Еще со школьной скамьи каждый человек знает о том, что все биологические виды постоянно эволюционируют и изменяются. Но развивается ли человек? Чтобы дать ответ на этот вопрос, сначала нужно понять, что такое эволюция. В биологии под этим понятием подразумевается процесс развития живой природы, который сопровождается генетическими адаптациями и изменениями. На сегодняшний день существует несколько эволюционных теорий, которые объясняют механизм развития. Самой распространенной является синтетическая теория эволюции.
Данная теория является синтезом генетики и классического дарвинизма. Среди основных положений ее можно выделить следующие: элементарной единицей эволюции является локальная популяция. То есть, нельзя рассматривать изменения отдельных особей, потому как они без своей популяции не самодостаточны. Больше всего это заметно среди насекомых. К примеру, у муравьев есть каста рабочих, воинов, самка. Отдельная особь не значит ничего, поэтому ее изменения не могут повлиять на вид в целом.
Эволюция происходит благодаря рекомбинационной или мутационной изменчивости. Проще говоря, гены либо меняются, либо по-новому соединяются.
Главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Условия обитания постоянно меняются, что заставляет вид либо приспособиться к ним, изменившись, либо погибнуть.
Нейтральные гены могут формироваться за счет принципа основателя или дрейфа генов, то есть, процесса замещения или вытеснения одного гена другим при уменьшении внутри популяции жизненных ресурсов. В результате популяция может очень сильно измениться. Принцип основателя является частным случаем дрейфа генов. Он означает высокую вероятность появления новых видов в случае заселения большой территории небольшой популяцией. Как правило, генетический набор особей не отличается разнообразием и имеет случайный характер, но новый образовавшийся вид может кардинально отличаться от предшественников.
Под видом понимают систему популяций, которые репродуктивно изолированы от других популяций. Проще говоря, разные виды не могут иметь общего потомства, которое было бы способно к размножению.
Образование видов происходит в большинстве случаев на географически изолированных территориях.
Согласно биологической или социальной эволюции, с тех пор, как человек вышел из животного состояния, он начал изменять мир вокруг себя. Изначально изменения эти были минимальными и даже незаметными на первый взгляд. Однако это породило настоящую революцию в живой природе. И естественный отбор перестал действовать. Так, к примеру, если бы любой живой вид попал в непригодные для жизни условия, он бы непременно погиб, но только не люди. В самом начале истории на планете образовались огромные пустыни, хотя до этого там была плодородная почва и леса. Предки человека использовали ее для выращивания продуктов питания. Но подход к земле был неправильным, в результате чего почва стала бесплодной. Человек перебирался на другое место, чтобы и там делать то же самое.
Необходимо отметить, что на начальном этапе развития человека сила естественного отбора была очень высока. В частности, неандертальцы попали в ледяную Европу значительно раньше кроманьонцев, что дало им возможность лучше приспособиться к новым условиям. Ноздри у них были очень широкими, что давало возможность лучше согревать окружающее пространство.
На популяции людей оказывали влияние и другие факторы естественного отбора, в том числе, болезни. Но в конечном итоге человек приобрел тот иммунитет, который у него есть на сегодняшний день.
В настоящее время естественные факторы перестали действовать. Каждый человек, который живет в более-менее развитой стране, независимо от биологической природы, чувствует себя комфортно в теплом доме и получает квалифицированную медицинскую помощь. А некоторые идеалисты даже начинают задумываться над тем, что пора бы создать на других планетах условия, пригодные для жизни. Все это может означать одно: естественного отбора больше не существует. Но биологический вид Хомо сапиенс существует. Если учитывать современные средства передвижения, то было бы более правильно говорить об одной человеческой всепланетной популяции.
Но что же происходит с человеческим видом? Если проанализировать положения синтетической теории эволюции, то становится очевидным, что все они связаны исключительно с биологическими процессами. Это значит, что эти процессы действуют и на человека. Гены остаются генами, где бы их носитель ни находился. Биологические изменения в человеческой популяции также происходят. Ярким примером тому может послужить увеличение за последние столетия среднего роста. Причиной подобных изменений является искусственная эволюция видов. Рукотворные изменения, которые происходят в окружающей среде, приводят и к изменениям внутри популяции. Но в то же время эта эволюция не имеет совершенно ничего общего с природной эволюцией. Можно говорить и о том, что биологическая эволюция оказалась в прямой зависимости от социальных изменений. Так, к примеру, появление новых методов и способов хранения продуктов спровоцировали и изменения в питании, что, в свою очередь приводит к изменениям внутри популяции. Правда, сравнивать эти процессы по скорости нельзя. Социальная эволюция происходит достаточно быстро, в то время, как биологической нужно в разы больше времени.
