000 лет назад.

Этот результат вызывает вопрос, где именно жила митохондриальная Ева, в каком уголке Африки был митохондриальный «Эдем»? В известном смысле это ложный посыл, так как мы знаем, что в то время по всей Африке жило множество женщин. Но мы можем переформулировать вопрос: какие африканские популяции сохраняют самые отчетливые следы наших генетических предков? Хотя разнообразие в Африке изучено отнюдь не исчерпывающе, картина такова, что древнейшие генетические линии находятся среди людей, живущих в Восточной и Южной Африке. Из этого мы можем сделать вывод, что эти популяции сохранили наибольшую митохондриальную связь с Евой, в то время как остальные по дороге потеряли некоторые из первоначальных генетических сигналов. Мы продолжим наши поиски Эдема в следующей главе, используя в качестве гида Адама, или, точнее сказать «Y-хромосомного Адама».

Супруг Евы Женщина без мужчины все равно что рыба без велосипеда.

Глория Стейнем13 В предыдущей главе мы познакомились с Евой — женским предком всех ныне живущих людей, которая жила 150 000 лет назад. Беря за основу популяции, у которых сохранились не вызывающие сомнения генетические сигналы от нашей далекой бабушки, мы начинаем поиск местоположения Эдема. Но прежде чем мы двинемся дальше, необходимо пояснить, в чем заключается уникальность Евы. Она представляет собой корень митохондриального генеалогического дерева, вследствие чего все живущие на Земле имеют общую историю по материнской линии. Однако это не означает, что все части нашей ДНК поведают нам одно и то же. Вследствие половой рекомбинации наш геном состоит из большого числа блоков, каждый из которых эволюционировал чаще всего независимо от других. Возможно, один участок ДНК берет свое начало в Индонезии, тогда как другой начал свое странствие в Мексике. Действительно ли линия Евы единственная, подходящая для выяснения маршрута путешествия нашего вида за пределы Африки?

Ответ таков: остальная часть нашего генома демонстрирует то же, что и мтДНК, хотя и имеет меньшую разрешающую способность. Результаты исследования полиморфизма гена, кодирующего бета-глобин (компонент крови, переносящий кислород), гена CD4 (который кодирует белок-регулятор иммунной системы) и одного из участков 21-й хромосомы показывают, что африканские популяции гораздо более разнообразны, чем популяции, проживающие за пределами Африки, и свидетельствуют о том, что возраст нашего общего африканского предка существенно меньше 2 млн лет. Но проблема при использовании подобных маркеров (кодируемых 22 парами хромосом, составляющих основную часть нашего генома) состоит в том, что заключенная в них информация со временем перетасовывается. Чем дальше друг от друга находятся полиморфизмы, тем больше вероятность того, что они перетасованы. А так как перетасовка скрывает исторические сигналы, большая часть нашего генома не очень-то пригодна для отслеживания человеческих миграций.

Однако существует одна разновидность ДНК, которая, как недавно выяснилось, служит бесценным инструментом для получения информации о человеческой истории. Она дала нам гораздо больше данных, чем мы когда-либо рассчитывали иметь о том, какими дорогами странствовали наши предки. Это мужской эквивалент мтДНК, передающийся только от отца к сыну. По этой причине он характеризует исключительно мужскую линию и является аналогом мтДНК, характеризующей женскую линию человечества. Это patrimoine 14 нашей прованской деревни, и подробности исчезновения рецепта супа или увеличения его вариантов применимы и к этой части ДНК. Это Y-хромосома.

«Погодите минутку, — скажете вы, — а что делать со всей этой тарабарщиной о материнской и отцовской линии? Я думал, что сама идея полового размножения заключалась в смешивании при зачатии ребенка материнского и отцовского геномов в соотношении 50:50. Зачем нам эти странности, нарушающие правила?» Что касается митохондриальной ДНК, ответ прост: на самом деле она не то, что мы понимаем под геномом человека, а представляет собой эволюционный след того времени, когда она, митохондрия, была бактерией-паразитом (или бактерией-симбионтом), живущим в неродственных клетках.

История же с Y-хромосомой немного сложнее.

Одна из странных особенностей полового размножения заключается в том, что 13 Глория Стейнем (род. 1934) — американская журналистка, писательница, феминистка. — Прим. пер.

