Крис Стрингер - Остались одни. Единственный вид людей на земле

На фоне медленных изменений в нашей ДНК культура может сильно ускорить эволюционный процесс. Сегодня все больше исследователей разделяют эту точку зрения, и среди них такие ученые, как Генри Харпендинг, Грегори Кокран, Джон Хоукс, Анна ди Рьенцо, Пардис Сабети, Шарон Гроссман, Илья Шляхтер, Кевин Лаленд. Все они считают, что в последние 10 тысяч лет глубочайшие преобразования жизненного уклада людей – от охотников-собирателей до пасторализма, сельского хозяйства и урбанизации – оказали мощное влияние на нашу эволюцию. Здесь усматривается тот же эффект связи между демографией и распространением новых свойств, но только усиленный колоссально возросшей численностью населения: в большой популяции накапливаются мутации, среди них с повышенной вероятностью будут и полезные; с повышенной же вероятностью они будут сохраняться и распространяться.

Также в последние 10 тысяч лет произошло становление сельского хозяйства, что повлекло за собой трансформации как в социальной структуре, так и в диете и пригодных ландшафтах, так что у естественного отбора было чем заняться, он оставался постоянной движущей силой эволюционных изменений.

Эволюционное дерево двух последних миллионов лет, показывающее географическое распространение современных людей и близких к ним форм. Заметим сложность родственных связей, установленных в последнее время по данным генетики.

Когда 10 тысяч лет назад сельское хозяйство делало свои первые несмелые шаги в Западной и Восточной Азии, мировое население (в основном охотники-собиратели) насчитывало всего несколько миллионов человек, а во многих регионах группы жили очень разреженно. Через 8000 лет человечество насчитывало около 200 млн, а после индустриальной революции, подарившей нам такие средства, как вакцинация, население приближается к отметке 10 миллиардов. От 10 тысяч до 2000 лет назад вместе с ростом численности пропорционально выросло и число мутаций, в том числе и потенциально полезных, а учитывая высокую плотность населения, естественную в сельскохозяйственных и урбанистических обществах, любые генетические изменения имели возможность быстро распространиться. Став фермерами, люди получили стабильный пищевой ресурс и начали селиться большими группами, но вместе с выгодами приобрели в нагрузку и множество неприятностей. В условиях антисанитарии и скученности начался рай для паразитов, расцвели эпидемические болезни, такие как чума, холера, желтая лихорадка, а расчистка лесов и мелиорация привели к распространению малярии по всему тропическому и субтропическому поясу. Доминирование одного-двух основных сельскохозяйственных продуктов означало потерю выгод широкого рациона охотников-собирателей, а изнурительный труд на полях мало способствовал телесному здоровью большинства работников. Общественная структура и технологии тоже должны были соответствовать смене жизненного уклада. Жизнь крупными коммунами заставила людей найти новые пути взаимодействия, обозначился рост специализации, расслоение по имущественному положению, статусу и наверняка по репродуктивному успеху.

Все эти глубокие сдвиги в человеческой жизни создавали богатое поле деятельности для отбора – неудивительно, что многие генетики пытаются выявить следы этой эволюционной работы. Основным подходом данного научного направления сейчас является так называемый полногеномный поиск ассоциаций (GWAS). Он заключается в анализе корреляций между генами по всему геному и по отдельными признакам. Признаки могут быть и физические, как, например, цвет кожи, и физиологические, как восприимчивость к болезням. Тут, безусловно, нужно учитывать факторы окружающей среды, а также сложные каскады, определяющие экспрессию гена, ведь тот или иной конечный результат всегда есть итог взаимодействия нескольких генов. Значительная часть исследований по полногеномным ассоциациям проведена в рамках международного проекта International Haplotype Map, который опирается на базу данных по миллионам SNP, выявленным у 270 человек из Европы, Нигерии, Китая и Японии. Вспомним, что любая полезная однонуклеотидная мутация (как одна буква в тексте) наследуется в составе крупного фрагмента, а сам фрагмент в каждом новом поколении может быть разбит на кусочки и перемешан в ходе хромосомного кроссинговера. Так что со временем из-за перемешивания исходная последовательность вокруг полезной мутации сокращается все больше и больше. Возраст мутации можно оценить по степени перемешивания ДНК вокруг нее.

По этим данным ясно видно, что отбор не просто действовал в течение недалекого прошлого, но действовал весьма активно: сигналы недавнего отбора выявлены в 20 % наших генов. Некоторые из них напрямую связаны с изменениями, привнесенными фермерством и новой диетой. Известный пример – ген лактазы. Лактаза – это фермент, который у младенцев участвует в переваривании лактозы (молочного сахара), но у взрослого он выключается, поэтому многие взрослые не могут переработать лактозу, у них непереносимость к молоку. Но за последние 10 тысяч лет у людей в Восточной Африке и Западной Евразии появились генетические мутации, которые отменяют отключение лактазного гена, а это означает, что и взрослые могут преспокойно переваривать молоко сельскохозяйственных животных (примерно 80 % взрослых европейцев имеют такую способность). А в тех регионах, где эти мутации не распространились – в Восточной Азии, среди индейского населения Америк, в Австралии, – молоко способны переваривать лишь младенцы-сосунки. Но зато в Восточной Азии и Западной Африке распространились мутации, которые помогают усваивать не лактозу, а другие “новые” углеводы, например маннозу и сахарозу (первую усваивают западные африканцы, а восточноазиаты – и первую, и вторую). Также существенно изменились гены, кодирующие амилазу слюнных желез (она участвует в разложении крахмала); изменения затронули как саму нуклеотидную последовательность гена, так и число его копий в ДНК.

Уже давно известны примеры действия отбора в связи с устойчивостью к малярии: здесь называются минимум двадцать пять генов-участников. Так как малярийный паразит переносится с кровью, защиту от малярии обеспечивают мутации различных факторов крови. Например, мутации в гене гемоглобина, переносчика кислорода, или в гене фермента G6PD. И группы крови тоже по-разному реагируют на малярийных паразитов, выявлен даже один новый фактор в крови – его называют Duffy, – который отбирался, по-видимому, именно для борьбы с малярией. Обнаружено и множество других мутаций, ассоциированных с устойчивостью к инфекционным заболеваниям, например к туберкулезу, а у 10 % европейцев имеются такие мутации, которые, по всей вероятности, отбирались для защиты от оспы, – есть вероятность, что они могут срабатывать и как защита от ВИЧ.