Джерри Койн - Эволюция: Неопровержимые доказательства

Многие биологи считают, что подобные изменения климата и окружающей среды были как-то связаны с развитием первой значимой чертой гоминин: бипедальной локомоции. Классическое объяснение таково: передвижение на двух ногах позволяло людям быстрее и удобнее перемещаться с одного участка леса в другой, пересекая открытые участки. Однако эта версия малоправдоподобна, поскольку исследования хождения на двух ногах показывают, что затраты энергии не слишком отличаются от другого типа перемещения (на четырех ногах). Тем не менее существует целый ряд других причин, по которым прямохождение давало человеку селективное преимущество. Например, прямохождение освобождало руки для сбора и переноски новых доступных видов пищи, скажем, мяса и клубней (этим, возможно, объясняется уменьшение размера наших зубов и увеличение гибкости пальцев). Кроме того, возможно, прямохождение помогло нам приспособиться к высокой температуре, наше тело приподнялось над землей, тем самым уменьшилась площадь поверхности, подвергаемой действию солнца. Потовых желез у нас гораздо больше, чем у любых других обезьян, а поскольку волосяной покров мешает охлаждающему испарению пота, это, возможно, объясняет наш уникальный статус «голых обезьян». Существует даже невероятная теория «водяной обезьяны», согласно которой ранние гоминины проводили большую часть времени, отыскивая пищу в воде, а прямохождение позволяло им держать голову над поверхностью воды. В книге Джонатана Кингдона о бипедальной локомоции «Низкое происхождение» (Lowly Origin) обрисован и ряд других теорий. И, разумеется, несколько сил вполне могли действовать вместе. К сожалению, пока нам не удается охарактеризовать их.

То же самое относится и к эволюции увеличившегося мозга. Классическая адаптивная теория гласит, что, когда наши руки освободились благодаря развившемуся прямохождению, гоминины обрели возможность изготавливать орудия труда, а это привело к отбору в пользу большего размера мозга, который позволил нам придумывать и изготавливать более сложные орудия. У этой теории есть сильное место: первое орудие появилось примерно в то время, когда мозг человека начал увеличиваться. Однако данная теория упускает из вида другие факторы, способствовавшие давлению отбора в сторону увеличения размеров и развития мозга, в том числе развитие языка, преодоление психологических сложностей примитивного общества, планирование будущего и т. п.

Однако тайна того, как в точности мы эволюционировали, не должна отвлекать нас от неоспоримого факта, что мы все-таки именно эволюционировали. Даже без ископаемых у нас достаточно доказательств эволюции человека благодаря данным сравнительной анатомии, эмбриологии, нашим рудиментарным органам и вдобавок биогеографии. Мы узнали о наших рыбообразных эмбрионах, молчащих генах, о первичном волосяном покрове зародыша, о недостатках человеческой конструкции – и все это доказывает наше происхождение. Так что палеоантропологическая летопись – лишь вишенка на торте.

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.