14 Наследство по линии отца. — Прим. пер.

хромосомы, определяющие наш пол — так называемые половые хромосомы — исключение из правила полового смешивания в соотношении 50:50. Принцип двойного набора наших геномов, когда каждая хромосома имеет две копии, нарушается, когда мы добираемся до этих хромосом. Это следствие способа, которым детерминируется пол у большинства животных, а именно — с помощью несоответствующих друг другу половых хромосом. В случае млекопитающих несоответствие половых хромосом характерно для самца, у которого одна X- и одна Y-хромосома. У самок Х-хромосома присутствует в двух экземплярах, как и другие хромосомы, что делает возможной нормальную рекомбинацию. А у мужчин Y-хромосома соответствует Х-хромосоме только в коротких участках на концах, которые служат для правильного расположения половых хромосом во время деления клетки.

Остальная часть Y-хромосомы, известная как нерекомбинирующая часть, почти полностью не имеет соответствия в Х-хромосоме. Таким образом, Y-хромосома не имеет парной хромосомы, с которой могла бы рекомбинировать, и действительно не делает этого. Она передается без перетасовки от одного поколения к другому, так же, как и митохондриальная ДНК.

Для популяционных генетиков Y-хромосома стала весьма полезным инструментом в изучении человеческого разнообразия. Одна из причин заключается в том, что в отличие от мтДНК, имеющей длину приблизительно 16 000 нуклеотидов, размер Y-хромосомы огромен — около 50 млн нуклеотидов. Поэтому она имеет очень много участков, в которых в прошлом могли произойти мутации. Как мы видели в предыдущей главе, большее количество полиморфных участков дают нам лучшее разрешение. Если бы у нас был в распоряжении только полиморфизм Ландштейнера по группе крови, все мы были бы разделены на четыре категории: А, В, АВ и О. Иными словами, панорама возможных полиморфизмов для Y-хромосомы гораздо обширнее. И что очень важно, из-за отсутствия рекомбинации мы можем сделать вывод о том порядке, в котором на Y-хромосоме возникли мутации, как и в случае мтДНК. Без этой особенности мы не могли бы использовать методы Цукеркандля и Полинга для установления родословной, и «бритва Оккама» не смогла бы помочь нам в установлении наших предков.

Как Y-хромосоме удается существовать без рекомбинации? Разве это не противоречит идее о том, что мы должны создать разнообразие, чтобы в случае необходимости реагировать на изменения окружающей среды? Вкратце ответ таков: отсутствие рекомбинации почти наверняка имеет отрицательные эволюционные последствия и является одной из причин малого количества функциональных генов, найденных в Y-хромосоме.

Количество активных генов значительно варьирует в различных частях генома. В митохондрии, например, их тридцать семь. Общее число генов в ядерном геноме около 30 000, в среднем примерно 1500 на каждую хромосому. Большинство из тысяч генов, которые могли быть обнаружены у бактериальных предков митохондрий, было утрачено за последние несколько сотен миллионов лет, когда митохондрии стали вести паразитический образ жизни, отказавшись от независимости ради комфортной жизни внутри другой клетки.

Некоторые из этих генов фактически встроены в ядерную ДНК, что ставит нас в странное положение: получается, что в нашем геноме имеются фрагменты, унаследованные от бактерий. Таким образом, в случае митохондриальной ДНК дело выглядит так, словно на нее оказывалось давление для того, чтобы она потеряла свои гены, перенеся важнейшие из них в ядро, где рекомбинация может держать их в форме для эволюционного забега.

Мы видим ту же схему утраты генов и в Y-хромосоме. Хотя в среднем человеческая хромосома имеет примерно 1500 активных генов, в Y-хромосоме был найден только двадцать один ген. Некоторые из них находятся в нескольких тандемных копиях — как если бы копировальный аппарат стало заедать, что в определенный момент в прошлом привело к дублированию гена. Такие сдвоенные гены рассматриваются как один. Любопытно, что каждый из двадцати одного гена Y-хромосомы участвует в создании своего рода «мужественности». В частности ген, известный под названием SRY (Sex-determining Region of the Y, — «участок Y-хромосомы, обусловливающий пол»), служит главным переключателем при создании мужчины из недифференцированного эмбриона. Остальные имеют вторичные функции, заставляющие мужчин выглядеть (и действовать), как положено мужчинам. Однако большая часть ДНК, составляющая Y-хромосому, лишена какой-либо явной функции. Это так называемая «мусорная ДНК»: она передается от одного поколения к другому, не неся никакой практической пользы. Но хотя она, возможно, и биологический мусор, для популяционных генетиков это золотая жила.

