Эволюция: Триумф идеи

Каждый год в Африке южнее Сахары рождается около 150 000 детей с этим диагнозом, и мало кто из них доживает до года. Чтобы получить серповидноклеточную анемию, человек должен унаследовать две копии мутантного гена, отвечающего за гемоглобин, — по одному от каждого из родителей. Одной копией такого гена обладает гораздо больше людей; у них гемоглобин также деформирован, но лишь слегка. Учитывая последствия, серповидноклеточная анемия должна была бы встречаться значительно реже, чем это происходит на самом деле. Практически неизбежная смерть людей с двумя копиями гена по идее должна была бы почти полностью вывести этот ген из обращения.

Но ген серповидноклеточной анемии не уходит потому, что способен не только отнимать, но и давать жизнь. Паразит, вызывающий самую неприятную форму малярии, Plasmodium falciparum, проникает в эритроциты человека и поедает гемоглобин. Он вызывает сильную лихорадку, а пораженные им эритроциты начинают склеиваться и быстро образуют смертельно опасные сгустки. Но если паразит пожирает гемоглобин в клетке с дефектным геном гемоглобина, клетка теряет кислород и схлопывается в серповидную форму. В таком виде она не может склеиваться с другими клетками, и опасных кровяных сгустков не возникает. Кроме того, серповидные клетки деформированы настолько явно, что лейкоциты в селезенке быстро распознают их и уничтожают вместе с притаившимся паразитом.

Таким образом, человек с одной копией серповидного гена может пережить приступ малярии, который убил бы человека с нормальными генами. Естественный отбор убирает копии гена в людях, которым их достается две штуки, но способствует его распространению, позволяя людям с одной копией гена иметь детей.

Ген серповидноклеточной анемии распространяется вместе с сельским хозяйством. Прежде, когда люди еще не возделывали землю, малярия, скорее всего, не была таким серьезным бичом, как сегодня. К примеру, 5000 лет назад большая часть Африки южнее Сахары была сплошь покрыта лесами. На нижнем «этаже» африканских лесов относительно немного комаров; большинство их видов сосет кровь птиц, обезьян, змей и других обитателей древесных крон. Но затем появились крестьяне, и начали вырубать леса и превращать их в возделываемые поля. На обнаженной эродирующей земле образовались грязные лужи и небольшие пруды, идеальная среда для размножения Anopheles gambiae — относительно редкого прежде вида комаров, которые предпочитают питаться человеческой кровью. Крестьяне, днем работавшие в полях, а на ночь возвращавшиеся в деревню, стали для этих комаров легкой добычей; вместе с кровью от человека к человеку путешествовали и плазмодии. Одновременно с распространением малярии начали развиваться и механизмы защиты от нее. Иными словами, серповидноклеточная анемия — это та цена, которую человечеству приходится платить за земледелие.

Иногда культура может изменить направление естественного отбора, но в целом она, вероятно, просто замедляет эволюцию человека до черепашьих темпов. Гены, которые когда-то снижали репродуктивный успех, сегодня не представляют такой опасности. К примеру, из каждых 10 000 детей в США один рождается с генетическим расстройством, известным как фенилкетонурия; у таких детей нарушен аминокислотный обмен, они не могут расщеплять аминокислоту фенилаланин. По мере того как они получают эту аминокислоту с пищей, фенилаланин накапливается у них в крови; рано или поздно уровень становится критическим, от этого страдает мозг и развивается умственная отсталость. Прежде мутации, вызывающие фенилкетонурию, снижали приспособленность человека, но теперь родители имеют доступ к медицинским знаниям и могут спасти своих детей. Диета с низким содержанием фенилаланина позволяет сохранить мозг детей здоровым. Благодаря медицине и другим изобретениям человеку удалось приглушить выраженные различия между успешными и неудачными генами и затруднить действие естественного отбора.

Не исключено, что в будущем культурная эволюция замедлит биологическую еще сильнее. Естественный отбор работает быстрее всего, когда разница в репродуктивном успехе отдельных людей очень заметна — кто-то вовсе не имеет детей, кто-то заводит многочисленное потомство. Сегодня люди во всем мире лучше питаются, лучше сохраняют здоровье, живут более обеспеченно — и заводят меньше детей. А поскольку различия в репродуктивном успехе людей становятся меньше, действие естественного отбора ослабевает.