Ответственность религии и науки в современном мире
Шрифт:
Если окаменелости не могут в деталях рассказать свою историю, то это означает одно: надо искать принципиально новые подходы для реконструкции событий отдаленного прошлого. И они были найдены.
В 1980-х годах произошла «бесшумная революция» в антропологии. Появились данные, которые радикальным образом трансформировали прежние представления о человеческой эволюции. Речь идет о выдающихся открытиях юной науки палеогенетики (иногда ее называют молекулярной палеонтологией). Оказалось, что в самом человеке, точнее – в его генотипе, можно обнаружить следы эволюционной истории вида. Гены впервые предстали в роли исторических документов, с той лишь разницей, что запись в них сделана не чернилами, а химическими компонентами молекулы ДНК. Словом, генетики научились извлекать
В 1989 г. в журнале «Naturе» появилась статья Аллана К. Уилсона, в которой он утверждал, что все человечество произошло от одной женщины, когда-то жившей в Африке, потомки которой заселили остальные континенты, породив все расовое разнообразие человечества. Подробные результаты этих исследований были опубликованы в 1992 году в журнале «Science». А. Уилсон пишет, что в поисках данных об эволюции человека палеогенетики оказались вовлечены в спор с палеонтологами, который они, теперь это можно признать, блестяще выиграли. Группа А. Уилсона разработала две базовые концепции, в русле которых проходили исследования. Как показал сравнительный анализ белков, в молекулярной эволюции с постоянной скоростью накапливаются нейтральные мутации – это первая идея. Скорость изменения генов за счет нейтральных мутаций является постоянной во времени, поэтому ее можно использовать в качестве своеобразного «эволюционного хронометра». Это – вторая идея. В итоге все сводится к несложной арифметической задаче, в которой, зная скорость движения и путь, надо определить время.
Для анализа А. Уилсон избрал не ядерную ДНК, а ДНК митохондрий – одного из органоидов клетки. Дело в том, что митохондриальная ДНК (мтДНК) – это небольшая кольцевая молекула размером 16 600 пар нуклеотидов, содержащая 37 генов. Из них мутировать могут не более 2 %, поскольку большинство генов жизненно необходимы (для сравнения: ядерная ДНК человека содержит 3,2 млрд пар нуклеотидов, что составляет порядка 28–30 тыс. генов).
Однако не только скромные размеры мтДНК определили выбор. Гораздо важнее другое. Известно, что митохондрии, в отличие от прочих органоидов клетки, наследуются исключительно по женской линии. Когда происходит слияние сперматозоида и яйцеклетки в процессе оплодотворения, митохондрии спермия разрушаются в цитоплазме яйцеклетки. Таким образом зародыш получает свои митохондрии именно от матери. МтДНК отца в ходе формирования зародыша, как пишет А. Уилсон, как бы «уходит в опилки» [10]. Это обстоятельство позволяет следить за предками индивидуума по материнской линии. Кроме того, как было показано, мтДНК накапливает нейтральные мутации с постоянной скоростью. Это означает, что мтДНК ведет себя, как часы, которые и назвали «митохондриальными часами».
Осознав наличие у любого обитателя Земли этого «хронометра», А. Уилсон приступил к анализу генеалогии человека. Были собраны образцы 182 различных типов мтДНК, полученной от 241 индивидуума, куда вошли представители всех рас 42 национальностей. Понятно, что более молодые нации будут генетически более однородными, а более древние должны иметь значительный спектр мутаций, накопившихся за более продолжительное время их существования на Земле.
Проведя сравнительный анализ мтДНК, А. Уилсон получил данные о наличии наибольшей дифференциации митохондриальных генов в Африке. Более того, оказалось, что всё современное человечество ведет свое происхождение от одной женщины, некогда обитавшей в Восточной Африке. Все исследованные образцы мтДНК можно возвести к единой исходной нуклеотидной последовательности. Автор открытия стал «крестным отцом» нашей прародительницы, назвав ее «митохондриальной Евой».
Необходимо отметить, что Уилсон не утверждал, будто «Ева» была в ту пору единственной женщиной на Земле. Проведенное математическое моделирование показало, что эффективный размер популяции (то есть количество мужчин и женщин, способных оставить потомство) в то время составлял не менее 10–18 тыс. человек [11].