Для того чтобы сохранить или даже улучшить тот уровень жизни, который существует в настоящее время, человечество должно продолжать изменять окружающий мир и творить искусственную эволюцию. В то же время, искусственная или рукотворная эволюция вовсе не означает, что она управляема. Социальные изменения происходят неуправляемо и стихийно и подчиняются исключительно личным интересам небольшой группы богатых. Это значит, что бедные люди, то есть, большая часть населения планеты, будет вынуждена, к примеру, есть вредные продукты. Подобных примеров может быть очень много. Несмотря на то, что устроить управляемую биологическую эволюцию несложно, однако в условиях рыночного общества, которое раздирают противоречия, это невозможно. Для осуществления необходимых человечеству изменений необходимо перестроить общество.
А тем временем американские ученые доказали, что эволюция людей продолжается до настоящего времени. Еще в 1948 году в американском городке Фрамингхем началось масштабное медицинское исследование. Для участия в эксперименте были приглашены 5 тысяч человек разного возраста. Каждые два года этих людей осматривали, а в 1971 году к эксперименту привлекли и их детей. В настоящее время медики работают уже с третьим поколением. Более того, 100 добровольцев послужили науке после своей смерти, завещав свой мозг нейрофизиологам.
Результаты исследований помещаются в базу данных, при помощи которой ученые пытаются установить, в какой степени передается по наследству склонность к разным болезням.
Несколько лет назад эти исследования заинтересовали ученого-биолога С.Стирнса из Йельского университета, который решил изучить изменения, произошедшие в поколениях. И он сумел доказать, что современная популяция людей до сих пор эволюционирует.
В ученом мире принято считать, что человек давно не изменяется. Якобы успехи современной медицины поставили крест на человеческой эволюции, ведь носители «бракованных» генов не только доживают до преклонных лет, но и оставляют потомство, поэтому говорить о естественном отборе не приходится. Но Стирнс опроверг эту гипотезу.
После сравнения результатов медицинских осмотров добровольцев из Фрамингхема, в частности, женщин разных поколений, он уловил определенную закономерность: дочери от матерей отличались по целому ряду параметров. В частности, это разница в пропорциях: дочери оказывались более грузными, нежели матери. В то же время, уровень холестерина в крови и артериальное давление у дочерей был ниже. Но на этом разница между поколениями не заканчивалась. У представительниц младшего поколения менопауза наступала позже.
Среди участниц исследования были женщины с итальянскими, ирландскими, французскими и английскими корнями, но все они попадали под закономерность, обнаруженную Стирнсом.
Ученый принял во внимание социальные различия, но они влияли на медицинские показатели очень незначительно. Кроме того, он попытался объяснить разницу между поколениями вмешательством медицины, но на результаты осмотров прием женщинами медицинских препаратов не влиял. Женщины перед осмотром отчитывались о приеме гормональных препаратов, но после изучения списка этих лекарств Стирнс пришел к выводу, что они не оказывали никакого влияния.
Все это дало основания ученому утверждать, что все его наблюдения отражают ход эволюции. За период проведения исследований в современной популяции людей происходил естественный отбор. А разница между поколениями является результатом изменений в генотипе.
Стирнс построил математическую модель, которая способна спрогнозировать человеческую эволюцию на много лет вперед. Если эволюция будет идти такими же темпами, что и сейчас, то через три столетия вес женщины, ведущей здоровый образ жизни, увеличится примерно на 2 процента, но при этом менопауза наступит на год позже.
Коллеги ученого бурно осуждают результаты исследований Стирнса. Они отмечают, что никому прежде не удавалось за такой небольшой для эволюции срок проследить за изменениями человеческого организма. В то же время, ученые утверждают, что только масштабный генетический анализ может окончательно доказать наличие эволюции в современном человеческом обществе.
Вполне возможно, что это произойдет в скором времени. На данный момент все больше ученых занимается подобными наблюдениями. И уже сейчас удалось доказать, что человек эволюционировал совсем недавно. Так, в 2007 году группа генетиков из Хельсинки провела сравнение геномов людей разных национальностей в поисках особых форм генов, которые отвечают за нормальное усвоение лактозы. Этот углевод, который содержится в молоке, способен вызвать серьезное желудочное расстройство. Согласно полученным результатам, реже всего непереносимость лактозы встречается у европейцев, а вот жители Азии практически все страдают от этого врожденного недостатка.
