Эволюция человека за прошедшие 80 000 лет шла ускоренными темпами. Это порождает щекотливые вопросы о 'расовой' концепции.
Пожалуй, ни в одной из областей биологии не было проведено столько неудовлетворительных научных изысканий, как вокруг концепции о человеческой расе. Это обусловлено тем, что в основе огромного количества исследований лежали предвзятые убеждения, что одни группы людей чем-то 'лучше' других, и не проводилось ни одного беспристрастного изучения региональных вариаций одного и того же биологического вида и эволюционных процессов, которые привели к их появлению.
Напротив, даже добротные исследования, в которых ученые говорят о найденных ими различиях между расами, рискуют попасть под огонь тех, кто отрицательно относится к идее, что люди, живущие в разных частях света, могут существенно отличаться друг от друга, хотя бы на генетическом уровне. В результате только глупец или дерзкий безумец отважится по своей воле ввязаться в эту баталию. Теперь давайте посмотрим, к под какую категорию подпадают авторы двух научных работ, опубликованных на этой неделе в журнале 'Записки Национальной академии наук' (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Первая статья, написанная Андреа Миглиано (Andrea Migliano) и ее коллегами из Кембриджского университета, посвящена частному проявлению эволюции - невысокому росту, который часто называют 'пигмеизмом' - и попытке объяснить эволюционные обстоятельства, которые привели к этому явлению. Вторая статья, написанная коллективом авторов под руководством Роберта Мойжиса (Robert Moyzis) из Калифорнийского университета в Ирвине, пытается дать ответ на более глобальный вопрос: как сильно эволюционно изменился Homo sapiens с того момента, как он покинул свою африканскую колыбель и отправился завоевывать мир? Ответ - очень сильно, и судя по всему, темп изменений ускоряется.
Размножайся как можно раньше и как можно чаще
Наиболее известными пигмеями являются племена ака, эфе и мбути, обитающие в Центральной Африке. Но по стандартному определению, согласно которому пигмеями считается группа людей, чей рост ниже 1,55 метров - они также есть на Андаманских островах, в Малайзии, Таиланде, Индонезии, на Филиппинах, в Папуа- Новой Гвинеи, Бразилии и Боливии.
Африканские пигмеи, как правило, живут в лесах, и их низкорослость принято объяснять тем, что так им проще пробираться сквозь плотную растительность. Существуют еще два альтернативных объяснения: первое - тело маленького размера охлаждается легче, чем большое (пигмеи как правило живут в тропиках), второе - пигмеи обитают в местах, где пищу найти непросто, и их размер позволяет им выживать даже на маленьких рационах.
Доктор Миглиано и ее коллеги опровергают все эти доводы. Некоторые племена пигмеев живут не в лесах, и многие - в районах с прохладным и сухим климатом. Более того, племена, считающиеся самыми высокими людьми в мире, например, туркана или масаи, периодически страдают от недостатка продовольственных ресурсов. Исследователи предлагают свою версию, согласно которой низкий рост сам по себе не является преимуществом, но скорее следствием ряда других факторов, а именно необходимости в раннем половом созревании и деторождении.
Сравнив уже существующие данные об африканских пигмеях с новой информацией, которую они собрали о филиппинских племенах аэта и батак, ученые выяснили, что физическое развитие всех этих пигмеев в начале жизни не отличается от развития более высокорослых народов, в том числе туркана и американцев. Это доказывает, что низкий рост не является результатом недоедания с малых лет, как утверждалось в одной из гипотез. Однако, достигнув приблизительно двенадцатилетнего возраста, пигмеи перестают расти. В это же время они достигают полового созревания - на три года раньше, чем более высокорослые народы.
Еще одним фактом, подтверждающим теорию ученых, является маленькая продолжительность жизни людей всех изученных племен. Согласно гипотезе доктора Миглиано именно в этом заключается ключевой фактор эволюционного отбора. Из шести племен пигмеев, данные о которых существуют, в двоих средняя продолжительность жизни составляет 24 года, а в оставшихся четырех - 16 лет.
Причины этого разнятся в каждом конкретном случае (в отношении филиппинских племен доктор Миглиано называет как наиболее вероятные причины туберкулез, корь, малярию), но что бы там ни было, это не ставит под сомнение выдвигаемую гипотезу. Малая продолжительность жизни приводит к ранней половой зрелости, и, таким образом, организм начинает 'работать' не на рост, а на воспроизводство. Ученые создали математическую модель, которая подтверждает, что продолжительность жизни пигмеев, их рост и характер воспроизводства были действительно оптимизированы естественным отбором. Таким образом, различные племена пигмеев являются продуктом суровых условий жизни.
Местные герои
Пигмеи являются замечательной иллюстрацией того, что доктор Мойжис считает более глобальным явлением: локальная эволюция Homo sapiens до сих пор продолжается. Мойжис и его коллеги полагают, что они могут не только оценить масштаб эволюции, но и выявить большую часть изменяющихся генов, используя прием с нескладным названием 'нарушение равновесия генома'.
