Удвоение обезьяны в человека

Общий предок шимпанзе и человека совершил рывок удвоений генов

Артём Тунцов 12.02.2009, 12:18
Photos.com/East News

Ухватить материальную суть и причину отличий человека от обезьян учёным не удаётся уже долгие годы. Как показало сравнение обезьяньих ДНК, общий предок человека и шимпанзе совершил рывок по числу удвоений целых генов, притом что сами гены стали устойчивее к единичным мутациям в них. Почему же человек от шимпанзе отличается больше, чем шимпанзе от гориллы, генетика объяснить пока не может.

Ровно 200 лет назад, 12 февраля 1809 года, родился Чарльз Дарвин. Во многом его усилиями людям стало окончательно понятно, кто они. Вид высших обезьян. И чем яснее становился этот, для кого-то неприятный ответ, тем острее вставал вопрос – чем человек отличается от других высших приматов.

А ответ на него дать на удивление трудно. Хотя отличия от самого близкого из доживших до наших дней родственников, шимпанзе, видны невооружённым глазом, предъявить критерий – необходимое и достаточное условие – принадлежности какой-либо обезьяны к человекам не удаётся.

По отдельным признакам – хоть анатомическим, хоть краниометрическим, хоть даже и френологическим – отличий хоть отбавляй. Что и позволяло в течение долгих и долгих лет ранжировать народы и расы по «степени совершенства», или эволюционной удалённости от обезьян. Сам ранжир осуществляли европейцы, потому основной мерой совершенства была, как правило, белизна кожи. Признаки, по которым дальше от обезьян ушли негры или азиаты (к примеру, длина полового члена или количество волос на теле соответственно), не рассматривались.

Но вот какого-то общего определения, отличающего человека от обезьяны, – нет.

Не верите? Попробуйте сами на досуге придумать такой критерий, и чтобы безо всяких оговорок. Время выполнения этой задачи ограничит только ваше упрямство.

Но даже если не удалось до конца разобраться в отличиях, это не повод оставить поиски их причин – пусть и формальных. К концу XX – началу XXI веков антропологи увлеклись генетикой. И раз уж «генотип определяет фенотип», давайте сравним ДНК человека и шимпанзе, и может, найдём какой-нибудь «ген человечности». Потом уж разберёмся, в какие внешние и внутренние отличия этот ген транслируется.

Геномы шимпанзе и нескольких других обезьян, прочитанные в последние годы, – горилл, орангутангов и макак – несколько разочаровали тех, кто надеялся найти человека в их сравнении с геномом Крейга Вентера и Джеймса Уотсона. Мы состоим из практически идентичных белков, и даже частота основного вида мутаций – единичных замен нуклеотидов («снипов») в генах этих белков (а это основа изменчивости и межвидовых отличий во многих линиях живых существ) у приматов — на пути от мартышки к человеку неуклонно падала. Падала и активность мобильных генетических элементов – транспозонов и им подобных, с которыми иногда связывают существенные перестройки генома даже при отсутствии перемен в самих белках.

Вместе с тем, чисто субъективно, отличия человека даже от самых совершенных из остальных приматов кажутся более значимыми, чем отличия, скажем, шимпанзе от гориллы. Хотя бы потому уже, что шимпанзе и гориллы до сих пор уживаются друг с другом неподалёку, на одном континенте, а человек захватил всю планету. И уже не со зла, а просто потому, что своей деятельностью способен изменять ландшафты на огромных территориях, угрожает существованию тех же горилл.

Группа американских, испанских и итальянских учёных под руководством Ивана Эйхлера из Университета американского штата Вашингтон решила разобраться со вторым типом мутаций – вариациями числа копий генов (CNV, copy number variations). При таких мутациях, в отличие от «снипов», в генетическом коде того или иного белка ничто не меняется. Вместо этого, как и следует из названия, происходит изменение числа копий – ген, кодирующий какой-то белок, может при переписывании генома скопироваться дважды, и значит, самого белка будет синтезироваться вдвое больше. Возможна и обратная ситуация, когда ген полностью удаляется.

Эйхлер и его коллеги сравнили CNV-профили макаки, орангутанга, шимпанзе и человека. По современным представлениям, именно в таком порядке отрастали ветви эволюционного дерева, на концах которых сейчас сидят перечисленные виды обезьян. Результаты сравнения опубликованы в последнем номере Nature, посвящённом 200-летию со дня рождения Дарвина.

Как выяснилось при сравнении обезьяньих ДНК, темпы удвоения генов на ветви, ведущей к шимпанзе и человеку, удвоились.

В промежуток примерно с 8 до 6 миллионов лет назад, когда жил последний общий предок человека и шимпанзе, не являющийся одновременно предком гориллы, в среднем удваивалось по 60 генов за миллион лет. У общего предка всех гоминид эта скорость, согласно анализу, в 3–4 раза меньше. Правда, временная протяжённость этой более древней ветви до разветвления на понгин (орангутангов) и гоминин (шимпанзе, горилл и людей) больше, так что общее число удвоений практически то же самое.

По словам Ивана Эйхлера, поразительно, что это ускорение удвоений произошло ровно в то самое время, когда темпы накопления единичных мутаций, «снипов», напротив, резко упали для всех гоминид. При этом учёные нашли и примеры независимого возникновения одних и тех же удвоений у разных обезьян – например, удвоения, которые есть у орангутанга и человека, но нет у шимпанзе.

За примерно 2-3 миллиона лет существования общего предка шимпанзе и человека мы совместно накопили 20-25 миллионов пар нуклеотидов, являющихся копиями других сегментов генома. За последующие 5-6 миллионов лет – лишь 16-17 миллионов пар. При этом удвоения происходят не равномерно по геному, а в отдельных, по какой-то причине нестабильных его регионах.

Ещё более удивительно, что основной рывок дупликаций относится именно к общей ветви шимпанзе и человека.

Иными словами, если считать, что именно дупликация генов – главный признак прогресса, то от шимпанзе человек ушёл не дальше, чем шимпанзе от гориллы.

Впрочем, Эйхлер и его коллеги, кажется, не намерены делать не самые приятные выводы.

«Окончательного ответа, почему люди и шимпанзе так отличаются, до сих пор нет, – говорит Томас Марк-Боне из исследовательской группы Эйхлера. – Может быть, отличие человека совсем не там».

Некоторые учёные полагают, что гены для человека и впрямь не так важны. Как рассказывает обозреватель Nature Эрика Хэйден в популярной статье, опубликованной в том же юбилейном номере Nature, всё большее число учёных склоняются к мысли о диспропорциональной роли «культурной» составляющей – в противовес «материальной», генетической, основанной на ДНК, – в человеческом наследии. Способности человека к технологическим инновациям и образованию в какой-то степени смягчили давление естественного отбора в его «дарвиновской» форме, позволив нам сохранить в геноме многие «вредные» мутации и не закрепить в нём многие «полезные».

Современный пример тому приводит оксфордский генетик Джилин Маквин. Благодаря очкам и люди с не очень хорошим зрением могут дожить до половозрелого возраста и передать свои гены – в том числе и плохого зрения – следующим поколениям. У наших далёких предков таких шансов не было.

Вместе с тем, сбрасывать «материальную» генетику с её пьедестала или подвергать её ведущую роль в передаче информации от поколения к поколению никто не собирается. Важная роль при этом отводится и отличиям по числу копий гена. Просто «теперь пора разобраться, что все эти отличия означают и как отражаются в генах», заключает Марк-Боне.