Как мы видели ранее, человеческое разнообразие можно изучать, рассматривая только различия. Язык популяционной генетики записан в полиморфизмах, носителями которых являемся все мы. Эти различия определяют уникальность каждого из нас: если у вас нет близнеца, то никакой другой человек в мире не имеет такого же типа генетических полиморфизмов. Тип полиморфизмов представляет собой «отпечатки пальцев» на уровне ДНК (ДНК-фингерпринт), используемые, например, для идентификации преступников.

Применительно к Y-хромосоме он позволяет проследить прошлое мужской линии человеческого рода, от сына к отцу, к деду и так далее. В конце концов, он позволяет нам путешествовать назад во времени, от ДНК любого живущего сегодня мужчины к нашему первому мужскому предку — Y-хромосомному Адаму. Но как ДНК-фингерпринт связывает между собой неродственных друг другу мужчин в региональные типы? Действительно ли каждый мужчина может проследить свою собственную уникальную линию Y-хромосомы до такого вот генетического Адама?

Ответ на этот вопрос — нет, все не так просто. Дело в том, что мы не так уж неродственны друг другу, как думаем. Представьте себе ситуацию, характерную для большей части нашего генома — участков ДНК, которые не передались нам исключительно от матери или только от отца. Поскольку мы наследуем половину ДНК от каждого из родителей, структура ее полиморфизмов может быть использована для установления отцовства, так как она связывает нас и с нашей матерью, и с нашим отцом. Если в суде будет доказано, что моя ДНК на 50 % соответствует ДНК ребенка, которого я никогда не видел, то вполне вероятно, что придется многие годы платить алименты на этого ребенка — вероятность того, что это совпадение случайно, чрезвычайно мала. Таким образом, полиморфизмы идентифицируют и нас, и наших родителей как часть уникальной генеалогической ветви. Любая другая генеалогическая ветвь проживет свою историю, и значит, приобретет иной набор полиморфизмов.

Но углубляясь в прошлое и начиная думать о своих бабушках и дедушках, а потом их бабушках и дедушках и так далее, мы теряем часть этого сигнала в каждом поколении. Я на 50 % соответствую своему отцу, но только на 25 % — деду, и лишь на 6 % — его деду. Это происходит потому, что, перемещаясь назад по времени, мы приобретаем новых предков в каждом поколении, и они начинают накапливаться довольно быстро. У каждого из моих родителей было двое родителей, и у каждого из них — двое родителей, и так далее. Генетик Кеннет Кидд из Йельского университета указал на то, что если число наших предков удваивается в каждом пропоколении (примерно каждые двадцать пять лет), то обернувшись на 500 лет назад, каждый из нас увидит более миллиона своих предков. Если мы вернемся к моменту вторжения в Англию норманнов, произошедшее около тысячи лет назад, наш расчет покажет, что мы должны были иметь более 1 трлн (1 000 000 000 000) предков — гораздо больше, чем общее число людей, существовавших в целом в истории человечества.

Так в чем же дело? Ошибка в наших расчетах?

И да, и нет. С математикой тут, безусловно, все правильно — мощь экспоненциального роста была известна, по крайней мере, со времен древних греков, и все мы знакомы с выражением «размножаются, как кролики». Ошибка не в вычислениях, а в предположении, что все люди из нашей родословной были не родственны друг другу. Очевидно, что это не так, иначе мы не могли бы проводить количественную оценку. Здесь имеет место эффект умножения на число, меньше двух в каждом поколении — в действительности для большинства людей это число довольно близко к единице. И причину тому можно обнаружить, понаблюдав за птицами.

