Дик Свааб - Мы — это наш мозг. От матки до Альцгеймера

Другой стратегией отыскания генов, которые были необходимы для развития нашего мозга, является прочтение полного генома различных представителей эволюционного пути, приведшего к возникновению человека. В настоящее время шведский исследователь Сванте Пээбо, работающий в Макс-Планк-институте эволюционной антропологии в Лейпциге, занимается определением полной последовательности базовых пар ДНК генома неандертальца, вымершего 30 000 лет назад. Он выделил ДНК из трех ископаемых костей Homo neanderthalensis женского пола, возраст которых составлял 38 000-44 000 лет. Исследователь разработал технику, позволяющую различать между сильно фрагментированной ДНК неандертальца и загрязнениями, внесенными бактериями и современным человеком. Благодаря этому он надеется в течение нескольких лет получить возможность сравнить полную ДНК неандертальца с ДНК современного человека и тем самым установить, какие генетические изменения позволили совершить такой огромный скачок вперед. После расшифровки 60 % ДНК неандертальца уже получены первые поразительные результаты. Европейцы, китайцы и папуасы сохраняют следы сексуальных контактов с неандертальцами, которые должны были происходить на Ближнем Востоке 80 000-50 000 лет назад. От 1 % до 4 % нашей ДНК ведет происхождение от неандертальцев. Этого не наблюдается у африканцев.

Можно спросить, какие же признаки мы заимствовали от неандертальцев. До сих пор найден 51 ген, получивший быстрое развитие после ответвления современного человека от неандертальцев. Установлены также большие различия в отрезках ДНК, кодирующих РНК и выполняющих регулирующие функции (см. ниже); были также найдены 78 генов, одинаковых у современных людей, но отличающихся у неандертальцев. Среди отличающихся генов сравнительно много таких, которые связаны с функциями мозга и поэтому могут дать нам в дальнейшем представление об истории возникновения особенных свойств современного человека.

Когда говорят о разнице в 6 % между ДНК человека и шимпанзе, нужно иметь в виду, что даже самые незначительные генные модификации, так называемые полиморфизмы, могут полностью изменить пространственную структуру белка и тем самым все его функции. К тому же один ген может привести к образованию множества различных белков. В нашей исследовательской группе Татьяна Ишунина установила, что в мозге имеется более 40 вариантов одного из белков, который принимает информационные послания эстрогена, рецептор эстрогена альфа (ER а). Воздействие этих различных форм варьируется в зависимости от возраста, ареала мозга, типа клеток и болезненного процесса. Совсем недавно стало ясно, что в деле эволюции мозга мы не должны слишком уж концентрировать внимание на генах, которые кодируют белки. Ибо 98 % генома кодирует не белки, а только РНК, и главным образом микро-РНК могли играть основную роль в увеличении размеров нашего мозга. Отрезками РНК регулируется множество процессов в клетке, и у человека и шимпанзе протекают они часто очень по-разному. До сих пор наибольшее различие между человеком и шимпанзе было найдено в зоне ускоренного развития 1 (human accelerated region 1, HAR1) — части недавно открытого гена РНК. В РНК мозга генетическая экспрессия (ген HAR1F) на ранней стадии утробного развития наблюдается в нейронах Кахаля-Ретциуса. Начиная с 17-19-й недели утробного развития человека происходит экспрессия гена HAR1F вместе с выработкой белка рицина, необходимого для образования шестислойной коры больших полушарий, так сильно развитых у человека. Изменения в этом гене произошли, вероятно, более 1 миллиона лет назад и поэтому могли иметь решающее значение для возникновения современного человека.

В ходе эволюции в нашей ДНК накопилось колоссальное количество хлама и повторений. Многочисленные шрамы истории нашей эволюции дают нам важную информацию об истории нашего эволюционного становления, но вряд ли могут служить аргументом в пользу профессионализма Творца, во что незыблемо верят приверженцы Разумного замысла, не говоря уже о том, чтобы невозмутимо называть ДНК «языком Бога». Как видно, ничего не изменилось с тех пор, как в 1871 году Дарвин отметил, что важнейший принцип эволюции имеет под собой твердую почву, во всяком случае если природные явления не воспринимать с точки зрения дикаря. Сторонники Разумного замысли спустя 130 лет занимают одинокое место среди немногих еще остающихся дикарей, отрицающих эволюцию.

Замысел этой книги возник, когда меня попросили отвечать в еженедельной колонке газеты «NRC Handclsblad» на вопросы относительно нашего мозга. Один из вопросов гласил: «Почему, собственно, весь мир делит время на отрезки в одну неделю?»

Согласно Библии, Бог сотворил землю за шесть дней и седьмой день отдыхал от трудов. Отбросив чувство, что сотворению человека не мешало бы посвятить хотя бы на один день больше, зададимся вопросом, состоит ли наша неделя из семи дней потому, что, по Библии, сотворение мира длилось семь дней, или, наоборот, повествование о сотворении мира охватывает семь дней потому, что это соответствует нашему биологическому семидневному ритму.

Все живые существа, от одноклеточных до человека, миллиарды лет эволюции несли в себе биологические ритмы, чтобы иметь возможность приспособиться к регулярно повторяющимся изменениям в нашем мире. Ритм биологических часов в гипоталамусе человека примерно соответствует суткам. Этот ритм предупреждал нас, что скоро должны будут наступить сумерки и нам нужно успеть попасть в безопасность своей пещеры. На исходе ночи эти часы подготавливают наше тело к дневной активности, которая возобновится через пару часов, и в связи с этим вызывают увеличение уровня стрессового гормона кортизола. Ритмом дня-и-ночи наши биологические часы отзываются на вращение Земли вокруг своей оси. Часы в нашем мозге имеют и годичный ритм, основанный на вращении Земли вокруг Солнца. Годичный ритм помогает нам правильно оценить, когда именно следует сеять, когда собирать урожай или готовиться к приходу зимы. Мы способны воспринять также и лунный ритм, что доказывают месячные у женщин.

Есть ли у нас биологические часы недельного ритма? Недельные ритмы действительно присутствуют в колебаниях концентрации веществ в крови и в моче. Кровяное давление, число инфарктов миокарда, число самоубийств и рождений также отвечает недельному ритму. Правда, эти флюктуации на протяжении недели могут быть вызваны недельным ритмом нашей социальной активности, а не биологическими часами с их недельным ритмом. В пользу существования биологически обусловленного недельного ритма говорят данные одного исследователя, в течение 15 (!) лет измерявшего гормональный уровень собственной мочи. В течение 3 лет колебания примерно соответствовали недельному ритму и при этом не совпадали с рабочей неделей. Такой ритм, проявляющийся «на холостом ходу», указывает на существование биологических часов с собственным ритмом, приблизительно равным одной неделе. У людей, находившихся на протяжении 100 дней в пещере при неизменных условиях, также был отмечен примерно недельный ритм. Насекомое ногохвостка (Folsomia Candida) в условиях полной темноты поддерживает недельный ритм откладывания яиц. Оба последних примера говорят о том, что не социальная среда является причиной еженедельных биологических колебаний. Однако наиболее убедительным аргументом в пользу существования недельного биологического ритма являются ископаемые останки предка человека, найденные в Восточной Африке. В черепе под № 1 500 мальчика из Турканы на зубной эмали были обнаружены два типа микроскопических линий: одни с периодичностью в один день, другие с периодичностью примерно в одну неделю. У этих гоминид, судя по всему, зубная эмаль, линия за линией, формировалась на протяжении 6 дней в быстром темпе, а на седьмой день темп замедлялся. Похоже, что это характерно и для других приматов.