Беседы об эволюции. Часть I

АрхивНаука и жизнь

На вопросы о природе человека и его дальнейшей эволюции отвечает Павел Бородин, доктор биологический наук, профессор кафедры цитологии и генетики НГУ.

"Человек – служитель и истолкователь природы", - говорят материалисты. И этому существует масса подтверждений. Но постичь свою собственную природу в полной мере ему так и не удалось. Накопление знаний в области генетики, технологии секвенирования и анализа полученных данных привело к тому, что стали более четко вырисовываться мельчайшие штрихи в портрете человека. Развитие науки дает новые возможности в изучении закономерностей эволюции, видообразования и происхождения человека. Достижения молекулярной антропологии и эволюционной генетики человека открывает глаза на такие основополагающие события, как расселение людей по Земле, формирование популяций и этнических групп, возникновение и распространение материальной и духовной культуры.

Полученные знания способствуют накоплению и систематизации информации о прошлом человека. На основе этих и других данных учёные делают заключения о настоящем человека и прогнозируют его генетическое будущее. На вопросы о природе человека и его дальнейшей эволюции отвечает Павел Бородин, доктор биологический наук, заведующий лабораторией рекомбинационного и сегрегационного анализа Института цитологии и генетики СО РАН, профессор кафедры цитологии и генетики НГУ.

Павел Бородин

Что такое эволюция, и какие факторы её определяют?

Школьное определение – изменение наследственных свойств организмов в ряду поколений. Не прогресс, не улучшение, а изменение. Какие факторы определяют эволюцию? У нас есть гены, которые, с одной стороны, передаются из поколения в поколение, с другой стороны, определяют свойства живых организмов. Эти гены иногда меняются, за счет мутаций. Следующему поколению передаются гены не всех особей, из тех, что жили в предыдущем, и не в равной пропорции. Особи, выжившие в предыдущем поколении, передают потомкам те качества, которые им помогли выжить, и гены, определившие эти качества. В результате такие успешные гены становятся более частыми в генофонде популяции. Это и есть естественный отбор. Стоит заметить, что естественный отбор никогда не готовит к будущему, а действует здесь и сейчас. Он обеспечивает приспособление к абсолютно конкретным локальным условиям. И действует он не очень быстро. Поэтому мы идеально приспособлены к той экологии, которая была примерно сто тысяч лет назад. И многие наши проблемы именно от этого.

Почему тогда человек не перестраивается под условия, в которых живет?

Потому что они слишком быстро меняются. Слишком быстро меняется образ жизни, за ним не угнаться.

Можно ли тогда сказать, что эволюция убыстряется?

Скорости действительно могут меняться, но не настолько сильно. Самый простой пример по поводу отставания скорости изменения генетических структур от изменений образа жизни – это проблема с ожирением. Вроде бы, новая проблема…

А насколько она актуальна для России?

Я не медик, не знаю статистики. Я думаю, что она станет актуальна для России тоже. Казалось бы, новая проблема, её раньше не было. Можно думать, что возникли какие-то новые мутации, которые вызывают ожирение. Но это не так. Сейчас мы можем определять возраст мутации – старый это аллель, старый ген, или его новая альтернатива. Так вот, оказывается, гены ожирения, - это старые гены, предковые.

Стало быть, для наших далеких предков способность съесть много в один присест была очень полезным приспособительным признаком. Это именно так и было, поскольку пища во все времена нашей эволюции была редкостью, и преимущества получали те особи, которые могли съесть её много. Мамонта свалили – съели, избыток накапливается в жировой ткани. А потом до следующей удачной охоты ходите голодными, используя накопленный запас жира.

Сейчас пища доступна в любой момент, а установка, "если есть еда, то её надо съесть", съесть всё, что находится на столе, и ещё добавить на случай дефицита мамонтов, осталась. Так же и со стрессом. Стресс – это полезная реакция. Когда на вас прыгает саблезубый тигр, вам нужен резкий выброс адреналина, энергетическая мобилизация и всё прочее. И поэтому высокая реакция на стресс была полезным приспособительным признаком. Сейчас на вас никакой тигр не прыгает – вас вызывает начальник, но вы выдаете ту же самую реакцию, какую выдавали на тигра. Хотя никуда бежать не надо. Иными словами, многие наши проблемы от того, что мы живем в новой среде, а приспособлены к той, которая была сто тысяч лет назад.

Расскажите, пожалуйста, про частоту мутаций.

Каждый из нас в среднем рождается, я думаю, с 6-ю - 8-ю новыми мутациями, которые возникли у нас, и которых не было у наших предков. Но в нас за многие тысячи поколений их уже накоплено очень много, в том числе и вредных. Мы содержим несколько сотен мутаций, потенциально летальных, которые нам достались от далеких предков.

