Время мутантов

Человечество стоит на пороге нового прорыва эволюции, в котором выживут только горожане

Тот факт, что человеческий вид закончил свою эволюцию 40 тысяч лет назад, превратившись в Homo sapiens, считался незыблемым последние лет сто. Сегодня, однако, американские антропологи пытаются доказать, что именно тогда человечество вступило в новую эволюционную гонку, скорость которой заметно увеличилась за последние 5 тысяч лет. Впрочем, исследователей интересует больше вопрос о будущем: превратится ли человечество в новый вид или вымрет, как когда-то вымерли неандертальцы?

ПРОЩАНИЕ С КРОМАНЬОНЦЕМ

Согласно классической теории эволюции, кроманьонец, жарящий на костре ногу мамонта 40 тысяч лет назад, и банковский клерк, готовящий барбекю на даче, суть одно и то же. Если бы зоологу нужно было классифицировать два эти существа, он бы, не задумываясь, отнес их по морфологическим признакам к одному и тому же виду, как относят к одному виду всех домашних собак независимо от породы, степени интеллекта и значимости в животном царстве.

— Мы действительно можем говорить о прекращении эволюции человека как биологического вида со времени появления Homo sapiens, — говорит профессор Елена Ляпунова, директор лаборатории цитогенетики Института биологии развития РАН. — Человек достиг некоторых оптимальных качеств, которые позволяли ему устойчиво развиваться, занимать новые ареалы и активно размножаться.

Группа ученых из Университета штата Юта под руководством профессора Генри Харпердинга доказала, что, по всей вероятности, венец творения не был таким уж венцом: за этот сравнительно короткий для эволюции срок — 40 тысяч лет — мы продолжали меняться и теперь необратимо отдалились от кроманьонцев, причем отдалились на генетическом уровне. Примерно то же самое в свое время произошло с разделением двух «человечеств» — кроманьонцев и неандертальцев.

Когда кроманьонцы вышли из Африки и стали заселять Евразию, они там встретили «другое человечество» — неандертальцев, которые покинули Африку раньше на несколько десятков тысяч лет. Как эти две ветви потенциальных прародителй человечества относились друг к другу, доподлинно неизвестно, но если бы они пожелали завести семью, то потомства бы у них не было — у кроманьонцев и неандертальцев была полная репродуктивная несовместимость, которая сегодня существует между разными видами в животном мире. Так что, несмотря на совместное проживание бок о бок в течение десятка тысячелетий, общих потомков у них нет. Впрочем, если благодаря некой «машине времени» и современный человек встретился бы с симпатичной кроманьонкой, то встреча тоже вряд ли стала бы плодотворной. В смысле потомства.

ТРЕНИРОВАННЫЕ МУХИ

Чтобы понять, какие события происходили в те далекие времена, когда половина Земли еще была покрыта ледниковым панцирем, антропологи набрали группу добровольцев из разных частей света — самого западного района Китая, Японии, Западной Африки и севера Европы — всего 270 человек. Решив добраться до самой сути, ученые тщательно изучали геномы добровольцев, обращая внимание на однонуклеотидные полиморфизмы — небольшие мутации в генах. Так как разные части генома возникали в разное время, ученые отследили, в какой именно период развития человечества мутации происходили чаще. Оказалось, что скорость эволюционных изменений в нашем геноме по какой-то причине начала возрастать именно 40 тысяч лет назад и достигла небывалых значений за всю человеческую историю в последние 5 тысяч лет. При этом изменения затронули достаточно большую часть генома — 7 процентов.

— Количество мутаций, возникающих в геноме, — показатель очень существенный, но недостаточный, — поясняет профессор Елена Ляпунова. — Ведь огромное количество мутаций, которые происходят в организме, настолько незначительно, что мы их не замечаем. Особенно если речь идет об одноклеточных нуклеотидных полиморфизмах. Они могут накапливаться в течение десятков тысяч лет, не доставляя нам никаких неприятностей. Другое дело, что если в какой-то момент условия среды активно меняются и какая-то мутация вдруг окажется полезной, то тогда она будет подхвачена и закреплена как новый признак. Например, если разные колонии мух дрозофил помещать в среду с разной температурой, они будут накапливать из поколения в поколение совершенно разные мутации.

