Страница 10 из 11
Ребекка Канн в рамках работы над своей диссертацией в лаборатории Уилсона начала исследование изменчивости мтДНК людей из разных уголков Земли. Команда ученых из Университета Беркли преодолевала огромные расстояния, чтобы собрать образцы человеческой плаценты (являющейся богатым источником мтДНК) в разных популяциях — европейской, новогвинейской, коренной американской и других. Их целью было оценить характер изменчивости всего человеческого вида, чтобы делать выводы о происхождении челочка. То, что они обнаружили, было поразительно.
Начальные исследования человеческого митохондриального разнообразия Канн с коллегами опубликовали в 1987 году. Это был первый случай, когда человеческий полиморфизм ДНК был проанализирован методами экономии для установления общего предка и датировки. В аннотации к статье они сформулировали основные результаты коротко и ясно: «Все исследованные митохондриальные ДНК восходят к одной женщине, жившей предположительно 200 000 лет назад в Африке». Это открытие стало большой новостью, а бульварные газеты назвали эту женщину митохондриальной Евой — нашей прародительницей. Однако самым неожиданным было то, что в райском саду она была не единственной Евой — лишь самой удачливой.
Анализ, проведенный Канн и ее коллегами, заключал в себе ответ на вопрос, как последовательности мтДНК были связаны между собой. В своей статье они исходили из предположения, что если последовательности двух мтДНК имеют одинаковую мутацию в полиморфном сайте (скажем, Ц в позиции, где может быть либо Ц либо Т), то они имеют общего предка. Построив схему из 147 последовательностей мтДНК, они смогли сделать вывод о степени связанности индивидуумов, у которых были взяты образцы мтДНК. Это был утомительный процесс, потребовавший много времени на компьютерный анализ данных. При этом наибольшая дивергенция последовательностей мтДНК (число различий) была обнаружена среди африканцев, а это показывает, что процесс дивергенции у них шел дольше. Другими словами, африканцы — самая древняя группа людей на Земле, и это означает, что наш вид возник в Африке.
Рисунок 2. Доказательство того, что люди современного типа возникли в Африке — самое глубокое расщепление в генеалогии мтДНК («Ева») находится между последовательностями мтДНК африканцев. Это показывает, что они накапливали эволюционные изменения дольше
Метод экономии, использованный Канн, Стоункингом и Уилсоном в анализе последовательностей мтДНК, неизбежно приводил к единственному общему предку человека. Для любого участка генома, который не рекомбинирует — в данном случае для митохондриальной ДНК — мы можем определить ту единственную предковую митохондрию, из которых произошли все современные митохондрии. Это все равно что смотреть на расходящиеся круги на воде и определить, куда упал камень. Эволюционирующие последовательности мтДНК, накапливающие полиморфизмы при передаче от матери к дочери, подобны распространяющимся волнам, а предок — тому месту, куда упал камень. Применяя методы анализа, предложенные Цукеркандлем и Полингом, мы можем «увидеть» того единственного предка, который жил тысячи лет назад и который со временем мутировал, дав все существующее сегодня разнообразие форм. Более того, если мы знаем скорость, с которой возникают мутации, и имеем представление о количестве существующих полиморфизмов, то, собрав образцы человеческой ДНК по всему миру, мы сможем подсчитать, сколько прошло времени с того момента, когда «упал камень», то есть когда жил предок, давший начало всем потомкам, приобретшим по ходу истории мутации полиморфизмы.
Важно, однако, что факт существования единственного предка, давшего начало всему сегодняшнему разнообразию, не означает, что в то время жил лишь один человек. Это значит лишь то, что потомки других людей, живших в то время, вымерли. Представьте себе прованскую деревню XVIII века, в которой живет десять семей. У каждой из них — собственный рецепт приготовления рыбного супа буйабес, но он передается устно только от матери к дочери. Если в семье — только сыновья, рецепт будет утерян. Со временем первоначальное число рецептов постепенно уменьшается, так как не всем семьям посчастливилось иметь девочек. И к нашему времени остался только один рецепт — la bouillabaisse profonde. Почему сохранился только он? По чистой случайности — в других семьях в какой-то момент попросту не было девочек, и их рецепты канули в Лету. Глядя на эту деревню сегодня, мы будем немного разочарованы отсутствием кулинарного разнообразия. Как все они могут есть один и тот же рыбный суп?
Разумеется, в реальном мире ни один рецепт не передается из поколения в поколение не меняясь в соответствии с вкусовыми предпочтениями хозяек. Еще один зубчик чеснока здесь, немного больше тимьяна там — и voila! — готов новый вариант, передающийся по материнской линии. Со временем эти вариации на тему супа найдут свое отражение в бульонных чашках — но тем не менее исчезновение первоначального рецепта будет продолжаться. Если мы заглянем в такую творческую деревню сегодня, мы увидим значительное разнообразие рецептов, но для них всех благодаря принципу Оккама все еще можно установить единственного общего предшественника XVIII века. Это и есть секрет митохондриальной Евы.
Через несколько лет результаты, полученные в 1987 году Канн и ее коллегами, получили развитие в более подробном анализе, и оба исследования указывали на два важных факта: что человеческое митохондриальное разнообразие сложилось в течение последних 200 000 лет и что камень был брошен в Африке. Так, за очень короткий промежуток времени (по крайней мере, с точки зрения эволюции) люди, покинув Африку, заселили остальной мир. В статистическом анализе этих работ были некоторые технические недостатки, но недавние более обширные исследования митохондриальной ДНК подтвердили и расширили первоначальные выводы. У всех у нас была африканская пра-пра-… -прабабушка, которая жила примерно 150 000 лет назад.
Дарвин в своей книге об эволюции человека «Происхождение человека и половой отбор», написанной в 1871 году, отмечал, что «млекопитающие, живущие в каждом большом регионе мира, связаны близким родством с ископаемыми видами того же региона. Поэтому возможно, что в Африке в прошлом обитали ныне вымершие виды человекообразных обезьян, близкие к горилле или шимпанзе. Поскольку эти два вида стоят ближе всех к человеку, то вероятнее всего наши древние прародители жили на африканском континенте, а не в каком-либо другом месте». В некотором смысле это утверждение невероятно дальновидно, поскольку большинство европейцев XIX века поместили бы Адама и Еву в Европу или Азию. А в каких-то отношениях это вполне тривиально: поскольку обезьяны возникли около 23 млн лет назад в Африке, то, вернувшись в глубь веков в конечном итоге, мы неизбежно наткнемся на наших предков на этом континенте. Ключевой момент — датировка этого события, вот почему эти генетические результаты были настолько революционными.
Антропологи, такие как Карлтон Кун, утверждали, что человеческие расы возникли от обезьяноподобных предков во многих частях света в процессе изолированного видообразования. Эта гипотеза известна как мультирегионализм и продолжает существовать в некоторых антропологических кругах и сегодня. Основная идея заключается в том, что древние гоминидные (человекообразные) виды мигрировали из Африки в течение последних нескольких миллионов лет, обосновавшись вначале в Восточной Азии, и эволюционировали в современных людей in situ, что привело к созданию рас, классифицированных Куном. Чтобы понять, почему эта теория получила столь широкое признание, мы должны на некоторое время оставить в стороне ДНК и разобраться с древними костями.
Голландская доблесть
Линней назвал наш вид Homo sapiens (что в переводе с латинского означает «человек разумный») из-за нашего уникального хорошо развитого интеллекта. Однако уже в XIX веке было известно о существовании в прошлом других видов гоминид. Например, в 1856 году в долине Неандерталь в Западной Германии был обнаружен череп. В додарвинской Европе его считали останками неправильно сформированного современного человека, но позднее оказалось, что в районе его обнаружения был широко распространен вид древних гоминидов, названный по месту его находки неандертальским человеком. Это был первый научно признанный предок человека, ставший реальным доказательством того, что гоминидная линия развивалась с течением времени. Конец XIX века ознаменовался настоящей гонкой в поисках других «недостающих звеньев» между человеком и обезьяной. И в 1890 году один врач, работавший на острове Ява на голландскую Ост-Индскую компанию, сорвал джек-пот.