Абсолютное большинство вредных мутаций рецессивны: они проявляются только в том случае, если получены от обоих родителей. Если вы получаете такую мутацию от одного родителя, то ничего страшного не будет. Вы её передаете своим потомкам, они дальше. А когда такая мутация передается потомку от обоих родителей, то это, чаще всего, приводит к тяжелым последствиям. Поэтому частота таких мутантных аллелей в популяции остается довольно низкой. Поэтому даже двукратное, трехкратное увеличение частоты новых мутаций не сильно увеличивает генетический груз. Основной груз – это мутации, возникшие давным-давно.

Учтите, что на нас очень эффективно действует естественный отбор. Примерно 30 % оплодотворенных яйцеклеток абортируется в первый месяц беременности. То есть они вообще не регистрируются, женщина этого просто не замечает – вовремя или с небольшой задержкой наступает следующий цикл. Это все и есть отбор. Все действительно крупные дефекты – это и гомозиготы по летальным мутациям, и крупные хромосомные дефекты, отсеиваются отбором.

Правда ли, что "успешной" особи теперь "выгоднее" иметь развитый ум, а не выдающуюся силу?

Кто это вам такое сказал? Эволюционный успех особи определяется вовсе не интеллектом и не индексом цитируемости, а количеством произведенных потомков. Вот это единственный критерий. Какие гены перейдут в следующее поколение? Это будут гены именно тех людей, которые оставят больше детей. Есть ли отбор по интеллекту? Если и есть, то не думаю, что он слишком жесткий и эффективный. Гораздо более важен, интенсивен и эффективен отбор по устойчивости к инфекционным заболеваниям, по устойчивости к другим болезням, несмотря на все успехи медицины.

Продолжительность жизни человека увеличилась. Влияет ли это на генетическое будущее человека? Передаются ли из-за этого следующим поколениям болезни, которые раньше не передавались?

Во-первых, увеличение продолжительности жизни не значит увеличения репродуктивного периода. Болезни позднего возраста в генах уже есть. Раньше рака было меньше, в том числе и потому, что до него мало кто доживал. Но, размножаясь в более раннем возрасте, люди передавали следующим поколениям гены болезней позднего возраста. Отбору глубоко безразлично, что происходит с вами после того, как вы произвели своих детей.

Может ли человек, как биологический вид, подстроиться под изменение качества экологии?

Не думаю. Под это трудно подстроиться.

Почему?

Чтобы произошло биологическое, эволюционное изменение, должен быть уж очень жесткий отбор. Возьмем историю с инсектицидами. Когда их начали применять, это стало критерием выживаемости для насекомых. Был крайне интенсивный отбор. Миллиарды гибли, единицы оставались, поэтому устойчивость к инсектицидам распространилась так быстро. Поскольку такого рода отбор на нас не действует, я не думаю, что можно ожидать каких-то серьезных эволюционных преобразований человечества.

Могут ли межрасовые браки внести изменения в облик человечества?

Могут. Благодаря им происходит взаимное обогащение генофондов, уменьшается вероятность проявления вредных мутаций. Продукт такого брака - Александр Сергеевич Пушкин, например. Я несколько лет работал в Бразилии, там все население происходит от межрасовых браков. Там, когда говорят о человеке в третьем лице, цвет кожи вообще не упоминается. Поскольку это неважно в нормальной культуре.

Но это с культурной точки зрения.

А с биологической точки зрения межрасовые различия ещё менее важны. Есть общее правило популяционной генетики: индивидуальные отличия гораздо более значительны, чем межпопуляционные. Я от вас отличаюсь по генотипу в двенадцать раз больше, чем в среднем европейцы отличаются от африканцев. То есть индивидуальные различия по всем признакам, в том числе и по интеллекту, на порядок выше, чем усредненные межрасовые различия.

А может ли, например, русский человек быть уверенным, что он чисто русский?

Я вообще не понимаю, что такое чисто русский? Чистое происхождение может быть только при партеногенезе. Если вы клонально размножаетесь, вы можете говорить о чистой расе. Поскольку мы размножаемся не клонально, а есть половой процесс, то ни о каких чистых народах говорить не приходится. Опубликованы результаты исследований по этногенетике, которые проводится в Институте общей генетики РАН, в нашем институте, в Томском и Башкирском научных центрах РАН. Они показывают теснейшую генетическую связь русского народа с другими народами нашей страны и сопредельных стран. Есть различия в частотах аллелей, они пропорциональны географическому расстоянию. Чем дальше люди живут друг от друга, тем меньше вероятность, что они вступают в браки, тем больше различия в частотах.

А на чем была основана евгеника?

На глупом и бесчеловечном убеждении, что людей можно и нужно разводить как крупный рогатый скот, улучшая породу. Про моральные аспекты евгенических программ я говорить не хочу. Я только скажу, что наши современные знания о генетике человека ясно показывают абсолютную научную несостоятельность этих программ. Наш геном создавался в течение миллиардов лет эволюции. Не нужно его улучшать, нужно улучшать условия жизни. Не гены менять под среду, а среду под гены.