Митохондриальная Ева

Оцените материал
(1 Голосовать)

 

Разговор о происхождении человека можно было бы считать на этом законченным, если бы не одно "но". В 80-х годах произошла, как выразился один из участников этих событий, "бесшумная революция" в антропологии. Появились данные, которые радикальным образом трансформировали прежние представления о ранних стадиях человеческой эволюции. Речь идет о выдающихся открытиях юной науки палеогенетики (иногда ее называют молекулярной палеонтологией). Оказалось, что в самом человеке, точнее — в его генотипе, являющемся совокупностью всех генов организма, можно обнаружить следы эволюционной истории вида. Гены впервые предстали в роли надежных исторических документов, с той лишь разницей, что запись в них сделана не чернилами, а химическими компонентами молекулы ДНК. Словом, генетики научились извлекать информацию в буквальном смысле из "праха земного" — окаменевших остатков, которые принадлежали весьма древним существам.

Около 10 лет назад в журнале "Nature" появилась статья Аллана К. Уилсона, профессора Калифорнийского университета в Беркли, в которой он утверждал, что все человечество произошло от одной женщины, когда-то жившей в Африке, потомки которой заселили остальные континенты, породив все расовое разнообразие человечества. Подробные результаты этих исследований были опубликованы в 1992 году в авторитетном журнале "Science". Излишне говорить, какова была реакция. А. Уилсон пишет, что в поисках данных об эволюции человека палеогенетики оказались вовлечены в спор с палеонтологами, который первые, теперь это можно признать, блестяще выиграли.

Группа А. Уилсона разработала две базовые концепции, в русле которых проходили исследования. Как показал сравнительный анализ белков, в молекулярной эволюции с постоянной скоростью накапливаются нейтральные мутации — это первая идея. Скорость изменения генов за счет точечных нейтральных мутаций является постоянной во времени, поэтому ее можно использовать в качестве своеобразного "эволюционного хронометра", позволяющего датировать отхождение данной ветви от общего ствола. Это — вторая идея. В итоге все сводится к несложной арифметической задаче, в которой, зная скорость движения и путь, надо определить время.

В конце 80-х годов были начаты сравнительно-генетические исследования. Для анализа А. Уилсон избрал не ядерную ДНК, а ДНК митохондрий — одного из органоидов клетки. Дело в том, что митохондриальная ДНК (мтДНК) — это небольшая кольцевая молекула размером 16.600 пар нуклеотидов, содержащая 37 генов. Из них мутировать могут не более 2%, поскольку большинство генов жизненно необходимы. Для сравнения: ядерная ДНК человека содержит порядка 60 тысяч генов (по самым последним данным — около 30-35 тыс. генов), что составляет около 3,2 миллиарда нуклеотидных пар.

Однако не только скромные размеры мтДНК определили выбор. Гораздо важнее другое. Известно, что митохондрии, в отличие от прочих органоидов клетки, наследуются исключительно по женской линии. Когда происходит слияние сперматозоида и яйцеклетки в процессе оплодотворения, митохондрии спермия разрушаются в цитоплазме яйцеклетки. Таким образом зародыш получает свои митохондрии именно от матери, из её яйцеклетки. МтДНК отца в ходе формирования зародыша, как пишет в одной из статей Уилсон, как бы "уходит в опилки" [1].

Это обстоятельство позволяет следить за предками индивидуума по материнской линии. Судите сами: каждый из нас получил митохондрии от своей матери, она — от своей, а та — от своей… и так далее. Выстраивается линия родства — генетическая генеалогия, позволяющая заглянуть в весьма отдаленное прошлое. Кроме того, мтДНК, в отличие от ядерной, не вступает в процесс рекомбинации, поэтому она накапливает нейтральные мутации, как было ранее сказано, с постоянной скоростью. Это означает, что мтДНК ведет себя, как часы, которые и назвали "митохондриальными часами".

Осознав наличие у любого обитателя Земли этого удивительного хронометра, группа А. Уилсона приступила к анализу генеалогии человека. Были собраны образцы 182 различных типов мтДНК, полученной от 241 индивидуума, куда вошли представители 42 национальностей всех рас. Исследовались два участка мтДНК, в которых активно возникают мутации. Понятно, что более молодые нации будут генетически более однородными, а более древние должны иметь значителый спектр мутаций, накопившихся за более продолжительное время существования на Земле.

Проведя сравнительный анализ мтДНК, А. Уилсон построил генеалогическое древо, которое четко свидетельствовало о наличии наибольшей дифференциации митохондриальных генов в Африке. Более того, всё шестимиллиардное современное человечество, как показало это исследование, ведет свое происхождение от одной женщины, некогда обитавшей в восточной Африке. Автор открытия, которое явилось мировой сенсацией, стал "крестным отцом" нашей прародительницы, назвав ее "митохондриальной Евой".

Однако А. Уилсон, найдя место, являющееся "колыбелью" человечества, пошел дальше. Зная скорость мутирования, он смог определить и примерное время, когда "Ева" появилась на Земле. "Митохондриальные часы" показали, что она жила приблизительно 200-150 тысяч лет назад (удивительно, но "Ева" оказалась древнее неандертальца, которого упорно навязывали ей в "эволюционные отцы").

Данные по анализу мтДНК были независимо получены многими другими исследователями. "Анализ мтДНК, — пишет Сатоси Хораи, — указывает на то, что современный человек возник около 200 тысяч лет назад в Африке, откуда переселился в Евразию, где достаточно быстро вытеснил Homo erectus и предположительно полностью (если не будет найден снежный человек) неандертальца. При этом смешения митохондриальных генотипов практически не произошло" [2]. Позднее этот исследователь попытался более тонко откалибровать "митохондриальные часы". По его уточненным оценкам, возраст современного человека оставил около 143 тысяч лет.