Гены человека организованы в определенные структуры, называющиеся хромосомами, и находятся в ядре клетки. Хромосомы всегда парные, по одной от каждого родителя. Однако, когда образуются сперматозоиды и яйцеклетки, материнские и отцовские хромосомы обмениваются участками ДНК, и создается новая комбинация. Участки ДНК, которыми обмениваются хромосомы, комплиментарны, они содержат одинаковый тип генов. Но они могут содержать различные комбинации этих генов, и эти комбинации могут давать различный биологический эффект.
За время смены поколений этот обменный процесс тщательно перемешивает гены, и таким образом создается равновесие. Если появляется новая мутация, то должно пройти немало времени, прежде чем произойдет действительное тесное сцепление генетического материала. Это означает, что мутации на ранних стадиях можно выявить достаточно легко, потому что они все еще связаны с теми же соседними участками ДНК, как в момент своего образования. Более того, размер этих соседствующих участков позволяет определить, как давно возникла данная мутация; длинные генетические единицы указывают на то, что мутация произошла недавно, поскольку они еще не были разорваны в процессе перемешивания.
Все это было известно не одно десятилетие, но лишь недавно ученые получили достаточное количество данных о последовательностях ДНК, чтобы применить эту информацию для сравнительного анализа людей из разных частей света. Именно это и сделали доктор Мойжис и его коллеги.
Их исследования показали, что 1800 генов, кодирующих белки, (7% человеческого генома) несут признаки недавних изменений в результате естественного отбора. Говоря недавние они имеют в виду последние 80 000 лет. Более того, в течение этого периода времени темп мутаций ускорился. Исследователи объясняют это ускорение двумя причинами. Во-первых, население Земли за это время быстро росло, соответственно, увеличивался и объем генетического материала, в котором может происходить мутация. Во-вторых, окружающая среда, в которой существует человечество, также быстро изменялась и порождала новые ситуации, в которых эти мутации могли иметь положительный эффект.
Изменение окружающей среды также обусловлено двумя причинами. За эти 80 000 лет человечество покинуло пределы Африки и заселило нашу планету, и каждое новое место таило в себе новые трудности. За это время произошли масштабные культурные изменения, что также привело к эволюционному отбору. Имея в виду эти различные обстоятельства, ученые подробно исследовали ДНК четырех групп людей со всех концов Земли: африканского племени йоруба, ханьцев (этнических китайцев) и японцев из Азии и европейцев.
В ходе исследования ученые обнаружили несколько тенденций. Одна из самых важных - сопротивляемость болезням, которая, как подозревают ученые, возникла в результате повышенного риска инфекций, который несет в себе обитание в местах большого скопления людей. Так, например, в различных регионах независимо произошла мутация гена G6PD, который, как считается, защищает человека от малярии.
Второе явление - реакция на изменения в рационе питания, вызванные одомашниванием растений и животных. Одним из примеров является трансформация гена лактазы (LCT), участвующего в метаболизме лактозы, молочного сахара. Все младенцы могут метаболизировать лактозу, но лишь немногим взрослым это под силу. Сам факт, и ген, который за это отвечает, были известны уже в течение определенного времени. Но группа под руководством доктора Мойжиса выявила детали эволюции гена LCT. Они считают, что именно благодаря ему 4000 лет назад произошел резкий рост численности индоевропейцев, а также более позднее распространение тутси в Африке, чьи предки независимо выработали толерантный вариант данного гена.
Менее понятно, чем вызван ряд других изменений. Например, за прошедшие 2000-3000 лет у европейцев трансформировался ген, который обеспечивает доступ ионов калия в нервные клетки и вкусовые сосочки языка. У европейцев также были выявлены изменения генов, связанных с такими заболеваниям, как рак или болезнь Альцгеймера. У китайцев, японцев и европейцев произошли изменения в гене-переносчике серотонина. Серотонин - одна из молекул, отвечающих за передачу нервных импульсов в клетках головного мозга, в частности от него зависит настроение человека.
Было сделано еще одно открытие, которое, правда, может вызвать полемику: оказывается, у азиатских народов происходила мощная селекция одного типа гена, который, в разных формах, вызывает болезнь Гошера. Несколько лет назад двое из авторов данного труда - Грегори Кочран (Gregory Cochran) и Генри Харпендинг (Henry Harpending) - выдвинули предположение, что ген 'гошеровского типа' может иметь отношение к высокому уровню интеллекта, которым славятся евреи-ашкенази. Вывод, который не был прямо сделан, но сквозит между строк: возможно, подобное утверждение справедливо и для жителей Азии.
В свое время работа о гене 'ашкенази' вызвала в ученых кругах переполох. Это была просто гипотеза, но она давала повод для проведения исследования, призванного подтвердить ее или опровергнуть. До сих пор ни один человек - ни глупец, ни дерзкий безумец - за это не взялся. Однако со временем человечеству придется искать ответы и на эти вопросы. Статья доктора Можиса и его коллег - первая ласточка, но выявленный в ней масштаб эволюции человечества поражает воображение. Несомненно, за этим трудом последуют и другие, и тогда генетическое значение термина 'раса', если оно вообще существует, станет всеобщим достоянием.
