Естественный перебор

Ученым удалось найти генетическое доказательство ускорения эволюции человека, а вовсе не её остановки или замедления, как считалось до последнего времени. Следствием из полученных данных, в частности, является увеличивающаяся разница между людьми, живущими на разных континентах.

Авторами работы, которая в ближайший понедельник будет опубликована в Proceedings of the National Academy of Science, является профессор антропологии Университета Юты Генри Харпендинг и его коллега по университету Грегори Кохран. Он явился инициатором применения новой геномной технологии с целью не только продемонстрировать большую скорость развития человечества, но и показать значительное ускорение этого эволюционного процесса за последние 40 тысяч лет и в особенности после последнего ледникового периода, закончившегося около десятка тысяч лет назад.

По признанию Харпендинга, выводы из новой работы могут быть сделаны самые противоречивые и провокационные, однако, как и подобает ученому-первопроходцу, исследователь готов к открытому диалогу с оппонентами.

Ни для кого не секрет, что люди сильно изменились за последние несколько тысяч лет, и примеров этому много. В частности, современные миролюбивые шведы никак не походят на своих предков, древних викингов – безжалостных и яростных захватчиков. Харпендинг отмечает, что такие различия принято в наши дни объяснять развитием культуры и влиянием её на привычный жизненный уклад, однако сам ученый твердо уверен в генетической первопричине проявления того или иного национального признака.

Вряд ли кто-либо из современников станет возражать, что даже в дни глобализации целые расы продолжают свое развитие независимо друг от друга. Генетическое развитие идет с большой скоростью как в Европе, так и в Азии и на Африканском континенте. Однако в каждом регионе развитие имеет свои уникальные черты.

Это приводит к появлению еще больших различий между людьми, а не к сближению всех рас и этносов и образованию единой расы землян.

Разделение людей на этнические группы и расы произошло примерно 40 тысяч лет назад, когда Homо Sapiens смог выйти за границы африканского континента и начать колонизировать Землю. Разделенные территориально, народы практически не обменивались генетическим материалом.

В своем исследовании Харпендинг также стремится развеять расхожее мнение о том, что современные люди со всеми их способностями к созданию сложных технических устройств и произведений искусства появились 40 тысяч лет назад и с тех пор сохранили генетическую идентичность. Согласно результатам своей работы, Харпендинг с уверенностью заявляет, что генетический материал претерпевает постоянные изменения, которые можно различить с разрешением тысячелетия, а то и в сотни лет.

Здесь же он сразу оговаривается, что эти изменения не носят общего характера и протекают в совершенно разных направлениях в различных этнических группах.

Кроме того, Харпендинг убежден, что скорость эволюции резко возросла за последние 10 тысяч лет. Причина этого является чисто статистической: чем больше людей участвует в эволюции, тем больше наблюдается случайных мутаций. А человеческое население Земли, десять тысяч лет назад измерявшееся миллионами человек, сейчас уже перевалило за шесть миллиардов.

Соавтором Харпендинга выступает Грегори Кохран, эволюционный биолог, доцент Университета Юты, в комментариях к своей работе сравнивающий историю развития человечества с научно-фантастическим сюжетом, в котором целые поколения людей бесследно исчезают в анналах времени, уступая место новым формам мутантов – людей с измененной структурой генов. Эти мутанты могут прийти на смену предкам4 по воле случая – например, если лучше переносят болезни и эпидемии, не раз в прошлом выкашивавшие огромные количества людей. Подчас вытеснение старого поколения происходило и в ожесточенной кровавой схватке.

Современные же люди – это вовсе не те люди, что ходили с каменными топорами и палками-ковырялками, не те, что рисовали животных на стенах пещер, не те, что научились выращивать сельскохозяйственные культуры и разводить домашний скот, не те, что соорудили семь чудес света.

Современные люди – это мутанты, также пришедшие на смену своим морально устаревшим предкам.

В своем новом исследовании ученые искали научное доказательство процессу естественного отбора, продолжающемуся среди людей, несмотря на культурную организацию жизнедеятельности и успехи медицины. Эволюцию «удачных» мутаций генов за последние 80 тысяч лет исследователи пытались оценить, анализируя фрагменты ДНК двухсот семидесяти добровольцев. Они принимали участие в международном проекте HapMap, призванном выявить вариации генов в человеческих ДНК, способные привести к проявлению заболеваний, а также являющиеся потенциальными мишенями для новых лекарств.

Харпендинг настаивает на том, что удачное рекомбинирование хромосомы приводит к быстрому её распространению среди человеческого потомства. Люди, несущие удачное сочетание генов, имеют больше шансов к выживанию и репродукции, так же как и множество других видов живых организмов, населяющих Землю.

Быстрое распространение удачной копии хромосомы приводит к тому, что она становится общей для определенной группы людей.