Другие группы исследователей проводили сравнение ядерных генов. Этот подход также показал, что человек появился в Африке, а "расселение африканских предков произошло не ранее 100 тысяч лет назад" [3]. Ученые из Англии работали с фрагментом ядерного гена, отвечающего за синтез ?-глобина. Они проанализировали этот участок ДНК у 349 жителей разных регионов мира. Это исследование также показало, что генетические корни человека ведут в Африку. К аналогичным выводам пришли австралийские генетики и многие другие авторы. Словом, открытие А. Уилсона стимулировало всплеск исследований в крупнейших лабораториях мира. И все независимо выполненные работы говорят в пользу восточной Африки как места, где впервые появился человек.

Особый интерес представляет предпринятая Л. Кавалли-Сфорца попытка сравнить данные молекулярной генетики и лингвистики. Он показал, что распространение генов удивительно хорошо коррелирует с распространением языков. Таким образом, родословное древо, построенное на основании генетических исследований, соответствует лингвистическому родословному древу. Так геногеография совместилась с этнической географией.

Еще при жизни А. Уилсона была сделана попытка анализа У-хромосомы мужчин с тем, чтобы проследить "линию отцов" в родословной человечества. Предварительные данные, о которых он сообщает, полученные французским ученым Ж. Люкоттом, также подтвердили африканское происхождение "Адама".

Более детальные исследования были проведены профессором Стенфордского университета П. Ундерхаллом, собравшим материал для анализа почти во всех регионах мира. Как известно, У-хромосома присутствует лишь в генотипе мужчин, и, следовательно, передается в поколениях строго от отца к сыну. Результат изучения нескольких тысяч проб, взятых от представителей разных народностей, тоже оказался сенсационным. Родиной "Адама" была все та же восточная Африка. По оценке исследователей, время появления представителя Homo sapiens мужского рода — также порядка 200-150 тысяч лет.

Аналогичные данные были получены и другой независимой группой под руководством Майкла Хаммера (университет Аризоны, США). Уточненный возраст гипотетического "Адама" — 160-180 тысяч лет.

Итак, именно на Африканском континенте около 150-180 тысяч лет назад появились наши прародители. Примерно 100 тысяч лет назад их потомки мигрировали по всей ойкумене, замещая всех прочих живших там гоминид, но при этом, что важно, не скрещиваясь с последними. Около 40 тысяч лет назад они добрались до Европы.

Но на этом сюрпризы, преподнесенные палеогенетиками антропологам, не закончились. Профессору Сванте Паабо удалось извлечь мтДНК из фрагмента позвонка неандертальца. Эта работа — поистине высочайшая вершина молекулярно-генетического искусства, результат ее трудно переоценить. Как показали сравнительные исследования митохондриальной ДНК современного человека и неандертальца, последний вовсе не является ни нашим предком, ни даже близким родственником. Путем сравнительного анализа "наших" и "неандертальских" генов было установлено, что различия между ними столь велики, что эволюционные ветви этих двух видов могли (или должны были) разойтись 600 тысяч лет назад, то есть в ту пору, когда самих видов еще просто не существовало. Следовательно, неандертальцы — это совершенно другая, параллельная и тупиковая эволюционная ветвь. Их можно было бы назвать парагоминидами (от греч. "para" — мимо, возле, вдоль). Однако автор этих строк не претендует на введение в научный обиход еще одного термина.

Выводы С. Паабо столь коренным образом меняют представления об антропогенезе, что встал вопрос о проверке этих результатов независимой группой исследователей. С фрагментом неандертальской кости на этот раз работал Марк Стоункинг, ученый из группы А. Уилсона, также высочайший авторитет в области палеогенетики. Проведя исследования, он получил такие же данные, что и С. Паабо, полностью подтвердив его выводы. В связи с этим в одном из интервью С. Паабо заметил: "Мы придерживались строгих критериев судебной медицины, как если бы готовились представить вещественное доказательство суду".

Спустя несколько лет группа немецких ученых выделила ДНК из фрагмента кости самого первого из обнаруженных неандертальцев, остатки которого с 1856 года хранятся в Германии. Это независимое исследование показало, что "подтверждается гипотеза, согласно которой неандертальцы представляют тупиковую эволюционную ветвь и не являются предками современного человека" [4] (выделено мной, Г.М.).

Палеонтолог Кристофер Стрингер так видит дальнейшую перспективу: "Возможно, мы стоим на пороге создания единой теории, которая объединит палеоантропологические, археологические, генетические и лингвистические доказательства в пользу Африканской моногенетической модели" [5].

Действительно, синтез этих наук, вероятно, способен приблизить нас к пониманию тайны нашего происхождения. Но все же антропогенез нельзя свести лишь к чисто научной проблеме, как это пытается делать позитивистская наука. Чего-то явно не хватает…

А.К. Уилсон, Р.Л. Канн "Недавнее африканское происхождение людей", "В мире науки", 1992, N 6, с.10 ^
Horai Satoshi et al. — "Annuall Reports", 1995, N 46, p.92 ^
Pritchard Jonatan K. et al. — "Scienсe", 1996, v.274, N 5292, p.1548 ^
Krings Matthias et al., "Cell", 1997, N 1, p. 19 ^
Кристофер Б. Стрингер "Происхождение современных людей", "В мире науки", 1991, N 2, с.60 ^

ссылка на источник

еще одна интересная статья на эту тему

1234
Прочитано 4124 раз