На территории Европы молоко начали употреблять почти 10 тысяч лет назад. Тогда в популяции устойчивость к лактозе была не очень распространена. Однако со временем, под действием естественного отбора, варианты генов, которые позволяли без проблем пить молоко, вышли на первый план. Генетики доказали, что в общепринятых выводах не все так просто. Ученым удалось обнаружить в генотипе жителей Басконии и Южной Италии варианты генов, определяющих устойчивость к лактозе, которые ранее не были описаны. Эти гены друг на друга похожи не были, но их объединяло то, что возникли они около 1,5 тысяч лет назад.
Таким образом, если верить ученым, человек продолжает развиваться, и процесс эволюции не останавливался никогда. Хочется верить, что в будущем человеческая популяция станет только лучше, максимально приспособившись к условиям окружающего мира.
No related links found
Питер Уорд
Вопреки распространенному мнению, люди продолжают эволюционировать. Наши тело и мозг уже не те, что были у наших предков - или будут у наших потомков
Cтоит нам поинтересоваться чьим-либо мнением о том, как могли бы выглядеть люди будущего, мы получаем обычно один из двух вариантов ответа. Кто-то сразу же вспоминает о привычном образе из научной фантастики: у наших потомков будут очень высокий лоб, увеличенный объем мозга, высокоразвитый интеллект. Другие утверждают, что люди уже не эволюционируют, во всяком случае, физически, ведь техника положила конец суровой логике естественного отбора. И потому эволюция носит сегодня исключительно культурный характер.
Первая история - про увеличенный объем мозга - не имеет никакой реальной научной основы. Судя по палеонтологическим исследованиям размеров головы у последних нескольких сотен поколений, времена быстрого увеличения объема нашего черепа давно прошли. Соответственно, еще несколько лет назад большинство ученых могли считать физическую эволюцию человека законченной. Однако новые методы работы с ДНК (которые позволяют производить анализ геномов различных поколений, совершая тем самым переворот в изучении эволюции человека) создают абсолютно иную картину. Со времени возникновения вида Homo sapiens в нашем организме произошла не просто основательная "перетасовка" генов: увеличилась и скорость эволюции человека. В дополнение к тому, что за прошедший срок у нас, как и у других биологических организмов, резко изменилась форма тела, сегодня наша физиология, а возможно, и поведение, продолжают подвергаться генетически обусловленным изменениям. Так, вплоть до самого последнего периода нашей истории в разных частях света происходило вполне отчетливое обособление человеческих рас. Даже сегодня под влиянием условий современной жизни генетические факторы могут обусловливать появление новых особенностей поведения у людей.
Итак, если у нас нет перспективы обзавестись мозгом огромных размеров, на что мы могли бы рассчитывать? Станем мы крупнее или мельче, умнее или глупее? Как скажутся на нас новые заболевания и глобальное повышение температуры? Появится ли однажды новый вид человека? Или, может быть, будущая эволюция человечества зависит уже не от наших генов, а от уровня развития техники, от внедрения в наш мозг и тело кремниевых и стальных элементов? А вдруг наше предназначение - быть всего-навсего создателями машин, следующей цивилизации, которая будет господствовать на планете Земля?
Следить за ходом эволюции всегда было делом палеонтологов, - они занимаются изучением окаменевших костей, сохранившихся с древнейших времен. Как выяснили специалисты, возраст человеческого семейства под названием гоминиды составляет по меньшей мере 7 млн лет. Именно столько времени прошло с тех пор, как появился небольшой по размеру проточеловек Sahelanthropus tchadensis. С той поры наше семейство пополнилось (этот вопрос все еще активно обсуждается специалистами) рядом новых, довольно своеобразных видов. Сегодня нам известно о девяти, хотя где-то, безусловно, скрываются и другие персонажи этой на удивление неполной палеонтологической летописи гоминидов. Следы человека более давнего периода практически не сохранились, так и не попав в осадочные породы. Однако общепризнанная картина ежегодно меняется в зависимости от публикуемых сообщений о вновь обнаруженных окаменелостях или новых интерпретациях прежних находок.
