Одиссея генов. Захватывающая история человечества, извлеченная из ДНК

Как повлияют нынешние миграции на человеческое разнообразие? По сравнению с мигрантами прошедших тысячелетий современные мигранты чаще переезжают на большие расстояния. А значит, такие миграции сгладят генетические различия между отдаленными человеческими популяциями и повысят генетическое разнообразие внутри них. Что же касается нашего внешнего вида, то не исключено появление новых фенотипов (возникновение новых популяций). В китайском квартале Сан-Франциско мне как-то встретился круглолицый темнокожий человек с раскосыми голубыми глазами.

2100 год Рождение первого человека, который проживет 140 лет?

Что еще можно сказать о будущих изменениях нашего вида? Продолжаем ли мы эволюционировать? Если вы зададите этот вопрос биологу, ответ будет очевиден: да! В общем, как и все живые существа. В нашем геноме с каждым поколением появляются — случайно или благодаря естественному отбору — новые мутации; некоторые из них исчезают, другие становятся более частыми. Словом, генофонд нашего вида меняется. Но людей часто волнует вопрос: изменится ли от этого наш внешний вид?

От смартфонов до жирафов

«2100 год: ноги у людей атрофировались, а может, укоротились из-за того, что ими перестали пользоваться; мизинец на ноге стал ненужным и исчез. Пальцы рук удлинились, чтобы удобнее было тыкать в смартфон, на каждой руке зачастую по 6–7 пальцев, а глазницы квадратные оттого, что взгляд не отрывается от экрана…» — примерно такие описания человека будущего порождает коллективное воображение. Впрочем, основаны они сразу на нескольких ошибочных представлениях. Прежде всего, это представление о передаче приобретенных признаков. Многие думают, будто орган, который часто используется или, напротив, бездействует, передается нашим потомкам в измененном виде. Скажем, мускулистый человек передаст свою силу детям.

В школьных учебниках 1950-х годов, чтобы объяснить появление той или иной физической характеристики и интерпретировать его с точки зрения передачи приобретенных признаков или естественного отбора, приводилась история жирафа. Стадо жирафов в саванне ест листья деревьев, и самым длинношеим достается больше пищи. Через несколько поколений шея у жирафов становится длиннее — почему?

Версия сторонников гипотезы передачи приобретенных признаков: жираф все сильнее тянет шею, отчего она удлиняется, он питается листьями, растущими выше, и передает эту длинную шею своим детенышам. Версия сторонников теории естественного отбора: жирафы с самой длинной шеей достают даже самые верхние листья, им легче выжить, и поэтому у них больше детенышей, у которых, как и у их родителей, длинные шеи. Сегодня мы знаем, что верна только вторая версия.

Стоит ли беспокоиться о мизинцах?

Эволюция путем естественного отбора возможна при соблюдении трех условий: нужно, чтобы сам признак был вариабельным, чтобы от него зависело выживание или размножение и, наконец, чтобы он передавался потомству. Применив к тому или иному сценарию эту схему, мы легко поймем, насколько он вероятен. Возьмем для примера мизинец на ноге. Исчезнет ли он?

Чтобы признак изменился в ходе естественного отбора, прежде всего нужно, чтобы он был вариабельным: то есть чтобы у одних индивидов на ногах были мизинцы, а у других нет. Кроме того, необходимо, чтобы наличие мизинца давало преимущества, и, наконец, чтобы наличие или отсутствие мизинца передавалось потомкам.

Все три условия в случае с мизинцем не выполняются. Тем не менее верно, что если орган становится бесполезным, то мутации, ведущие к утрате этого органа, не устраняются в ходе естественного отбора, а потому могут накапливаться из поколения в поколение и в конце концов, через очень долгое время, действительно привести к окончательной утрате органа. Это объясняет, к примеру, почему у больших человекообразных обезьян, к числу которых относимся и мы, больше нет хвоста. Мы утратили его за те несколько миллионов лет, в течение которых он был нам не нужен.

В свете эпигенетики

После ряда открытий в области эпигенетики представление о передаче приобретенных признаков пришлось частично пересмотреть. Эпигенетика изучает механизмы, которые модулируют экспрессию генов в зависимости от окружающей среды. Некоторые из этих модуляций передаются от матери к ребенку. Феномен был описан на примере женщин, страдавших от голода. Выяснилось, что у детей таких матерей in utero[3] развиваются эпигенетические особенности, которые впоследствии помогают им максимально накапливать доступные ресурсы — «нагуливать жирок». Если потом такие дети растут в условиях изобилия, они проявляют склонность чрезмерно аккумулировать калории, и риск ожирения у них выше.