Вода, вода везде… Сэмюэль Тэйлор Кольридж, поэт-романтик, неудавшийся классицист и любитель опиума, 1797–1798 годы провел в маленькой деревне Дорсет. В промежутках между бодрыми прогулками по холмам и длительными дискуссиями со своим соседом, Уильямом Вордсвортом, у Кольриджа случались приступы литературной активности, которые привели к созданию двух великих произведений: «Кубла хан» и «Поэма о старом моряке». Первое из них — созданное им в полубессознательном состоянии опиумной грезы, чтобы лучше вообразить себе «величественный храм удовольствия», выдающееся по своей образности литературное творение. Второе произведение, написанное в более трезвый период его жизни, повествует о злоключениях корабля в Южных морях. В этом стихотворении моряк убивает альбатроса, тем самым грубо нарушив один из неписаных морских законов, и весь экипаж вынужден страдать от последствий. Все заканчивается штилем под палящим солнцем, корабль окружен гниющим морем: «вода, вода везде, и нет ни капли для питья». Моряк выжил в этом испытании, но команде не так повезло, она стала жертвой корабля Смерти. В качестве епитимьи моряк проводит остаток жизни бродягой в проповедях об опасностях разрушения окружающей среды.

Через всю «Поэму о старом моряке» проходит образ альбатроса — символа удачи. Но почему считается, что эта птица приносит удачу? В общем-то, в результате неправильной интерпретации. Моряки проводили многие недели в море, не видя земли и мечтая о возвращении в порт. Часто одним из первых признаков того, что они скоро достигнут суши, были птицы. Они, подобно увиденному Ноем голубю с веткой оливы, указывали на то, что близко должна быть земля. Альбатрос, одна из самых крупных птиц на планете (размах крыльев некоторых особей составляет более 3,5 метра), был главным признаком близости суши. Вот только загвоздка в том, что альбатрос — это единственная птица, проводящая большую часть своей жизни в море. Некоторые из этих птиц более двух лет проводят в странствиях над открытым океаном, пролетая тысячи километров, и даже спят в полете.

Таким образом, сочтя, что видят Ноева голубя, моряки в действительности были жестоко обмануты этим странствующим гигантом.

Если вы проводите жизнь, летая над океаном, будучи представителем наземного вида, пусть даже такого приспособленного к полету, как альбатрос, ваша проблема в том, что все равно придется возвращаться на землю, чтобы оставить потомство. Альбатрос нашел характерное только для него решение этой проблемы, представляющее собой удивительный факт из жизни животных. Несмотря на странствующий образ жизни, и ее продолжительность более пятидесяти лет, альбатрос всегда возвращается на один и тот же остров для спаривания. Он выбирает себе пару на всю жизнь, и его партнер тоже возвращается на тот же остров, где, встретившись, они выводят одного птенца, деля родительские обязанности поровну. Через несколько месяцев, когда юный альбатрос готов к самостоятельной жизни, его родители, попрощавшись и отметив в своих ежедневниках дату следующей встречи, направляются обратно в море.

Эволюционные последствия неизменного возвращения на один и тот же остров состоят в том, что это не только способствует видообразованию на островах — со временем на каждом острове образуются свои виды альбатросов, — но и приводит к однородности популяции птиц, гнездящихся на каждом конкретном острове. Когда молодые альбатросы, повзрослев, в первый раз собираются на острове, где они родились, самцы исполняют ритуальный брачный танец, чтобы произвести впечатление на самок. А те выбирают себе партнера, не обращая внимания на то, с какой части острова он родом. Если вы, будучи альбатросом, прилетели на остров в нужное время (естественный отбор в данном случае не благосклонен к запоздавшим), есть шанс, что вам повезет.

Такие виды, как альбатрос, называются панмиктическими. Это означает, что каждый индивидуум имеет возможность спариваться с любым другим индивидуумом своего вида.

Хотя альбатрос в течение своей жизни может летать над значительной частью мирового океана, он нигде, кроме своего родного острова, не пускает корни. У людей все не так. Если мы куда-то переезжаем, то стремимся вступать в брак с человеком, живущим в этом новом месте. Если мы на карте обозначим места рождения супругов, то увидим, что до недавнего времени — последние лет сто или около того — расстояние между ними было довольно небольшим. Моя жена и я родились настолько далеко друг от друга, насколько можно себе представить — в Атланте, штат Джорджия и в Гонконге. Несколько поколений назад это было бы неслыханным. В то время она закончила бы свои дни с кем-либо, живущим на Коулуне или Мид-Левелсе15, а я бы женился на красавице из какого-нибудь южного штата.