Образование каждого нового вида гоминидов происходило после того, как небольшая группа этих существ оказывалась тем или иным образом изолированной от основной популяции. Многие поколения новой группы использовали в необычных для нее условиях новые методы приспосабливания. Отрезанная от сородичей, эта небольшая группа шла своим особым генетическим путем, и впоследствии ее представители уже не могли иметь общее потомство с членами основной популяции.
Как показывает палеонтологическая летопись, самый ранний представитель нашего вида жил 195 тыс. лет назад на территории нынешней Эфиопии, откуда началось его распространение по всей планете. Уже 10 тыс. лет назад люди современного типа расселились по всем континентам Земли, кроме Антарктиды. А их приспособление к самым разным местным условиям (в числе прочих движущих сил эволюции) привело к образованию того, что мы условно называем расами. Очевидно, что группы людей, жившие в разных местах, в достаточной степени сохранили между собой связи и потому избежали превращения в отдельные виды. Теперь, при достаточно плотном заселении планеты людьми, можно было бы считать, что время их эволюционирования подошло к концу.
ПОСЛЕ HOMO SAPIENS |
В прошлом в нашем роду уже появлялись новые виды. А как насчет будущего? Для видообразования требуется некий вариант изоляции. Наиболее привычна географическая изоляция, когда небольшая популяция остается полностью отрезанной от основного генофонда. При нынешних размерах и взаимосвязи человеческих наций вероятность подобного варианта невелика. Однако есть другие способы решить подобную задачу: создать человеческие колонии на дальних планетах; тем или иным образом нарушить глобальный механизм обмена человеческими генами; разбиться на отдельные группы после какого-нибудь катаклизма вроде падения на Землю большого астероида; прибегнуть к генной инженерии. |
Однако на самом деле все несколько иначе. В опубликованном год назад исследовании Генри Харпендинг (Henry C. Harpending) из Университета штата Юта, Джон Хокс (John Hawks) из Висконсинского университета в городе Мэдисон и их коллеги произвели анализ данных из международной гаплотипной карты человеческого генома. Они сосредоточили внимание на генетических маркерах 270 человек, представлявших четыре группы: китайцы (хань), японцы, йоруба и европейцы северной части Европы. Ученые обнаружили, что 5 тыс. лет назад эволюционировали по меньшей мере 7% генов человека. Значительная часть этих изменений были связаны с приспособлением к определенной окружающей среде - как природной, так и созданной самими людьми. Например, в Китае и Африке лишь немногие взрослые могут усваивать свежее молоко, тогда как в Швеции и Дании это почти ни для кого не составляет проблемы. И можно предположить, что жители этих стран приобрели такую способность в результате освоения их предками молочного животноводства.
В другом исследовании, проводившимся Пардис Сабети (Pardis C. Sabeti) и ее коллегами из Гарвардского университета, использовалось больше данных по наследственной изменчивости. Ученые попытались найти в них взаимосвязь между естественным отбором и геномом человека. В результате более чем в 300 частях генома были найдены следы недавних изменений, повышавших шансы людей на выживание и деторождение. В числе примеров - сопротивляемость одному из тяжелейших бедствий Африки, вирусу, вызывающему геморрагическую лихорадку Ласа, а также определенная устойчивость части африканского населения к другим заболеваниям, таким как малярия; изменение окраски кожи и активный рост волосяных фолликул у азиатов, или постепенное осветление кожи и приобретение голубого цвета глаз у жителей севера Европы.
По оценкам исследовательской группы Харпендинга и Хокса, в последние 10 тыс. лет эволюция человека происходила в 100 раз быстрее, чем в любое другое время после отделения самого раннего гоминида от предков современных шимпанзе. Подобное ускорение исследователи объяснили разнообразием видов окружающей среды, в которые перебирались люди, а также изменениями в условиях существования, вызванными появлением сельского хозяйства и строительством больших городов. Главными результатами превращения дикой естественной среды в обрабатываемые угодья стали не развивающееся земледелие и трансформации ландшафта, а зачастую смертельное сочетание антисанитарных условий проживания, нового пищевого рациона и различных заболеваний (которые передавались от других людей и одомашненных животных). Хотя некоторые исследователи не вполне согласятся с этими оценками, основная идея понятна: люди превосходно эволюционируют.
