Эволюция генов

Впервые микробиологи непосредственно занялись проблемами эволюции человека в 1967 г., когда Винсент Сарич (Vincent Sarich) определил время расхождения ветвей человека и шимпанзе, изучая белки крови. Установив различия в структуре белков (другими словами, мутации, накопленные за время независимого существования двух видов), Сарич пришел к выводу, что эволюционные линии человека и шимпанзе разделились около 5 млн. лет назад, т. е. примерно на 20 млн. лет позже, чем было принято считать.

Антропологи взялись спорить, ссылаясь на данные, полученные в результате раскопок, но в конце концов сдались. Микробиологический подход показал свою перспективность. В дальнейшем, с развитием технологии секвенирования ДНК (определения последовательности нуклеотидов) ученые отказались от изучения белков в пользу генетического анализа.

Первое генетическое исследование происхождения человека провел в 1987 г. американский ученый Алан Уилсон (Alan Wilson). Он определил соотношение различий в мтДНК современных людей к различиям в мтДНК человека и шимпанзе. Это соотношение приблизительно равно 1:25. Учитывая, что человек и шимпанзе разделились около 5 млн. лет назад, Уилсон высчитал, когда выделилась наша эволюционная линия – 200 тыс. лет назад. Далее он установил, в мтДНК какой из современных популяций содержится наибольшее количество вариантов нуклеотидных последовательностей. Оказалось, что у африканцев. Таким образом, Уилсон пришел к выводу, что все современные люди ведут свое происхождение от так называемой “митохондриальной Евы”, жившей в Африке около 200 тыс. лет назад. Разумеется, не стоит считать ее нашей единственной прародительницей. Просто мтДНК других женщин со временем исчезли – не у всех из них были дочери, чтобы передать мтДНК следующим поколениям. По разным оценкам, Ева принадлежала к популяции численностью в 10-20 тыс. человек.

Генетические данные об эволюции человека в массе своей получены в результате изучения ДНК ныне живущих людей. Лишь в последние несколько лет удалось провести ряд аналогичных исследований ископаемых останков. В 1997 году была впервые выделена и проанализирована мтДНК неандертальца. Хотя он населял Европу в течение более чем 200 тыс. лет, ученые выяснили, что генетически неандерталец имеет мало общего с современными европейцами и представляет собой тупиковую эволюционную линию. Его со всеми основаниями можно исключить из списка наших предков. Проведенный в прошлом году генетический анализ останков еще двух неандертальцев показал аналогичные результаты. Однако некоторые специалисты резонно заметили, что было бы нелишним сравнить мтДНК неандертальца с мтДНК из останков того же возраста, но принадлежащих человеку современного типа. Возможно, геном наших предков, живших десятки тысяч лет назад, имеет мало общего с нашим. Без такого сравнения реальное значение генетических различий между современными людьми и неандертальцами трудно объективно оценить. То, что такое возражение явно не лишено смысла, подтверждает одно из исследований, проведенных в январе этого года.

Ученые выделили мтДНК из останков человека, почти полный скелет которого был найден в Австралии, на месте одной из древних стоянок вблизи озера Мунго. Возраст останков приблизительно оценивается в 60 тыс. лет. Анатомическое строение человека Мунго полностью соответствует строению Homo sapiens. В то же время генетически он имеет с нами немного общего. В мтДНК человека Мунго были установлены нуклеотидные последовательности, которых нет ни в мтДНК, выделенных из останков древних аборигенов, которые жили позднее, в период от 8 до 15 тыс. лет назад, ни в мтДНК современных нам австралийцев. Если предположить, что все люди ведут свое происхождение от единой группы африканских предков, то почему человек Мунго, от черепа до костей ног анатомически абсолютно схожий с Homo sapiens, так отличается от нас генетически? Его уникальность означает, что существовала по меньшей мере еще одна эволюционная линия современного человека, отличная от африканской, но впоследствии слившаяся с ней в результате смешения популяций и, соответственно, обмена генами.

Есть и другое объяснение – мтДНК человека Мунго принадлежит к исчезнувшей с течением времени материнской линии, т. е. он ведет свое происхождение не от Евы, а от ее соплеменницы. Вполне вероятно, внутри исходной популяции современных людей существовало большее генетическое разнообразие, чем принято считать, и мтДНК разных женщин отличались очень сильно. Но тогда в это разнообразие вписываются и генетические линии архаичных форм sapiens, по крайней мере, неандертальцев. Структура их мтДНК отличается от нашей примерно в той же степени, что мтДНК человека Мунго. Другими словами, генетическая непохожесть неандертальцев на нас не исключает со стопроцентной вероятностью того, что они были в числе предков современных людей.

Если изначально африканское происхождение sapiens обосновано огромным массивом данных (результаты, полученные Уилсоном, подтверждены многими исследованиями, в том числе Y-хромосомы, передающейся от отца к сыну), то в отсутствии генетических связей между мигрировавшими и местными группами можно усомниться. Поскольку мтДНК передается только по материнской линии и исчезает, если у женщины нет дочери, ее анализ не дает возможности с уверенностью судить о контактах между древними популяциями. Этих контактов могло не быть, но если они были, из-за утраты мтДНК от них могло не остаться следа. То, что сохранилась именно африканская материнская линия, некоторые ученые объясняют простым фактом – в Африке жило больше людей, что очень вероятно, учитывая ее климат, наиболее благоприятный в эпоху ледников. Кроме того, у африканцев были более “прогрессивные” гены, с лучшим адаптационным потенциалом.

В общем, нужно редактировать африканскую теорию. Измененный ее вариант кажется наиболее адекватным и при интерпретации палеонтологических данных. О том, что откопали ученые и к каким выводам они пришли, изучая найденные останки древних людей, – в следующей статье.