Миграция и разнообразие Homo sapiens

Благодаря секвенированию ДНК людей по всему миру удалось построить филогенетическое дерево человечества. Корни этого дерева, как свидетельствуют окаменелые останки, уходят в Африку. Большинство биологов придерживаются теории, согласно которой Homo sapiens из Африки несколькими волнами мигрировал по всему свету. Дивергенция среди разных групп во время миграций и после них привела к появлению так называемых человеческих рас, если слово «раса» определять как «группу людей, первоначально обитавшую в определенном регионе и обладающую внешними признаками, заметно отличающими ее от другой группы людей».

Поскольку история контактов между различными группами людей доказывает, что все они могут скрещиваться между собой, все мы принадлежим к одному и тому же виду. Иногда в это не так уж легко поверить, особенно если, например, сравнить темнокожих низкорослых пигмеев из Центральной Африки и высоких европейцев со светлой кожей. В свое время антропологи пытались на основе видимых различий построить классификацию человеческих рас, однако предлагались разные системы классификации, и ни одна из них не стала общепринятой. Количество рас колебалось от трех-четырех («черная», «белая», «желтая» и «красная») до 50. Одна из классификаций делила людей на семь рас: кавказоиды, чернокожие африканцы, монголоиды, южноазиатские аборигены, америды, океаниды и австралийские аборигены. Такие разногласия говорят о грандиозном генетическом разнообразии внутри рас, о вариациях, которые позволяют нам различать отдельных людей.

Те видимые характеристики, на основе которых пытались определять расы — рост, цвет кожи, форма глаз, — определяются генами. Но все признаки человека демонстрируют ту или иную степень вариабельности, и внутри одной группы могут находиться индивиды, значительно отличающиеся друг от друга по этим же признакам. Например, к «европеоидам» причисляли светловолосых скандинавов, смуглых средиземноморцев и темнокожих обитателей Северной Индии. Секвенирование ДНК предоставляет более точные данные для определения различий, так как с его помощью можно установить количество разных форм отдельных генов (или отдельных сегментов ДНК) в популяции. И оно показало, что разнообразие внутри рас больше разнообразия между расами. Но ведь расы заметно отличаются друг от друга? Как такое может быть? Дело в том, что ДНК-анализ учитывает все генетически обусловленные вариации, а не только видимые признаки, по которым чаще всего и опознают расы. По аналогии можно представить сотню черных бусин, различающихся по форме, размеру и материалу, а рядом с ними другую сотню белых бусин, также различающихся по форме, размеру и материалу. Внутри этих двух наборов различий между бусинами очень много, тогда как единственное различие между этими двумя наборами заключается в цвете.

Данные ДНК-анализа подтверждают условность деления человечества на расы. И хотя в истории человечества концепция рас играла немалую роль, с биологической точки зрения это всего лишь цвет кожи. На генетическом уровне не существует значительных границ между расами, наблюдаются лишь некоторые генетически обусловленные поверхностные признаки. Если предоставить генетикам для анализа ДНК случайного человека, то они, скорее всего, не смогут определить его расовую принадлежность.

Исследования, посвященные утрате генетического разнообразия человека, помогли установить маршруты миграций из Африки. Предположим, что в каком-то регионе — назовем его регионом 1 — популяция обладает большим генетическим разнообразием и в ДНК ее представителей могут встречаться формы а, b, с, d, с, d и f. В популяции соседнего региона (региона 2) встречаются только формы а, b, с и d, а в популяции региона 3 — только а и b. Такое распределение форм можно объяснить исходя из эффекта основателя: часть большой популяции становится основателем новой популяции, распределение генов в которой может быть иным, чем в основной популяции. В данном случае логично предположить, что небольшая группа из региона 1 мигрировала в регион 2 и образовала там новую популяцию. У основателей этой популяции не было форм е и f. Позже еще одна группа, у представителей которой не было форм c и d, отправилась в регион 3. Так можно проследить пути миграции по континентам. Один из маршрутов, например, проходит по Южной Азии, затем поворачивает на север и по спирали заходит в Центральную Азию.

Брайан Сайке с коллегами изучал миграцию человека по образцам митохондриальной ДНК. Митохондрии содержат отдельные маленькие молекулы ДНК, кодирующие некоторые белки для этих органелл. Их можно размножить методом PCR и определить их последовательности. Образец митохондриальной ДНК можно получить из крови и даже из окаменелых останков. Митохондрии наследуются исключительно по материнской линии, поскольку сперматозоид внедряет в яйцеклетку только ядро, а митохондрии в ней остаются свои. При помощи этого метода Сайке установил происхождение обитателей Полинезии и обнаружил, что они пришли из Азии, а не из Южной Америки. Собрав образцы митохондриальной ДНК среди европейцев, Сайке выявил несколько центров, из которых эта ДНК могла распространиться по Европе. Фактически это означает, что 45—50 тыс. лет назад было семь женщин, прародительниц обитателей Европы.