Обычай сочетаться браком по месту жительства приводит к тому, что люди, живущие в одном и том же месте, со временем становятся все более похожими друг на друга и все более отличающимися от жителей окрестностей. Если бы вы встретили своего троюродного кузена или кузину, распознали бы вы в этом человеке родственника? А если бы не распознали, понравились друг другу и родили ребенка, что было бы? Тогда ваши сын или дочь имели бы родителей, чьи геномы имели бы часть общих генов. И генетика совершенно справедливо объявила бы, что у вашего потомка чуть меньше двух родителей, она имела бы в виду двух несвязанных или неродственных родителей… Это означает, что множитель в нашем расчете количества предков был бы меньше двух, и это дает нам разгадку нашей математической загадки. Поскольку исторически сложилось так, что чаще всего люди выбирали себе супругов среди соседей, они неизбежно коротали свой век с родственниками, хотя и дальними. В результате люди, живущие в одном и том же регионе, достаточно похожи друг на друга.

И конечно, в некоторых регионах степень родства между людьми достаточно высока, так как браки с двоюродными братьями и сестрами довольно распространены. Но даже если степень родства невысока, со временем небольшая степень инбридинга, имевшая место во всех традиционных обществах, приводит к частоте полиморфизмов, характерной именно для данного региона. Таким образом, подобно тому, как по уникальному характеру ваших полиморфизмов можно установить ваших родителей, так и целые народы несут генетический сигнал о своем географическом происхождении. Эти сигналы, которые мы, как популяционные генетики, изучаем, являются отражением не только видового единства наших общих предков, генетических Адама и Евы, но и признаком «региональных общностей», из которых, подобно лоскутному одеялу, состоит современное человечество.

Как мы увидели из результатов исследований Дика Левонтина, эти сигналы довольно слабы, но они есть. Весь фокус в том, чтобы найти полиморфизмы, которые объединяют нас в региональные группы, а для этого нам нужно провести немного больше времени в лаборатории.

…ни капли для питья Поняв, что дивергирующие молекулы могут служить эволюционными часами, позволяющими взглянуть в прошлое и увидеть нашего общего предка, Цукеркандль и Полинг дали нам ключ к разгадке данных о митохондриальной ДНК и помогли сделать выводы относительно Евы. А поскольку Y-хромосома тоже свободна от рекомбинации, это же относится и к ней. Следуя путем, заданным полиморфизмами Y-хромосомы, мы можем легко и быстро добраться и до Адама, и все, что для этого нам нужно — полиморфизмы. И здесь Y-хромосома имеет козырь, потому что до недавнего времени казалось, что полиморфизмов у нее не так уж много.

В 1994 году Роб Дорит, Хироси Акаси и Уолтер Гилберт (тот самый человек, который в 1970-х годах создал метод секвенирования ДНК) в престижном научном журнале Science 15 Районы Гонконга. — Прим. пер.

опубликовали необычную статью. Странность состояла не в том, что они обнаружили, а в том, чего не нашли. Статья под названием «Отсутствие полиморфизма в локусе ZFY человеческой Y-хромосомы» описывала результаты проведенного в рамках целенаправленного поиска полиморфизмов на конкретном участке Y-хромосомы тридцати восьми мужчин из разных стран мира. Хотя несколько полиморфизмов Y-хромосомы и было установлено — впервые их открыли Мириам Касанова и Жерар Люкотт в 1985 году независимо друг от друга, — их было гораздо меньше, чем в любой другой хромосоме.

Удивительным результатом исследования Дорит и его коллег было то, что в изученном участке Y-хромосом не было найдено никаких различий. Не было обнаружено ни одного изменения в последовательности ДНК, что подразумевает, будто все мужчины произошли от общего предка совсем недавно. Но поскольку не было обнаружено изменений, нельзя было и сказать, когда именно он жил. Было похоже на то, что все эти мужчины имели одного отца — этакого Казанову, который сеял свое семя по всему миру. Однако из-за относительно небольшого размера изученного фрагмента ДНК — около 700 нуклеотидов — и небольшого числа исследованных мужчин, была вероятность, что ученым просто не повезло, и они выбрали участок ДНК, в котором эти конкретные Y-хромосомы не менялись. По этой причине оценка времени жизни ближайшего общего предка мужчин — иными словами, Y-хромосомного Адама — была между 0 и 800 000 лет назад. Это не дало ничего нового для понимания происхождения и миграции человека, но послужило сдерживающим фактором для исследователей, которые хотели изучать популяционную генетику по Y-хромосоме.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
Похожие работы:

«Руководство по эксплуатации Xperia™ Z3+ E6553 Содержание Начало работы О руководстве по эксплуатации Обзор Защита экрана Сборка Первое включение устройства Зачем нужен аккаунт Google™? Зар...»

