Лев Шильник - Разумное животное. Пикник маргиналов на обочине эволюции

С кровью следует разобраться основательнее. Иммунохимики еще в начале XX столетия практиковали способ определения родства видов по крови. Метод был благополучно предан забвению и возрожден только в конце 50-х стараниями американца Морриса Гудмена. Группа ученых под его руководством на протяжении 20 лет произвела около 6000 сопоставлений белков крови 70 видов приматов и почти 50 видов других млекопитающих. Данные по альбумину, гамма-глобулинам и другим белкам показали почти полную идентичность шимпанзе, гориллы и человека; орангутан и гиббон несколько поотстали, а другие обезьяны обнаружили еще меньше сходства. Но все познается в сравнении: все без исключения млекопитающие (не приматы) резко отличались от человека по белкам крови.

Впоследствии метод получил развитие и свелся к анализу молекулярной структуры белка. Поскольку любой белок представляет собой последовательность аминокислот, которые с некоторой постоянной скоростью подвергаются замещениям, то по оценке разнородности белка можно теоретически определить расхождение биологических видов и степень близости между ними.

Процитируем «Занимательную приматологию» Э.П. Фридмана: «Вот что нам известно сейчас о сходстве аминокислотной последовательности белков у человека и шимпанзе: по фибринопептидам A и B (всего 30 аминокислот) число замещений равно 0; по цитохрому C (104 аминокислоты) — 0; по лизоциму (130 аминокислот) — 0; по четырем цепям гемоглобина (141 и 146 аминокислот) — 0; по миоглобину (153) — 1; по карбоангидразе (264) — 3; по альбумину сыворотки (560) — 6; по трансферину (647) — 8 замещений».

Сию заковыристую цитату я привел исключительно с той целью, чтобы можно было убедиться в ничтожной биохимической малости, разделяющей нас с нашими ближайшими предками. Новейшие исследования показали, что различия по аминокислотным последовательностям белков у человека и высших приматов неудержимо стремятся к нулю: у человека и гориллы идентичность белков достигает величины 99,3 %, а у человека и шимпанзе — 99,6 %.

Не менее поразительное сходство обнаруживается при анализе хромосомного набора человека и высших приматов. Окрашивая хромосомы специальными красителями на различных стадиях деления клетки, цитогенетики получают до 1200 полос на каждый кариотип (кариотип — это и есть хромосомный набор). Оказалось, что исчерченность хромосом (а хромосомы, как известно, являются носителями наследственной информации) у человека и шимпанзе обнаруживает практически стопроцентную идентичность. Конечно, некоторые незначительные отличия, касающиеся количества хроматина и расположения центромер (центромера — это участок хромосомы, к которому присоединяется нить веретена во время клеточного деления — митоза) все же имеются, но они невелики и принципиального значения не имеют. Правда, у человека в клеточном ядре присутствуют 23 пары хромосом против 24 пар у человекообразных обезьян, но это расхождение в известной степени мнимое. В цитогенетических исследованиях было убедительно показано, что вторая пара хромосом человека образовалась в ходе слияния других пар хромосом предковых антропоидов. Окончательный вердикт гласит, что по строению кариотипа все три высших примата исключительно близки к человеку, а отличия, которые мы в состоянии зарегистрировать у шимпанзе, столь малы, что соответствуют различию двух родственных видов в пределах одного таксономического рода. И разумеется, как и следовало ожидать, ближе всего к нам по характеру хромосомной исчерченности оказался карликовый шимпанзе бонобо.

Теперь давайте повнимательнее присмотримся к тонкой структуре хромосом. Хромосома — это сложное нуклеопротеидное соединение, построенное из так называемых гистоновых белков и молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК. ДНК представляет собой спиральную структуру из двух нитей, закрученных одна относительно другой и удерживаемых друг около друга за счет взаимодействия между азотистыми основаниями (нуклеотидами) противолежащих нитей. Уникальные последовательности нуклеотидов, объединенные в триплеты и насчитывающие десятки, сотни, а то и тысячи звеньев, представляют собой кодирующие участки молекулы ДНК — гены. Таким образом, морфологически и структурно ген — это фрагмент молекулы ДНК.

Мы не станем залезать в дебри молекулярной биологии и детально разбираться, каким образом ген выполняет свою кодирующую функцию. Для наших целей достаточно знать: чем ближе друг к другу располагаются виды, тем больше у них будет общих генов и тем меньше отличий в строении ДНК на уровне тонкой структуры. На этом основан метод гибридизации, который широко применяется в молекулярной биологии. Если молекулу ДНК нагреть, она утрачивает свою нативную структуру — двойная спираль, так сказать, «расплетается», образуя одиночные нити. На такую одиночную нить можно наложить точно такую же нить от организма другого вида, и они, когда остынут, вновь свернутся в двойную спираль. Но эта спираль будет уже не совсем полноценной — стопроцентный молекулярный гибрид можно получить только у представителей одного вида. Понятно, что чем дальше отстоят биологические виды друг от друга на эволюционной лестнице, тем больше выявится не прореагировавших участков молекулы. Скажем, гибридизация ДНК человека и бактерии даст и вовсе нулевой результат.

С приматами результаты гибридизации выглядят следующим образом: с макаком-резус — 66 %, с гиббоном — 76 %, с шимпанзе — 91 %.

Поскольку метод гибридизации, как и всякий другой, неизбежно имеет некоторую погрешность, то данные различных авторов по высшим приматам «плавают» в довольно широком диапазоне — от 90 до 98 %. Во всяком случае, надежно установлено по крайней мере одно: по отдельным участкам ДНК (так называемым некодирующим последовательностям) отличие человека от шимпанзе не превышает 1,6 %, что означает: эти два вида имеют как минимум до 98,4 % общих генов. Для сравнения можно отметить, что, например, птицы гибридизуются с человеческой ДНК не более чем на 10 %, а высшие млекопитающие (не приматы) — от силы на 30–40 %.

В последние годы появились еще более тонкие методы молекулярного анализа, построенные на изучении так называемой митохондриалъной ДНК и генетических последовательностей Y-хромосомы. Митохондрии — это внутриклеточные органеллы, занятые энергообеспечением клетки. Многие биологи считают, что в очень далеком прошлом, когда клетки эукариот только отвоевывали себе место под солнцем (сегодня к эукариотам, то есть клеткам, имеющим ядро, относится широчайший класс организмов от дрожжей до человека, за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей), возник своеобразный симбиоз прогрессивных ядерных клеток и бактерий, не имеющих ядра. Некоторые бактерии влились в состав новорожденных эукариотических клеток, установив с ними добрососедские отношения. Так или иначе, но митохондрии многоклеточных млекопитающих располагают своей собственной ДНК, насчитывающей около 17 тысяч звеньев, которая не участвует в половом размножении, не рекомбинирует и не обменивается генами с ДНК в организме полового партнера, а передается исключительно по материнской линии.