Не стоит забывать, что обитатели Африки точно так же были подвержены генетическим изменениям, как и все остальные группы людей. Современные африканцы отличаются от своих прародителей, из среды которых вышли мигранты в другие части света. Поэтому африканцев ни в каком смысле слова нельзя назвать примитивными.

Видимые расовые различия возникли в результате небольших изменений в ДНК, происходивших и накапливавшихся в том или ином регионе. Похоже, что некоторые из этих изменений были адаптивными, то есть помогавшими людям выжить в той среде, в которую они мигрировали. Другие генетические изменения могли произойти вследствие дрейфа генов. Закон Харди—Вайнберга применим к большим популяциям, в которых спаривание происходит, как правило, случайным образом, но в малых популяциях, при малом числе спариваний последующему поколению могут перейти лишь отдельные формы генов. Поэтому частоты аллелей в малой популяции могут резко измениться за небольшой промежуток времени. В дальнейшем в силу эффекта основателя эти частоты закрепляются. Допустим, что в изначальной популяции лишь у одного из 10 человек были рыжие волосы, но несколько рыжеволосых людей могли дать начало новой популяции, в которой частота этого цвета волос оказалась значительно выше.

Среди многих отличительных признаков некоторые обладают явной адаптивной ценностью. Рассмотрим их коротко.

Цвет кожи

Средний оттенок кожи популяции находится почти в прямой зависимости от долготы: самый темный встречается близ экватора, а самый светлый — ближе к полюсам. Темная кожа лучше защищает от ультрафиолетового излучения, вызывающего рак кожи, а ведь это излучение интенсивнее всего в районе экватора. С другой стороны, солнечный свет способствует синтезу витамина D; в северных широтах светлая кожа пропускает больше света и как следствие позволяет увеличить содержание витамина D. В экваториальных областях темная кожа предотвращает избыточный синтез витамина D, излишек которого может быть вреден.

Форма тела

Тонкое тело быстрее теряет тепло, и среди обитателей южных широт много стройных и худых людей. Округлые формы, типичные, например, для эскимосов, помогают удерживать тепло и выживать в холодных регионах.

Сопротивляемость малярии

Гетерозиготы по серповидноклеточной анемии обладают некоторой устойчивостью к малярии, поэтому мутантный аллель гена гемоглобина характерен для тех регионов, где распространены переносчики малярии (в основном в тропиках). И хотя гомозиготы сильно страдают от этого заболевания и даже умирают, для гетерозигот наличие дефектного аллеля может оказаться преимуществом.

Приспособленность к высоте

Люди, обитающие на больших высотах (например, в Андах), обладают различными физиологическими особенностями, помогающими им лучше переносить недостаток кислорода.

Евгеника

Как уже говорилось в гл. 1, мысль об улучшении человеческого рода зародилась давно, по крайней мере, в древнегреческом обществе классического периода. Но особое внимание она привлекла в последние десятилетия XIX и в начале XX века, когда начала распространяться теория об естественном отборе и развития классической генетики. Первым идею о проведении специальных мер по улучшению человечества высказал двоюродный брат Чарльза Дарвина, Фрэнсис Гальтон, который и ввел в научный обиход термин «евгеника», что означало «хорошее рождение (порода)». Исходя из того, что человек выводит породы животных и сорта растений с нужными ему признаками, Гальтон высказал предположение, что для улучшения признаков людей также нужен искусственный отбор. Эту идею подхватили многие ученые и общественные деятели того времени, в том числе и писатель Джордж Бернард Шоу. В Европе и Северной Америке был осуществлен ряд евгенических программ. При этом одни касались наследственных болезней и дефектов, а другие были связаны с представлением о превосходстве одних рас над другими.

К тому времени выяснилось, что многие заболевания и дефекты связаны с одним аллелем гена и передаются по классическим законам Менделя. Но сторонники евгеники утверждали, что по наследству передаются и многие другие синдромы, такие, как слабоумие, бродяжничество и криминальность. Утверждалось, что для процветания общества нужно искоренить из популяции эти ненужные признаки. В некоторых европейских странах, а также в США и Канаде, были созданы евгенические комиссии, оценивающие необходимость евгенических мер в том или ином конкретном случае. В результате были стерилизованы десятки тысяч людей, часто без особых причин. В некоторых странах, например Канаде и Швеции, подобные мероприятия проводились до конца 1970-х годов. В 1995 году в Китайской Народной Республике был принят закон «О защите здоровья матери и ребенка», призванный уменьшить распространение наследственных заболеваний; по мнению некоторых исследователей, этот закон руководствуется принципами евгеники.