«международное резюме Сексуальное насилие в тюрьме: Глобальный кризис прав человека Сексуальное насилие в тюрьме это глобальный кризис человеческих прав. Во многих случаях, насильниками являются сами работники тюрем люди, несущие ответственность за безопасность заключе...»

«Электронный журнал "Труды МАИ". Выпуск № 45 www.mai.ru/science/trudy/ УДК 621.313 Высокооборотный генератор на электромагнитных подшипниках для энергетических установок космического назначения В.В Магин, В.АКлабуков, А.В Рогоза. Аннотация В настоящей работе представлена проработка и...»

«АЗАСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫ КОДЕКСІ КОДЕКС РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН УГОЛОВНЫЙ КОДЕКС РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОГЛАВЛЕНИЕ ОБЩАЯ ЧАСТЬ РАЗДЕЛ 1. УГОЛОВНЫЙ ЗАКОН Статья 1. Уголовное законодательство Республики Казахстан Статья 2. Задачи Уголовного кодекса Статья 3. Разъяснение некоторых понятий, содержащихся в наст...»

«#RAIF: Daily Focus Review. Analysis. Ideas. Facts.    5 июня 2015 г. Мировые рынки Небольшое затишье после бури После сильного роста доходностей безрисковых активов вчера произошло некоторое восстановление котировок: 10летние UST и BUNDS...»

«Лекция 5. Тема 7. Архитектурно-планировочные и технологические требования к общественным зданиям различного назначения 7.1 Музейные здания С начала XX века распространились две идеи организации пространства музейных зданий – радиальная и...»

«Возрастные нормы психического развития детей от рождения до семи лет Большинство трудностей в общении с ребенком и в его воспитании возникают у родителей по причине родительской некомпетентности или недостаточной осведомленности о возрастных периодах и нормах...»

«Промысловые природные ресурсы в Арктических улусах Якутии. Соловьев Ф.П., Соловьев Т.П., Филиппов А.Н. Технологический институт СВФУ им.М.К.Аммосова Якутск, Россия В современном геополитическом балансе природные, гуманитарные и информационные ресурсы северной части...»

«ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПЛЕНУМА ВЕРХОВНОГО СУДА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ № 36 г. Москва 27 сентября 2016 г. О некоторых вопросах применения судами Кодекса административного судопроизводства Российской Федерации В целях обеспечения единства практики применения судами общей юрисдикции законодательства об административном судопроизводстве...»

«Социологическое наследие: документы, публикации © 1990 г. П. А. ФЛОРЕНСКИЙ ИМЕНА* XVII Здесь собственно не место обсуждать соотношение этих именных категорий и отношение к категориям других родов, поскольку наши соображения...»

«Акционерное общество Банк конверсии "Снежинский" (Банк "Снежинский" АО). Заявление-анкета на получение потребительского кредита. I. Запрашиваемый потребительский кредит. Сумма Срок (в месяцах)_ Целевое испо...»

«СТРУКТУРА МАГИИ том II Джон Гриндер и Ричард Бендлер http://codenlp.ru/ Изучайте НЛП вместе с нами http://codenlp.ru/ Изучайте НЛП вместе с нами То Leslie Cameron one of the world's most creative family therapists and to Steve Gilligan one of the world's most effective hypnotists with our...»

«УДК 800 Созаев Азамат Борисович доцент кафедры начального и дошкольного образования Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова azamat-s@list.ru Azamat B. Sozaev assistant professor of elementary and early childhood education Kabardino-Balkaria State University named after H.M. Berbekov azamat-s@list.ru ФОН...»