Основываясь на этом предположении, ученые на следующем этапе работ попытались выяснить, как давно произошло образование тех или иных генов в хромосомах. Установить это довольно просто. Каждый человек имеет 23 пары хромосом, половина из которых достается ему от матери, а вторая половина, соответственно, от отца. Если при изучении окажется, что одна и та же хромосома, полученная от большого количества разных людей, имеет определенный неизменный участок, значит, в прошлом её рекомбинация не имела места.

Харпендинг и его коллеги использовали современные вычислительные мощности для того, чтобы изучить данные о сегментах хромосом, имеющих идентичные снипы. Такие участки хромосом не подвергались рекомбинированию в последнее время, что говорит о их недавнем происхождении. Кроме того, исследователи оценили частоту проявления хромосомных рекомбинаций.

В итоге Харпендинг смог сделать довольно сильное заявление: 7% человеческих генов претерпевают постоянные и быстрые эволюционные изменения.

Для того чтобы оценить скорость и ускорение человеческой эволюции, ученые сравнили полученные данные с теоретическими, построенными из предположения о постоянной скорости эволюции людей.

Как оказалось, люди имеют гораздо большее генетическое разнообразие, проявляющееся в снипах, чем если бы эволюция имела постоянную скорость. Выявить это помогли следующие рассуждения. Если экстраполировать скорость генетической модификации африканских народов на период в 6 миллионов лет (именно 6 миллионов дет назад произошло отделение людей от шимпанзе), генетическое различие между людьми и шимпанзе в наши было бы в 160 раз большим, чем есть на самом деле. Это указывает на постепенное ускорение эволюции.

Кроме того, если эволюция шла с постоянной скоростью на протяжении длительного промежутка времени, то изучение хромосом показало бы большое количество генов, появившихся в недавнем прошлом и распространившихся повсеместно. Однако результаты исследования показывают, что большая часть генов до сих встречаются чаще других, указывая на недавнее ускорение процесса эволюции.

Следующим этапом работ стало изучение численности популяций людей на каждом из континентов.

Как и предполагали исследователи, они нашли доказательство того, что эволюция идет быстрее среди более многочисленных человеческих общностей.

Быстрое увеличение численности населения в последние 10 тысяч лет сопровождалось существенными изменениями в культуре людей и изменением экологической обстановки в местах их обитания. Это создало новые возможности для проявления адаптационных процессов. В последние 10 тысяч лет произошло заметное изменение структуры человеческого скелета и зубов, равно как появление большого количества новых генетических откликов на рацион питания и болезни.

Ученые отмечают, что переселение людей с течением времени в Евроазиатский регион привело к направленной мутации, уменьшившей пигментацию кожи (таким образом больше солнечного света адсорбируется кожей и приводит к усиленному производству витамина D). Также можно наблюдать адаптацию к условиям холодного климата и специфическому рациону питания в той или иной географической зоне.

Харпендинг отмечает, что со времени последнего ледникового периода численность людей увеличилась от нескольких миллионов до 6 миллиардов, что привело к ускорению адаптации и более частому появлению новых генов как в глобальных масштабах, так и в локальных обществах.

По его словам, генетические изменения людей вполне могли изменить ход истории.

Например, в Китае и большей части Африки лишь немногие взрослые люди способны переварить свежее молоко. В то же время шведы и датчане сохранили активность гена, вырабатывающего лактазу – фермент, играющий ключевую роль в процессе переработки молока. Так что среди этих народов почти все способны с легкостью пить свежее молоко. Этот факт, в частности, объясняет большую распространенность молочного хозяйства в Европе по сравнению с другими странами.

В настоящее время Харпендинг изучает мутацию, обеспечившую устойчивость гена, отвечающего за выработку лактазы. По его мнению, именно эта мутация определила такие исторические события, как великое переселение народов, имевшее место примерно 5000 лет назад.

Именно благодаря возможности пить свежее молоко индоевропейские народы смогли покорить большие территории современной Европы – они были попросту сильнее своих оппонентов.

В то же время Харпендинг уверен, что ускорение адаптации человека, имеющее место в настоящее время, является временным положением дел, обусловленным относительно новыми окружающими условиями, оказывающими влияние на формирование цивилизации людей последние 40 тысяч лет и в особенности после распространения сельского хозяйства 12 тысяч лет назад. Оно сильно изменило рацион пищи человека, миллионы лет добывавшего себе корм охотой и собирательством, а также оказало влияние на формирование нового общества и государственности. Мы до сих пор продолжаем адаптироваться к новым условиям жизни.

В частности Харпендинг отмечает, что ему удалось наблюдать несколько генов, находящихся в стадии распространения по популяции людей и помогающих нам справиться с особенностью современного рациона питания, состоящего в большой степени из углеводов.

Непонятным остаётся вопрос о будущем человеческой расы. Темпы роста населения Земли в последнее время замедлились – некоторые регионы уже начинают «чувствовать» ограниченность своих ресурсов. Кроме того, эта скорость также сильно меняется от одной части света к другой. Как это отразится на «новом человека» (а в свете новой работы, скорее, на множестве разных «новых людей») – не ясно.