Что отличает людей от обезьян?
Возможно, вы задавались этим вопросом и раньше. Большой мозг? Прямохождение? Большие пальцы?
Возможно. Но, похоже, есть еще кое-что. В своем новом исследовании датские ученые обнаружили, что у человека происходит гораздо меньше мутаций ДНК, чем у наших ближайших ныне живущих родственников — больших обезьян.
То есть наши гены не так сильно отличаются от родительских, как это бывает у человекообразных обезьян.
«Человеческий ребенок рождается с меньшим количеством мутаций, чем детеныш шимпанзе. Наша эволюция идет примерно на треть медленнее, чем у других приматов», — рассказал «Виденскаб» Миккель Хейде Шируп (Mikkel Heide Schierup), профессор Центра биоинформатики в Орхусском университете и соавтор нового исследования.
Вместе с генетиком Кристиной Хвилсом (Christina Hvilsom) из Копенгагенского зоопарка и биоинформатиком Орхусского университета Сёреном Бесенбахером (Søren Besenbacher) он сравнил частоту мутаций человека с их частотой у шимпанзе, горилл и орангутанов.
Результаты свидетельствуют, что частота человеческих мутаций резко снизилась за последние миллионы лет. Исследование было недавно опубликовано в научном журнале «Нейче эколоджи энд эволюшн» (Nature Ecology and Evolution).
С течением времени происходит все больше и больше мутаций
Мутации происходят, когда наши клетки делятся. Например, попытайтесь внимательно рассмотреть свои руки.
Может, там стало больше морщинок, чем прежде? Должно быть. Ежедневные дела и ультрафиолетовое излучение солнца постоянно разрушают наши клетки. К счастью, клетки самостоятельно восстанавливаются.
«В 99,9% случаев они восстанавливаются без ошибок. Но со временем при восстановлении будет появляться все больше и больше ошибок, также называемых мутациями», — говорит Миккель Хейде Шируп.
Мутации показывают, как мы развивались
В случае мутаций, возникающих у плода в матке, речь идет об изменениях, которые происходят во время деления клетки и не наследуются от матери или отца.
В данном случае, однако, неправильно все их называть ошибками, говорит Миккель Хейде Шируп. Мутации могут быть полезными, вредными или не иметь значения.
«Многие мутации никак не проявляются, и именно они используются нами для определения времени происхождения вида. Большинство вредных мутаций быстро исчезают, а небольшое количество оказавшихся полезными распространяются и придают виду новые свойства», — говорит Миккель Хейде Шируп.
Мутации могут рассказать, когда появился человек
По словам Миккеля Хейде Ширупа, по различной частоте мутаций можно определить, когда предки человека и крупных человекообразных обезьян разделились и стали разными видами.
Если посмотреть на частоту человеческих мутаций, окажется, что следует вернуться примерно на 10 миллионов лет, чтобы попасть в то время, когда мы разошлись с шимпанзе.
«Но если учесть, что уровень мутаций у шимпанзе выше, чем у нас, то оказывается, что человек разошелся с шимпанзе около 6,6 миллионов лет назад, и это намного лучше согласуется с ископаемыми находками, которые у нас есть», — говорит Миккель Хейде Шируп.
Ученые могут это выяснить, выискивая мутации в геноме шимпанзе и сравнивая их с числом мутаций, которые они за поколение передают дальше. Частота мутаций у шимпанзе согласуется с находками окаменелостей.
Например, в период с 2001 по 2002 год в пустыне Чад в Африке было найдено несколько окаменелостей ранней человекообразной обезьяны сахелантропа чадского (Sahelanthropus tchadensis), считающегося общим предком человека и шимпанзе. Сахелантропы жили семь миллионов лет назад.
Ученый: очень интересное исследование
Эволюционный биолог Мортен Аллентофт (Morten Allentoft) из Национального музея естественной истории прочитал это исследование. И он вдохновлен.
«Это серьезное исследование с очень интересным подходом. Они вычислили общий геном нескольких семейств обезьян, что дало впечатляющий объем данных», — сказал он «Виденскаб».
«Некоторое время царило недоумение по поводу странного несовпадения частоты мутаций в геноме человека с возрастом окаменелостей, когда речь заходила о нашем эволюционном разделении с большими обезьянами. Вместо того чтобы изучать человека, исследователи здесь повернули проблему другой стороной и изучили наших ближайших родственников. И теперь они находят данные, которые как раз согласуются с ископаемыми находками».
«Следовательно, именно мы, люди, — самая странная обезьяна в данном контексте».
Исследователи: что-то могло случиться во время исхода из Африки
По словам Миккеля Хейде Ширупа, трудно понять, когда у человека начала падать частота мутаций. Но он предполагает, что это произошло сравнительно недавно. Возможно, всего 200-300 тысяч лет назад.
Мортен Аллентофт соглашается с Миккелем Хейде Ширупом в том, что, по-видимому, частота мутаций у людей снизилась относительно недавно. И под «недавно» подразумевается диапазон в пределах последнего миллиона лет.
«Это, вероятно, произошло на последнем отрезке ветви. Если бы это случилось раньше, тогда картина не согласовывалась бы с возрастом окаменелостей, ведь мы должны были бы отделиться раньше периода, которым датируются некоторые находки, а ведь мы считаем, что это наши общие предки», — говорит он.
Неизвестно, почему у нас меньше мутаций
Однако сложно сказать, что может быть причиной снижения частоты мутаций. Возможно, это изменение окружающей среды и условий жизни, предполагает Мортен Аллентофт.
«Мы вышли из Африки и захватили весь земной шар. На нас оказывали влияние всевозможные факторы окружающей среды, которые могли не влиять на других больших обезьян. Никто не знает, как все это могло сказаться на скорости мутаций».
«Множество вещей могут иметь значение, — говорит Миккель Хейде Шируп. — Как факторы окружающей среды, так и биологические, например, то, что мы позже взрослеем и обзаводимся детьми».
Частота мутаций человека изучается в основном на европейцах
Следующим шагом в исследовании, среди прочего, станет изучение частоты мутаций среди большего числа обезьян, чтобы обеспечить более точную оценку. Также исследователи собираются включить в свою работу еще одну крупную человекообразную обезьяну — бонобо.
Кроме того, исследователи должны проверить частоту мутаций у большего числа разных людей, говорит Миккель Хейде Шируп.
«К сожалению, информацию о частоте мутаций мы собирали в основном на материале европейского населения, так что теперь следует выяснить, может ли картина быть иной в других частях мира», — говорит Миккель Хейде Шируп.
Мортен Аллентофт соглашается, что следующий шаг должен быть именно таким.
«Будет интересно посмотреть, отличается ли частота мутаций, например, у коренных жителей Амазонии или Африки. Возможно, это даст нам информацию о том, где и когда в нашей истории эволюции снизился этот показатель и произошло ли это после исхода из Африки».
Нашли больше мутаций, чем ожидали
В новом исследовании рассмотрены в общей сложности десять обезьяньих семейств, состоящих из матери, отца и детенышей: семь семейств шимпанзе, два семейства горилл и одно семейство орангутангов.
Исследователи зафиксировали ряд новых мутаций, обнаружив генетические варианты, которые присутствовали только у ребенка, но не у родителей.
Это было сделано методом секвенирования генома, используемым для определения ДНК организма.
Во всех семействах исследователи обнаружили у детенышей больше мутаций, чем ожидалось на основании данных о мутациях у людей.
Ученые также воспользовались материалами предыдущих исследований, в которых изучалась частота мутаций у человека.