В случае с человеком говорить о резком изменении среды обитания именно 40 тысяч лет назад не приходится. Другое дело, что именно тогда начала зарождаться основа современной цивилизации, то есть человек сам начал преображать среду таким образом, чтобы ему удобней жилось. Правда, чем многомернее становилась цивилизация, тем она оказывалась все более самодовлеющей. К сегодняшнему дню цивилизация может заставить человека меняться сама.

БОЛЕТЬ НА ЗДОРОВЬЕ

Вопреки распространенному мнению Чарлз Роберт Дарвин не создавал теорию эволюции. Она была создана задолго до него. В VI веке до н. э. греческий философ Анаксимандр писал, что под воздействием солнечных лучей в полужидком иле сначала зародились рыбообразные существа, которые затем смогли навсегда покинуть воду и постепенно превратились в человека. Дарвин же выдвинул и обосновал основной механизм такого загадочного явления, как эволюция. Им оказался естественный отбор.

За последние 40 тысяч лет отбор выделял тех людей, которые генетически отличались от кроманьонца. На первый план, согласно исследованию профессора Харпердинга, вышли не физические свойства вообще (сила, выносливость, ловкость), а особенные генотипы, способные приспособиться к всевозможным, часто многочисленным изменениям. Например, 10 тысяч лет назад, когда был одомашнен скот, в рационе человека, живущего на северных территориях, сильно не хватало белка, и тогда он попробовал новый для себя продукт — коровье молоко. В результате те люди, организм которых не справился с нововведением, элементарно вымерли. Сегодня европейское население в подавляющем большинстве усваивает молоко вплоть до старости, а жители Азии и Африки, где такого эволюционного опыта не было, могут запросто отравиться обычным творогом.

За последние 5 тысяч лет ускорившаяся эволюция с помощью естественного отбора оставляет те генотипы, которые устойчивы к инфекционным и вирусным заболеваниям. У населения европейской части еще в эпоху неолита (8 — 3 тысячи лет до н. э.) была повсеместно распространена первая группа крови, а остальные встречались лишь как исключения. Однако в Средние века во время эпидемий черной оспы и чумы люди с первой группой вымирали массово, а вот со второй и третьей сопротивлялись болезни гораздо лучше.

Недавним частным случаем естественного отбора некоторые эволюционные генетики считают эпидемию СПИДа. Если предположить, что у нас бы не оказалось под рукой разработанных средств, позволяющих предотвращать передачу вируса, сначала бы погибли все люди, нуждающиеся в частом переливании крови, например больные гемофилией, а потом в геометрической прогрессии вообще подавляющая часть населения Земли. Вымерли бы все, кроме обладателей достаточно редкой мутации генома, найденной до сих пор только среди европейцев. Доказано, что те люди, в геноме которых присутствует ген ССR-5, не заражаются СПИДом. Ген каким-то образом не дает вирусу проникать в клетки, поэтому тот некоторое время циркулирует в крови, а потом погибает.

МИМО ГЕНОМА

— Со временем критерием естественного отбора станет устойчивость ко всякого рода загрязнениям, — считает Виктор Спицын, завлабораторией экологической генетики Медико-генетического научного центра РАМН. — Сейчас четко установлено, что одинаковые вещества в одинаковых дозах воспринимаются людьми по-разному. Все зависит от вида генотипа, присущего человеку.

В лаборатории экологической генетики несколько лет изучали воздействие на организм свинца, ртути и никеля — тяжелых металлов, с которыми в силу общего загрязнения окружающей среды человек сейчас сталкивается ежедневно. Оказалось, что среди большого разнообразия генотипов в человеческой популяции есть всего три, которые никак не реагируют на попадание в организм, например, никеля. То есть у остального человечества никель накапливается в организме, отравляя его, а у этих просто выводится.

— Можно предположить, что именно такой геном окажется востребованным в будущем, — продолжает Виктор Спицын.  — Как и любой другой, способный противостоять загрязнению.

— Но ведь геном дан нам от рождения и изменить его нельзя. Это значит, что остальные обречены?