«УДК 67.02 КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТУПИЦЫ Шадрина А. А., Яблонская О. В., научный руководитель канд. техн. наук Кулешов В. И. Сибирский федеральный университет Конструкторско-технологическая подготовка производства (КТПП) представляет собой сложнейший комплекс взаимосвязанных процессов,...»

«Гибридный тестовый монитор Руководство пользователя Характеристики  ACE-LFC07HD 7-дюймовый LCD-монитор с высоким разрешением Входной сигнал HD-SDI (3G)/HDMI (Full HD) Низкое энергопотребление/Светодиодная подсветка Коаксиальная связь/Дистанционное управление Меры предосторожности Обращайтесь с устройством бережно. В противном случа...»

«Paraense W.L. 1956. A genetic approach to the systematics of planorbid molluscs // Evolution 10: 403-407. Paraense W.L., Deslandes N. 1955. Reproductive isolation between Australorbis glabratus and A. nigricans // Mem. Inst. Oswaldo Cruz...»

«Глава 3 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ВЕДЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗЕМЕЛЬНОГО КАДАСТРА 3.1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ РОССИИ Государственный земельный кадастр — один из важнейших механизмов управления земельными ресурсами страны. В общем виде система государственного управления земель...»

«Методика определения минимально необходимых объемов резервов активной мощности ЕЭС России Москва Напечатано с сайта ОАО "СО ЕЭС" www.so-ups.ru Оглавление 1. Область применения 2. Нормативные ссылки 3. Основ...»

«Пам яти Г. С. Кнабе • Книга 1 Харьков Права людини УДК 821.161.1(477)-94 ББК 84(4Укр=Рос)6-44 П 15 Художник-оформитель Б. Е. Захаров Под общей редакцией Н. И. Немцовой, М. А. Блюменкранца Сборник издан по инициативе и на средства Л. А. Федоровой Памя...»

«Дехканова К.А. Значение гарантий соблюдения прав и свобод человека и гражданина при осуществлении оперативно-розыскной деятельности Дехканова К ымызай Ахмат овна, ст арший преподават ель Ошского государст венного университ ет а, К ыргызская Республика ЗНА...»

«Восстановление полей метеорологических элементов по спутниковым изображениям облачности В.В. Иванов1, А.В. Черепанов1, А.И. Сухинин2, С.И. Миськив1, В.Ю. Ромасько1 Всероссийский научно-исследовательский инс...»

«пятница, 24 августа 2012 г. Россия Ежедневный комментарий www.rosbank.ru Брифинг долговых рынков Индикативные кривые доходностей Приложение доступно по ссылке Ревью предыдущего дня Рисковые активы оказались во власти "медведей". Фондовые индексы США и Европы, разочарованные китайскими данными, потеряли в ходе вчерашнего дня около 1.0...»

«Руководство по оформлению стандартных перевозочных документов НСАВ -ТКП ГЛАВА 13 – КВИТАНЦИЯ РАЗНЫХ СБОРОВ 13.1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА 13.1.1. Бланк квитанции разных сборов (форма К95) предназначен для оформления: разных плат, установленных агентством;...»

«зажжение олимпийского огня; представление и шествие команд; приветствие спортсменам руководителя страны или министра спорта; открытие олимпиады и концерт; спортивные выступления; закрытие олимпиады.Предметно-игровая среда. Оборудование: олимпийская символика; эмблемы команд; судейские свистки, финишные ленты; медали и др. награды; секу...»

«ГОДОВОЙ ОТЧЕТ ОАО "КУЗБАССЭНЕРГО" 2011 КУЗБАССКОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ (ОАО "КУЗБАССЭНЕРГО") УТВЕРЖДЕН: Общим собранием акционеров ОАО Кузбассэнерго " 30" июня 2012 г. Протокол № 33 от "30" июня 2012 г. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО УТВЕРЖДЕН: Советом директоров ОАО Кузбассэнерго "25" мая 2012 г. Протокол №1...»

«БИБЛИОТЕКА f f il А РАСОВОЙ \А / мысли щ РУССКАЯ ЕВГЕНИКА Сборник оригинальных работ русских учёных (хрестоматия) БИБЛИОТЕКА РАСОВОЙ МЫСЛИ РУ С С Ш ЕВГЕНИКА Сборник оригиналъныхработ русских учёных (хрестоматия) под о...»







 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.