Найдя место, являющееся «колыбелью» человечества, Уилсон пошел дальше. Зная скорость мутирования, он смог определить и примерное время, когда «Ева» появилась на Земле. «Митохондриальные часы» показали, что она жила приблизительно 200–150 тыс. лет назад, то есть «Ева» оказалась даже древнее неандертальца, которого ей упорно навязывали в «эволюционные отцы».
Данные по анализу мтДНК были независимо получены многими другими исследователями. Сатоси Хораи пишет: «Анализ мтДНК указывает на то, что современный человек возник около 200 тысяч лет назад в Африке, откуда переселился в Евразию, где достаточно быстро вытеснил Homo erectus и предположительно полностью (если не будет найден снежный человек) неандертальца. При этом смешения митохондриальных генов практически не произошло» [12]. Позднее этот исследователь попытался более тонко откалибровать «митохондриальные часы». По его уточненным оценкам, возраст современного человека оставил около 143 тыс. лет.
Другие группы исследователей проводили сравнение ядерных генов. Этот подход также показал, что человек появился в Африке, а «расселение африканских предков произошло не ранее 100 тысяч лет назад» [13]. К аналогичным выводам пришли английские, австралийские генетики и многие другие авторы. Словом, открытие А. Уилсона стимулировало всплеск исследований в крупнейших лабораториях мира. И все независимо выполненные работы говорят в пользу Восточной Африки как места, где впервые появился человек.
Особый интерес представляет предпринятая Л. Кавалли-Сфорца попытка сравнить данные молекулярной генетики и лингвистики. Он показал, что распространение генов удивительно хорошо коррелирует с распространением языков. Таким образом, родословное древо, отражающее миграции древних людей, построенное на основании генетических исследований, соответствует лингвистическому родословному древу. Так гено-география совместилась с этнической географией.
Еще при жизни А. Уилсона была сделана попытка анализа Y-хромосомы мужчин, с тем чтобы проследить «линию отцов» в родословной человечества. Предварительные данные, о которых он сообщает, полученные французским ученым Ж. Люкоттом, также подтвердили африканское происхождение «Адама». Y-хромосома имеет размер 60 млн пар нуклеотидов. Она, как и мтДНК, не рекомбинирует (не вступает в кроссинговер), поэтому отличия в нуклеотидном составе являются следствием мутагенеза.
Более детальные исследования были проведены П. Ундерхаллом, собравшим материал для анализа почти во всех регионах мира. Как известно, Y-хромосома присутствует лишь в генотипе мужчин и, следовательно, передается в поколениях строго от отца к сыну. Результат изучения нескольких тысяч проб, взятых от представителей разных народностей, показал, что родиной «Y-хромосомного Адама» также была Восточная Африка, а время появления составляет порядка 150–160 тыс. лет. Некоторый разброс в возрастах «Евы» и «Адама» можно считать ошибкой метода. Аналогичные данные были получены группой Майкла Хаммера. Уточненный возраст гипотетического «Y-хромосомного Адама» – 160–180 тыс. лет.
Итак, именно на Африканском континенте около 150–180 тыс. лет назад появились прародители современного человечества. Примерно 100 тыс. лет назад их потомки мигрировали по всей Ойкумене, замещая всех прочих живших там гоминид, но при этом, что важно, не скрещиваясь с последними. Около 40 тыс. лет назад они добрались до Европы.
Но на этом сюрпризы, преподнесенные палеогенетиками антропологам, не закончились. Профессору Сванте Паабо удалось извлечь мтДНК из фрагмента позвонка неандертальца, впервые обнаруженного в 1856 г. и жившего около 50 тыс. лет назад. Как показали сравнительные исследования митохондриальной ДНК современного человека и неандертальца, последний не является нашим предком. Путем сравнительного анализа наших и неандертальских генов было установлено, что различия между ними столь велики, что эволюционные ветви этих двух видов могли (или должны были) разойтись 600 тыс. лет назад, то есть в ту пору, когда самих видов еще просто не существовало. Неандертальцев правильнее было бы назвать парагоминидами (от греч. para – мимо, возле, вдоль).