Данные о том, способствовали ли эти меры уменьшению частоты наследственных заболеваний, отсутствуют. В случае с рецессивными заболеваниями это и неудивительно, ведь большинство аллелей находится у гетерозиготных носителей, и отбор гомозиготных больных, по определению, неэффективен. На основе принципов популяционной генетики легко рассчитать, что для уменьшения частоты распространения типичного дефектного аллеля с '/₁₀₀ до '/₂₀₀ потребуется проводить стерилизацию (а это самый строгий метод отбора) среди гетерозигот на протяжении сотни поколений, или 2 тысяч лет. В случае с доминантными болезнями отбор более эффективен, но и в этом случае пришлось бы иметь дело с естественными мутациями и вариативностью генов.

История знает множество примеров того, как представители одного народа или социального слоя утверждали свое превосходство над представителями другого народа или социального слоя. Эти предрассудки не искоренены до сих пор и служат источником многочисленных бед и страданий. Когда в начале XX века поток иммигрантов в Северную Америку достиг своего максимума, было предложено запретить въезд представителям некоторых народностей и общественных слоев на основании их «неполноценности». В США было основано евгеническое общество (ныне это престижная биологическая лаборатория Колд-Спринг-Харбор), предметом исследования которого были преимущественно иммигранты. Если даже многие ученые придерживались мнения о «неполноценности» некоторых людей, то, что говорить о широкой публике, у которой эти идеи находили признание. Многие представители высших классов искренне верили в свое превосходство и надеялись, что благодаря «научным законам» все общество скоро будет состоять из «полноценных людей», то есть фактически из тех, кто похож на них. В одном из докладов говорилось, что в среде неквалифицированных рабочих на 48 тыс. родителей приходится один ребенок, вошедший в справочник «Кто есть кто?», тогда как в среде профессионалов соотношение повышается до 46: 1. Эти данные были сочтены убедительным аргументом в пользу евгенических процедур и построения элитарного общества.

В Германии евгеника поначалу развивалась медленно, но в 1930-х годах буквально вышла из-под контроля. В 1933 году был принят закон, согласно которому все люди с наследственными дефектами в обязательном порядке подвергались стерилизации. В число таких дефектов вошли шизофрения, маниакальные депрессии, наследственная эпилепсия и тяжелый алкоголизм. Этот закон приняли с одобрения многих ведущих генетиков Германии. В 1937 году в список тех, кто подвергался стерилизации, добавили «цветных» детей. В 1939 году вступила в действие программа по эвтаназии пациентов психиатрических клиник. В 1942 году начались массовые истребления евреев и цыган в концентрационных лагерях. Все эти зверства оправдывались стремлением создать «расу господ» и устранить из популяции «неполноценные» аллели. Были также предприняты попытки планомерного скрещивания людей с благоприятными «арийскими» признаками.

В настоящее время некоторые сообщества принимают ряд добровольных программ по сокращению частоты наследственных заболеваний, свойственных той или иной группе. Возьмем для примера болезнь Тея—Сакса, аутосомное рецессивное заболевание нервной системы с летальным исходом. Его вызывает аллель, распространенный среди ашкеназских евреев, выходцев из Восточной Европы. В Северной Америке эта болезнь была распространена среди новорожденных в семьях иммигрантов. С развитием науки стало возможным проведение ДНК-анализа и выявление гетерозигот по аллелю Тея—Сакса. Если гетерозиготны оба партнера, то они часто принимают решение не вступать в брак. Таким образом, в некоторых регионах, например в Нью-Йорке, данная болезнь была почти полностью искоренена. Обратим особое внимание на то, что такие добровольные программы коренным образом отличаются от тех, что навязываются государством.

Следует заметить, что с помощью ДНК-анализа уже возможно выявить многие рецессивные аллели у гетерозигот, а в будущем, вне всякого сомнения, количество заболеваний, выявляемых таким образом, будет увеличиваться. Соответственно будут разработаны добровольные программы по искоренению из популяции таких болезней, как кистозный фиброз.

Следует различать этический и практический аспекты евгеники. С этической и даже научной точки зрения большинство евгенических предприятий в истории человечества были, мягко говоря, небезукоризненны. Научные недостатки заключались отчасти в неправильно понятых законах наследственности, а отчасти в неэффективности отбора рецессивных признаков. Однако благодаря быстрому прогрессу в области генетики все практические недостатки, возможно, будут скоро преодолены. Поскольку человечеству все более грозят перенаселенность, загрязнение окружающей среды, неконтролируемые инфекционные болезни и недостаток ресурсов, вероятно, уже недалеко то время, когда людям все-таки придется задуматься, как самим контролировать собственную эволюцию.