— Работа генов еще настолько мало изучена, что здесь вообще ничего нельзя сказать определенно, — отвечает Спицын. — В нашей практике есть потрясающий пример, противоречащий всяким законам. Мы достаточно долго занимались изучением профессиональных заболеваний на одном асбестовом предприятии, выявляя людей с геном Z, который при неблагоприятных условиях вызывает разного рода легочные болезни. И вот нами был обнаружен молодой человек с очень плохим генотипом, которому просто противопоказано работать с асбестом. На наши объяснения он сказал примерно следующее: другой работы в городе нет, ему надо кормить троих детей, поэтому выход один — работать здесь и не болеть. И он работает и не болеет уже много лет.

УСПЕШНЫЙ МОНСТР

Почему мутации вообще происходят — вопрос риторический. Долгое время считали, что возникают они только под воздействием внешних причин, но все оказалось сложнее.

— Задолго до возникновения современных методов молекулярной биологии было подмечено, что зачастую мутации возникают как будто просто так, без объяснимых причин, — говорит профессор Елена Ляпунова. — Например, мы наблюдали за двумя идентичными видами роющего животного, которое называется слепушенок, и видели, что в одном просто кипят эволюционные изменения на генетическом уровне, а во втором вообще ничего не происходит. Теперь, когда открыты мобильные элементы, это легко объясняется.

Мобильные элементы—открытие номер один в научном мире за последние несколько лет. Они представляют собой фрагменты ДНК, которые могут перемещаться по хромосомам, менять свое положение и, внедряясь в какой-нибудь ген, менять его проявление, вызывать изменение этого гена — мутацию. Какой-либо логики в поведении мобильных элементов нет. Они могут вызывать как мелкие изменения, так и крупные, когда речь идет о половых ДНК. Существует мнение, что переломные моменты в эволюции произошли именно так — путем однократной, но очень успешной мутации. Так, например, объясняют отделение человека от обезьяны, произошедшее 3 миллиона лет назад: в результате мутации у человека стало 46 хромосом, а у человекообразных обезьян осталось 48.

Другое дело, что на одного «успешного монстра» (как принято называть мутантов, чья мутация оказалась невероятно выгодной) приходятся сотни тысяч «монстров неуспешных» или по меньшей мере странных. Так, в 60-е годы журнал «Хирургический архив» АН СССР описывал случай, когда в результате такой мутации у мужчины на голове вырос второй самый настоящий половой член, правда, не способный ни к репродуктивной функции, ни к сексуальным утехам.

НОВОЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО НАСТУПАЕТ

Один из генетиков математически просчитал, что на появление и закрепление одного нового навыка в популяции уходит примерно 300 поколений. Но если бы эволюция двигалась со скоростью этой модели, мы бы только-только осознали, что сырое мясо есть вредно, распущенная половая жизнь ведет к разного рода неприятностям, а своего ближнего в общем тоже лишний раз убивать не стоит. Между тем эти простые истины знал уже кроманьонец. Эволюция в какие-то моменты действительно ускоряется, фонтанирует, порождая колоссальные изменения — видовые или внутривидовые. По одной из гипотез в это время мобильные элементы активизируются сразу у большого количества особей, вызывая волну схожих мутаций.

Так что, как считают ученые, человечество ускоренными темпами движется к новому прорыву в эволюции. Причиной этого прорыва стало образование городов, которые еще до начала нашей эры стали постепенно менять весь уклад и саму среду обитания человека. Сегодня, когда в городах уже живет, по разным оценкам, от 60 до 70% всего человечества, всех крайне тревожит, что окружающая среда стремительно деградирует. Но у эволюционистов оценки другие: идет обыденный процесс формирования новой среды, в которой, как всегда, выживут те, кто сумеет к ней приспособиться.

Каким будет Новый Человек будущего, сказать пока невозможно. Можно лишь предположить, что основным его качеством станет быстрая адаптация к меняющимся условиям. Новое направление в эволюции уже получило название «поворот на универсализацию». Еще до людей по этому пути мутаций пошли прочие обитатели мегаполисов — крысы, тараканы, голуби и другие виды «городских птиц». Это единственные дикие животные, которые добровольно остались с нами в городах и демонстрируют чудеса адаптации. Теперь пришла очередь и человека.