Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека

Может показаться, что в общепринятых сегодня биологических классификациях млекопитающих называют Mammalia (от латинского mamma – сосок) именно потому, что кормление детенышей молоком – столь фундаментальная особенность этой группы. Но действительно ли термин Mammalia побил термин Pilosa в состязании названий оттого, что биологи сочли кормление молоком более важным для млекопитающих, чем наличие шерсти? Современные биологические классификации начались с Линнея, который выбрал для млекопитающих именно название Mammalia, а не Pilosa. Однако Линней, как выяснила историк науки Лонда Шибингер, активно ратовал за то, чтобы шведские женщины кормили младенцев грудью, и даже написал на эту тему брошюру. Так что, как выясняется, упор на кормление молоком, а не на волосяной покров в его новаторской классификации был связан скорее с политикой, чем с биологией.

Разумно предположить, что общие предки всех млекопитающих кормили своих детенышей молоком. К сожалению, мы не можем проверить это предположение по палеонтологическим данным, как предположение о наличии волосяного покрова. Даже столь сложный признак, как выкармливание детенышей молоком, мог возникнуть в разных эволюционных ветвях независимо. Сходные потребности часто приводят к сходным адаптациям, так что независимое появление таких адаптаций (конвергенция) – довольно распространенное явление. Например, когда предки дельфинов и китов вернулись к жизни в воде, у них развилась обтекаемая форма тела, похожая на рыбью. Кормление детенышей молоком тоже могло возникать неоднократно, но как нам разобраться в его эволюции? Этот случай – один из восхитительных примеров того, как полученные за последние несколько лет генетические данные (существенно подкрепленные полной расшифровкой геномов многих видов млекопитающих) помогли решить эволюционную проблему.

Важное общее свойство молока всех млекопитающих – наличие особых белков, так называемых казеинов. Эти белки встречаются только у млекопитающих, а кодирующие их гены работают только в молочных железах. Ученые уже полностью расшифровали геномы яйцекладущего однопроходного (утконоса), сумчатого (опоссума) и пяти плацентарных млекопитающих (коровы, собаки, мыши, крысы и человека). Эволюционное древо, построенное на основании расшифровки последовательности нуклеотидов ДНК в генах, кодирующих синтез молочных белков – казеинов, свидетельствует о том, что эти гены возникли в ходе эволюции лишь единожды – у общего предка однопроходных, сумчатых и плацентарных. Этим фактом убедительно подтверждается предположение о том, что кормление детенышей молоком тоже возникло в ходе эволюции у древнейших млекопитающих лишь единожды. О том же свидетельствуют и содержащиеся в молоке углеводы. Сравнительный анализ показывает, что специфические углеводы молока имелись уже у жившего более 200 млн лет назад общего предка всех млекопитающих. На том этапе углеводы, содержащиеся в молоке, явно были еще очень разнообразны, потому что в молоке современных однопроходных, сумчатых и плацентарных преобладают разные углеводы. Однако у всех плацентарных, в том числе у человека, главным углеводом молока служит лактоза, а значит, она, несомненно, преобладала и в молоке общего предка всех плацентарных.

Молекула лактозы составлена из молекул двух простых углеводов: глюкозы и галактозы. Такие сложные углеводы, как лактоза, не могут проходить через стенку кишечника и, чтобы попасть в кровоток, должны быть переварены. В науке принято давать природным ферментам названия, заканчивающиеся на «-аза», поэтому фермент, расщепляющий лактозу на глюкозу и галактозу, называют лактазой. У потомства всех плацентарных млекопитающих лактазу кодирует один-единственный ген, работающий с самого рождения исключительно в клетках слизистой оболочки кишечника. Вскоре после того, как детеныш перестает питаться молоком, он обычно утрачивает способность переваривать лактозу. Например, у человеческих детей выработка лактазы нередко прекращается примерно к пятилетнему возрасту.

Если после прекращения выработки лактазы в кишечник попадает лактоза, она остается непереваренной и в неизменном виде доходит до толстой кишки. Живущие в толстой кишке бактерии быстро приспосабливаются к перевариванию оказывающейся там лактозы. Происходящее в результате брожение приводит к выделению больших объемов газовой смеси, содержащей водород, метан и углекислый газ. Именно поэтому у многих взрослых потребление молочных продуктов вызывает проблемы с пищеварением. Как иронично заметил один автор, оно приводит к «социально неприемлемым последствиям».