Книга: Эволюция: Неопровержимые доказательства

Наше генетическое наследие

Наше генетическое наследие

Если мы пока еще не понимаем, почему с помощью отбора мы приобрели такие отличия от других обезьян, по силам ли нам хотя бы выяснить, какие гены нас отличают и сколько этих генов? «Человеческие» гены для эволюционной биологии превратились едва ли не в чашу Святого Грааля, и над их поиском трудится множество лабораторий. Первая попытка обнаружить эти гены была предпринята в 1975 г. Алланом Уилсоном и Мэри-Клер Кинг в Калифорнийском университете. Результаты были поразительны. Рассматривая белки человека и шимпанзе, исследователи обнаружили, что их аминокислотные последовательности в среднем различаются на 1 %. (Более свежие исследования не слишком изменили этот показатель: разница увеличилась всего до 1,5 %.) Кинг и Уилсон пришли к выводу, что между нами и нашими ближайшими сородичами существует значительное генетическое сходство. Они предположили, что, возможно, разительные эволюционные отличия между человеком и шимпанзе вызваны изменением всего лишь считаных генов. Результат этого исследования получил широчайшее освещение как в научной, так и в популярной прессе, поскольку казалось, что он свидетельствует о том, что «человечность» держится на горстке ключевых мутаций.

Однако недавние исследования показывают, что наше генетическое сходство с ближайшими эволюционными сородичами совсем не так велико, как мы думали. Поразмыслим вот над чем. Разница в 1,5 % в аминокислотной последовательности белков означает, что когда мы сопоставляем один и тот же белок (например, гемоглобин) человека и шимпанзе, то в среднем получим разницу в одну из ста аминокислот. Но белки, как правило, состоят из нескольких сотен аминокислот. Поэтому разница в 1,5 % в белке длиной 300 аминокислот дает примерно четыре отличия на всю белковую цепочку. (Поясню с помощью аналогии: если вы поменяете на этой странице лишь 1 % букв, то измените гораздо больше, чем 1 % предложений.) Таким образом столь часто упоминаемая разница в 1,5 % между нами и шимпанзе на поверку гораздо больше, чем кажется: гораздо больше, чем 1,5 % наших белков будут отличаться от белков шимпанзе по меньшей мере одной аминокислотой. А поскольку белки играют принципиальную роль в построении и поддержании функционирования наших тел, даже единственное отличие может оказать значительный эффект.

Теперь, когда нам наконец удалось секвенировать геномы человека и шимпанзе, мы можем непосредственно убедиться, что более 80 % всех белков, которые у этих двух видов общие, отличаются хотя бы на одну аминокислоту. Поскольку наши геномы содержат около 25 000 генов, отвечающих за построение белков, получается, что измененной оказывается последовательность нуклеотидов более чем 20 000 генов. Это никак нельзя назвать незначительным расхождением. Ясно, что разница между нами и шимпанзе составляет больше, чем несколько генов. А молекулярные биологи-эволюционисты недавно установили, что люди и шимпанзе отличаются не только последовательностью нуклеотидов в генах, но и наличием генов. Более 6 % генов, имеющихся у людей, просто не удалось ни в каком варианте обнаружить у шимпанзе. Существует свыше 14 000 новых генов, которые имеются у людей, но отсутствуют у шимпанзе. Кроме того, мы отличаемся от них количеством копий многих генов, которые у нас с шимпанзе общие. Например, фермент слюны амилаза расщепляет во рту крахмал на легкоусвояемый сахар. У шимпанзе лишь одна копия этого гена, а у людей индивидуальное число копий варьирует от двух до шестнадцати, т. е. в среднем у человека шесть копий этого гена. Разница, возможно, возникла вследствие естественного отбора, чтобы помочь нам переваривать пищу, поскольку, по всей вероятности, рацион наших предков по линии человека был гораздо богаче крахмалом, чем у обезьян, питающихся фруктами.

Суммируя вышесказанное, мы видим, что генетическое расхождение между нами и шимпанзе принимает несколько форм: это изменения не только в белках, произведенных генами, но и в наличии или отсутствии генов, числе копий генов, а также в том, когда и где гены экспрессируются в ходе развития. Более нельзя утверждать, что «человечность» строится лишь на одном типе мутации или на изменении нескольких считаных ключевых генов. Однако на самом деле это вовсе не удивительно, если вспомнить о том, как много черт отличает нас от ближайших сородичей. Это не только анатомические отличия, но и физиологические (потоотделение у нас обильнее, чем у всех остальных обезьян, и мы единственный вид обезьян, у которого самки имеют скрытую овуляцию){49}, и поведенческие (люди создают пары, а обезьяны – нет), а также отличия в языке, в размере мозга и его строении (конечно, нейроны мозга у нас и у обезьян соединены между собой очень и очень по-разному). Следовательно, несмотря на общее сходство с ближними сородичами-приматами, для развития человека из обезьяноподобного предка потребовались значительные генетические изменения.

Что можно сказать о конкретных генах, которые делают нас людьми? На сегодняшний день о них известно мало. С помощью полногеномного «сканирования», при котором сравнивают всю последовательность нуклеотидов ДНК человека и обезьяны, у нас получается выявить группы генов, которые быстро развились на ветви эволюционного древа, ведущего к человеку. К ним, как выясняется, принадлежат гены, отвечающие за иммунную систему, формирование гамет, смерть клеток и, что самое любопытное, за сенсорное восприятие и формирование нервов. Но совершенно другое дело сосредоточить усилия на одном-единственном гене и показать, что мутации в этом гене и впрямь породили отличия между человеком и шимпанзе. На пост этого гена есть «кандидаты», в том числе один (FOXP2), который, возможно, участвовал в возникновении человеческой речи{50}, однако убедительных доказательств этому нет. И, возможно, их никогда не будет. Чтобы неопровержимо доказать, что данный ген отвечает за разницу между человеком и обезьяной, требуется переместить ген из одного вида в другой и посмотреть, какое различие это даст, но вряд ли кто-то захочет поставить подобного рода эксперимент{51}.