ПРИМЕЧАНИЯ

Глава первая

¹ Mark Schorer, William Blake: The Politics of Vision (New York; Vintage, 1959).

² Joseph Haberer, «Politicalization in Science», Science, 178, 1977. P. 713-723.

³ Theodore Roszak, The Monster and the Titan: Science, Knowledge, and Gnosis, Daedalus, Summer 1974, pp. 17-34.

Глава вторая

¹ Robert Graves, «Introduction», in New Larousse Encyclopedia of Mythology (London: Hamlyn, 1959, p. vii).

² Гомер, Илиада. Песнь V, стихи 265-274. Перевод Н. Гнедича.

³ Вергилий. Георгики. III. Пер. С. Шервинского.

⁴ Stuart Queen and Robert Habenstein, The Family in Various Cultures.^ Philadelphia: J. B. Lippincott, 1974), pp. 158-9.

Глава третья

¹ Единица атомного веса иногда называется дальтоном в честь английского химика Джона Дальтона.

Глава четвертая

¹ Термином признак обозначается отличительная особенность организма, передающаяся по наследству, например цвет глаз и волос или окраска цветка растения. Под чертой мы здесь подразумеваем отдельную форму признака, например лиловые цветки растений.

Глава пятая

¹ Заметьте, что и клетки, и хромосомы размножаются делением; сначала они удваиваются, затем две половины расходятся. В биологии принято условно называть образованные в результате деления клетки дочерними, а хромосомы — сестринскими.

² Kennedy McWhirter, «XYY Chromosome and Criminal Acts», Science, 164, 1969, p. 1117.

³ Georgetown Law Journal, «Note: The XYY Chromosome Defense», 57, 1969, pp. 892-922.

⁴ Barbara J. Culliton, «Parents' Rights: Harvard Is Site of Battle over X and Y Chromosomes», Science, 186, 1974, pp. 715—17.

⁵ H. Bentley Glass, «Endless Horizons or Golden Age», Science, 171, 1971, pp. 28ff.

⁶ Ernest B. Hook, «Behavioral Implications of the Human XYY Genotype», Science, 179, 1973, pp. 139-50.

Глава шестая

¹ Гаррод понимал значимость сделанного им открытия, но, как это часто бывало в истории науки, другие ученые его не поняли, и труды Гаррода вновь открыли лишь несколько десятилетий спустя, когда генетика продвинулась достаточно далеко.

² Robert Guthrie, «Mass Screening for Genetic Disease», in Medical Genetics Today, ed. D. Bergsma (Baltimore: John Hopkins Press, 1974).

Глава седьмая

¹ Некоторые штаммы Е. coli, особенно О157:Н7, в последнее время печально прославились тем, что вызывают серьезные (порой даже летальные) желудочно-кишечные заболевания, но это редкие исключения. В лабораториях исследуются
безвредные штаммы Е. coli.

² Felix d'Herelle, «The bacteriophage», Science News, 14, 1949, pp. 44ff.

Глава восьмая

¹ Некоторые фаги, растущие на К, являются rII⁺-ревертантами, испытавшими обратную мутацию, но частота реверсии измеряется независимо и вычитается из общего числа; она гораздо меньше частоты рекомбинации.

Глава десятая

¹ Laurie Garrett, The Coming Plague (New York: Farrar, Strauss & Giroux, 1994).

² Bernard Dixon, «Antibiotics and Advertisers», New Scientist, 10 April 1975, p. 58.

³ Theodore Friedmann and Richard Roblin, «Gene Therapy for Human Diseases?», Science, 175, 1972, pp. 949-55.

⁴ Stanley Rodgers, «Gene Therapy for Genetic Disease?», Science, 178, 1972, pp. 648-9.

Глава тринадцатая

¹ «Монсано» была одной из первых компаний, начавших активно выступать против Рэйчел Гарсон, опубликовавшей книгу «Безмолвный источник» (Silent Spring). Эта книга пробудила интерес широкой публики к пестицидам, загрязняющим окружающую среду, и способствовала развитию движения за
охрану окружающей среды.

² Здесь не место обсуждать экономические теории, но тем, кто доверяет принципам традиционной экономики, будет интересно узнать, что в последнее время развивается школа так называемой экологической экономики, которая отвергает многие традиционные идеи и старается рассматривать экономическую деятельность в более широком биологическом контексте.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: