Краткая история всех, кто когда-либо жил - Резерфорд Адам 3 стр.

Если эти образцы достаточно «молодые», в них можно определить соотношение изотопов углерода: при жизни человека эти изотопы восполняются за счет метаболизма, но после смерти их соотношение медленно изменяется определенным образом. Это хорошая, надежная наука. Иногда спорная, как любая наука, иногда фрагментарная, однако анализ старых костей – точный, комплексный и сложный метод. За 200 лет, прошедших с момента открытия останков людей других видов, мы очень многое узнали о появлении человека, однако теперь мы уже не уверены в том, что это происходило именно так, как мы думали раньше. На протяжении многих десятилетий схема превращения обезьяны в человека красовалась на стенах музеев всех стран мира и во многих учебниках – простая и понятная линия эволюции с подписью «Вот так мы появились на свет». В доме-музее Дарвина «Даун-Хаус» в графстве Кент, где ученый оттачивал свою потрясающую идею, до сих пор можно купить кружку с такой картинкой.

В 1980-х годах, когда я был молод и влюбился в науку, эволюционное дерево человека выглядело именно таким образом. Отец собирал для меня вырезки из New Scientist и Scientific American с четкими разветвляющимися диаграммами, которые показывали, как один вид превращается в другой, или как из одного вида образуются два новых вида, а все «менее развитые» родственники человека отмирают по дороге. Картинка была четкой и понятной, поскольку образцов было немного. Но к концу XX века ученые откопали множество костей древних людей разных видов. И четкие линии филогенетического дерева стали утолщаться, расплываться и терять направленность.

Похоже, пришло время отказаться от старой метафоры об эволюционном «дереве» и уж точно – от привычной картинки, описывающей превращение обезьяны в человека. Сегодня эта схема настолько перестала быть похожей на дерево, что ее не сравнишь даже с кустом. Теперь она больше напоминает ряд перевернутых капель, ручейками, речушками и мощными потоками текущих вверх в озера и океаны, одно из которых и есть мы; одни достигают вершины, другие угасают по дороге (см. рисунок). Иначе эту же схему можно изобразить в виде диаграммы, расположив найденные образцы разных видов организмов снизу, от самых старых, доверху, где будем только мы – единственный сохранившийся вид, – так, чтобы ширина полос соответствовала географической широте распространения окаменелостей. В таком случае придется признать, что связи между видами окажутся прерывистыми, то есть гипотетическими. Если бы речь шла о детективной истории, мы бы сказали, что труп есть, но факты относительно обстоятельств убийства скупы и разрозненны. До разгадки еще далеко.

Безусловно, мы чрезвычайно горды собой – и не без основания. Мы – всего лишь один из видов животных, но мы – единственный вид, который исследует собственную природу, смотрится в зеркало и наблюдает за собой. О нашем происхождении написано множество книг, но я буду рассказывать только о тех данных, которые позволяют восстановить историю и древнейшие связи с использованием самых новых методов палеоантропологии и анализа ДНК. Буквально за несколько последних десятилетий молекула ДНК перевернула наши взгляды на историю человечества. Эта область исследований развивается с такой невероятной скоростью, что ученые боятся публиковать результаты, поскольку общая картина меняется не за месяцы или годы, а за недели или даже считаные дни. Работать в данной области науки, прямо скажем, непросто, поскольку она переживает неослабевающий революционный переворот. Путь нашей эволюции обрастает подробностями, но многое еще предстоит выяснить.

Прежде чем погрузиться в это исследование, давайте кратко поговорим о том, как эта история выглядела в начале. Вернее, начнем не с начала, поскольку начала нет, а с произвольной точки вблизи начала.

Запутанный куст эволюционного развития человечества.[5]

Анализ старых костей и ДНК привел к тому, что когда-то простое и понятное разветвляющееся филогенетическое дерево превратилось в спутанный куст. Жирные линии соответствуют разным видам людей, а пунктир показывает перенос генов за счет межвидового скрещивания. Чем больше мы узнаем, тем запутаннее становится эта схема.

Двуногие обезьяны жили на Земле уже как минимум четыре миллиона лет назад. На самом деле все обезьяны способны в какой-то степени передвигаться на двух ногах, но когда мы говорим о двуногих видах, мы имеем в виду, что для них это обычный способ передвижения. Выпрямление спины было важнейшим этапом нашей эволюции. Оно совпало по времени с целым рядом анатомических перестроек (например, в положении и форме позвоночника и его сочленении с черепом) или стало их причиной. Ученые пока не пришли к единому мнению по поводу того, почему это произошло, но гипотез существует множество. Некоторые считают, что в таком положении повышается эффективность движений, другие видят в этом изменении адаптацию к жизни в саваннах, а не в лесах, а третьи связывают этот переход с изменением климата в Восточно-Африканской рифтовой долине. Самый известный представитель той давнишней эпохи – Люси, родившаяся примерно 3,2 миллиона лет назад. Сорок процентов ее окаменелого скелета (что очень много для таких старых костей) было открыто в 1974 году Дональдом Карлом Джохансоном. Ее назвали Люси по той причине, что ночью в лагере палеонтологов в долине Аваш в Эфиопии звучала песня «Битлз» «Люси в небесах с алмазами». Люси – один из первых обнаруженных представителей вида Australopithecus afarensis. Мы не знаем, был ли этот вид нашим непосредственным предшественником. Но мы знаем, что он нам ближе, чем многие другие приматы того времени.

Классификация животных весьма запутана, но, чтобы рассказать историю нашего вида, придется ей воспользоваться.

Принятая на сегодняшний день система классификации была предложена в XVIII веке шведским натуралистом Карлом Линнеем. В соответствии с этой классификацией все организмы определяются двумя латинскими названиями, соответствующими роду и виду[6]. В этой системе английский дуб носит название Quercus robur. Lalapa lusa – это оса, Ba humbug – фиджийская змея, Enema pan – скарабей. Обычная жаба называется Bufo bufo – ленивое название, латинский эквивалент «жаба жаба». Вообще говоря, многие распространенные животные имеют такие двойные названия, например, моллюск Extra extra или наш родственник Gorilla gorilla[7]. Но дома у вас живет Felis catus, кошка домашняя, – вот ей выделили два разных имени, хотя, если перевести с латинского, это будет звучать как «кошка кошка».

Название Australopithecus afarensis приблизительно можно перевести как «южное человекообразное существо из далекого прошлого». Существуют и другие виды «южных человекообразных существ», например sediba, anamensis и africanus. Раньше человекообразных обезьян относили к родам Sivapithecus («обезьяна Шивы, обнаруженная в Индии»), Ardipithecus («наземная обезьяна») и Gigantopithecus («по-настоящему большая обезьяна»).

Мы с вами относимся к роду Homo и виду sapiens: Homo sapiens, человек разумный. Это краткая версия классификационного названия. Знаете, как дети пишут свой адрес, начиная от номера дома и названия улицы и заканчивая страной, континентом, полушарием, Солнечной системой и галактикой? Так и в биологии. Чтобы точно определить наше положение в живой вселенной, следует написать следующее:

Все, о ком пойдет рассказ дальше в этой книге, относятся к роду Homo (люди). Так, неандертальцы получили название Homo neanderthalensis – люди из долины Неандерталь в Германии; а первым представителем рода Homo считается Homo habilis – человек умелый.

Мы являемся членами удивительного закрытого клуба. Принадлежность к роду не обязательно указывает на сходство между представителями рода, однако указывает на то, что они похожи друг на друга больше, чем на любых других существ. На сегодняшний день это лучшая имеющаяся у нас система классификации.

Определение вида тоже неоднозначно, но принято считать, что существа относятся к двум разным видам, если при скрещивании они не могут произвести способное к воспроизведению потомство. Зеброиды (гибрид зебры с лошадью или ослом), лигры (гибрид льва и тигрицы), мулы (гибрид осла и кобылы), лошаки (гибрид жеребца и ослицы) и пизли (гибрид белого и бурого медведя – редкое, но чрезвычайно опасное животное) являются вполне жизнеспособными существами, но никто из них не может произвести на свет жизнеспособное потомство. Вскоре мы увидим, почему такое определение вида не годится для человека.

По современной договоренности, к роду Homo относят семь видов существ, которых я буду называть людьми. Этот подход неоднозначен, но одна из проблем таксономии заключается в том, что, давая организмам имена, мы одновременно пытаемся дать им определение, не учитывая эволюционной природы жизни. Вспомните, что эволюция действует на уровне ДНК, но классификация этого не учитывает.

На данный момент давайте говорить о видах как об отдельных группах животных, различающихся настолько, что в результате их скрещивания не может появиться способное к размножению потомство. И в рамках рода Homo таких групп насчитывалось как минимум семь[8]. Тех людей, которых мы знаем по окаменелостям и которые жили около миллиона лет назад, мы называем архаическими (древнейшими) людьми. К ним относились Homo ergaster (Человек работающий), H. antecessor (Человек предшествующий), H. Heidelbergensis (Человек гейдельбергский), и некоторые другие; все они жили в разных местах и имели несколько различающееся анатомическое строение. Считается, что они произошли от более раннего вида Homo erectus – человека прямоходящего. Эти люди расселились по всему миру, но пока мы не смогли раздобыть их ДНК для анализа, а в нашем с вами исследовании мы пытаемся восстановить прошлое на основании анализа ДНК. Большинство других видов тоже не оставили нам своей ДНК (по крайней мере, пока мы ее не извлекли): либо потому, что представители вида умерли слишком давно, либо потому, что умерли в слишком жарких регионах, где ДНК плохо сохраняется. Так что наши гипотезы о связи с этими видами основываются на анализе окаменелостей и данных палеоархеологии.

Основания пирамиды человеческой эволюции задрожали в 2003 году, когда на индонезийском острове Флорес были обнаружены кости крохотной женщины. В пещере Лианг-Буа ученые откопали останки скелета женщины ростом не более одного метра и еще как минимум восьмерых людей. Назвали этих миниатюрных людей Homo floresiensis, а прозвали «хоббитами» (впрочем, хотя ступня у них была широкая, у нас нет никаких доказательств, что они были покрыты шерстью). Жили они в этой влажной пещере 13 тысяч лет назад – всего за несколько столетий до изобретения современным человеком сельского хозяйства. Маленькие люди готовили пищу на огне и, возможно, ели мясо обитавших поблизости гигантских крыс и стегодонов (вид мелких слонов).

Кем были эти маленькие люди? Из первых публикаций в журнале Nature следовало, что строение тела позволяло отнести их к роду Homo, но все же имело такие отличия, которые заставляли считать их отдельным видом. Меньшинство ученых критиковали эту идею и утверждали, что эти древние люди были такими же, как мы, но болели и уменьшились в росте в результате какой-то патологии. В качестве гипотез предлагали синдром Дауна, микроцефалию, карликовость Ларона и эндемичный кретинизм, но никаких надежных доказательств справедливости этих гипотез не было найдено. Жители островов часто бывают очень маленькими или очень высокими, поскольку в таких местах условия естественного отбора могут быть весьма специфическими. В частности, наши «хоббиты» делили территорию с гигантскими грызунами, крохотными гиппопотамами и малюсенькими слонами. Все эти странные существа вымерли, но все же кажется наиболее вероятным, что Homo floresiensis – отдельный вид человека и, возможно, где-то на отрезке в два миллиона лет мы с ними имели общего предка. А уменьшение размера тела действительно могло произойти в специфических условиях жизни на тропических островах.

К сожалению, у нас нет ДНК этих крошек. Их кости не окаменели, а остались мягкими, как картон. В 2009 году ученые попытались выделить ДНК из одного зуба, поскольку крепкая внешняя поверхность зубов в какой-то степени может защитить ДНК от разрушения. Попытка не удалась, и ДНК Homo floresiensis потеряна для нас, как слезы в дождевой воде. По-видимому, теплый и влажный климат тропиков за несколько тысячелетий уничтожил всю ДНК, содержавшуюся в зубах и костях. Это очень досадно, поскольку анализ ДНК позволил бы мгновенно определить происхождение этих людей. Их островная жизнь, ограниченность распространения и физические характеристики, скорее всего, говорят о том, что индонезийские «хоббиты» не были нашими предками, но приходились нам дальними родственниками. Тем не менее в результате этого открытия число видов людей, живших 50 тысяч лет назад, вдруг выросло от двух до трех, что прославило «хоббитов», а также других гигантских и крохотных обитателей островов. А наша планета стала напоминать толкиеновское Средиземье[9].

С развитием методов анализа ДНК продолжается уточнение наших представлений об эволюции человека. На протяжении сотни с лишним лет в изучении эволюции человека мы опирались на анализ костей и некоторые другие данные из области анатомии и поведения (культуры). Расшифровку ДНК можно сравнить с изучением анатомии на молекулярном уровне. Форма костей и ее изменения в процессе эволюции тоже записаны в ДНК. Изначально технологию секвенирования ДНК развивали для изучения причин заболеваний, но расшифровка генома, безусловно, позволит также прояснить историю человечества.

Вот вкратце рассказ о том, как мы научились читать ДНК. В 1997 году на всех парах стартовал самый крупный научный проект в области генетики человека. Несколько сотен ученых (в том числе, бывшие конкуренты) собрались в одну команду, объединенную общей целью – представить миру полную последовательность ДНК человеческого генома – все три миллиарда знаков. Подробнее о проекте «Геном человека» говорится в главе 5, здесь заметим только, что это была большая технологическая программа, направленная на упрощение и удешевление расшифровки ДНК. Реализация проекта позволила революционизировать медицину, а также, прояснив темные пятна в эволюции, разгадать некоторые загадки человеческого бытия.

Метод расшифровки ДНК впервые был предложен скромным английским гением Фредом Сенгером в конце 1970-х годов. Он заключался в многократном копировании исходной последовательности. Для такой процедуры требуется смесь молекул, из которых состоит алфавит ДНК. Любая ДНК построена всего из четырех букв (нуклеотидных оснований): A, T, C и G. Кроме того, для секвенирования нужна матрица ДНК и фермент (полимераза), который копирует основания и связывает их между собой. Если поместить все эти ингредиенты в пробирку и установить правильную температуру, двойная спираль ДНК разделится на две отдельные нити, каждая из которых послужит матрицей для синтеза второй нити. В конце реакции вы получите миллион копий исходного фрагмента ДНК. Последовательность ДНК непрерывна, в отличие, например, от текстов на английском языке, которые всегда разделены на предложения, заканчивающиеся точками. Каждая буква в этой последовательности соединена химической связью с предыдущей и последующей буквой. Молекула полимеразы постепенно продвигается вдоль матрицы, присоединяя по одной новой букве за раз, как пишущая машинка, копирующая строчку текста. Кроме того, в реакционную смесь для секвенирования ДНК добавляют еще некоторое количество молекул, при встраивании которых происходит обрыв растущей цепочки.