В прошлом веке условия, в которых существовал наш вид, опять изменились. Географическая изоляция различных групп людей оказалась нарушена легкостью пространственных перемещений и устранением социальных барьеров, некогда разделявших отдельные расовые группы. В человеческом генофонде еще никогда не наблюдалось столь невероятного генного смешения локальных популяций вида Homo sapiens. Следует заметить, что мобильность человечества вообще может привести к гомогенизации нашего вида. Процесс естественного отбора тормозится также и нашими достижениями в медицине и технике. Например, в большей части стран уже не наблюдается массовой детской смертности. Люди с генетическими повреждениями, обреченные в прошлом на смерть, сегодня могут нормально жить и иметь потомство. Наши естественные враги - хищники - также уже не определяют для нас правил выживания.
Исследователь Стив Джонс (Steve Jones) из Университетского колледжа Лондона настаивает на том, что эволюция человека в значительной мере прекратилась. В 2002 г., выступая на проходившей в Королевском обществе Эдинбурга дискуссии под названием "Эволюция закончена?", он заявил: "Для нашего биологического вида ситуация перестала улучшаться или ухудшаться. Если хотите знать, как выглядит Утопия, то посмотрите вокруг - она перед вами". Джонс указал на то, что, по крайней мере, в промышленно развитых странах почти каждый человек может теперь дожить до репродуктивного возраста, а все бедные и богатые обладают равными возможностями иметь детей. Конечно, наследственная устойчивость к заболеваниям - таким, например, как ВИЧ - дает людям дополнительные шансы на выживание, однако решающим фактором в решении вопроса о жизни и смерти будет сегодня не столько генетическая наследственность, сколько культура. Иными словами, современную эволюцию, пожалуй, можно назвать не генетической, а миметической, т.е. связанной с мыслями.
Другая точка зрения сводится к тому, что генетическая эволюция продолжается и сегодня, однако действует в противоположном направлении. Определенные особенности современной жизни могут вызывать такие эволюционные перемены, которые не только не повышают нашу способность выживать, но даже способствуют ее уменьшению. Один из возможных вариантов действия такой эволюции "в обратную сторону" испытывает на себе, например, огромное количество студентов. Продолжая образование, они на некоторое время откладывают создание семьи и рождение детей, в то время как многие их бывшие одноклассники, не преуспевшие в учебе, заводят детей сразу же. Если у менее интеллектуально развитых родителей появляется больше детей, то интеллектуальность в современном мире оказывается, по Дарвину, фактором уязвимости и, соответственно, можно ожидать снижения ее среднего уровня.
Подобные спорные моменты обсуждаются уже давно. Один из многочисленных контраргументов заключается в том, что человеческая интеллектуальность состоит из множества разных способностей, закодированных в огромном числе генов, и не имеет высокой наследуемости, тогда как естественный отбор действует лишь в отношении наследуемых качеств. Ученые активно дискутируют, насколько интеллектуальные способности вообще могут передаваться по наследству. На данный момент они пока не могут заявить о реальных признаках снижения среднего уровня интеллектуальности.
Но даже если наш интеллект пока не находится под угрозой, человеческий вид вполне может накапливать другие, в большей степени наследуемые особенности, которые уж точно не сулят нам ничего хорошего. Например, такие нарушения поведения, как синдром Туретта или синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) могут, в отличие от интеллектуальности, быть закодированы всего лишь в нескольких генах - и этого будет достаточно для их высокой наследуемости. Если подобные нарушения для кого-то увеличивают вероятность рождения детей, то они с каждым новым поколением будут становиться все более распространенными. Как утверждает в публикациях в научных журналах и в своей книге специалист по таким нарушениям Дэвид Камингс (David Comings), число людей, страдающих от упомянутых синдромов, существенно возросло. Причиной может быть эволюция: женщины с подобными синдромами с меньшей вероятностью обучаются в высших учебных заведениях, а потому имеют тенденцию быть более многодетными, чем здоровые матери. Впрочем, некоторые исследователи высказывают серьезные возражения против используемой Камингсом методики. Кроме того, в вопросе, действительно ли увеличивается распространенность данных нарушений, нет ясности: исследования в этих областях затруднены по причине существующего в обществе предубеждения, что многие подобные отклонения от нормы неизлечимы.
Итак, общая логика рассуждений кажется вполне убедительной. Мы склонны представлять себе эволюцию как нечто, связанное со структурными изменениями в организме, однако она способна затрагивать и такие области, как поведение человека. Многие люди носят в себе гены, делающие их предрасположенными к алкоголизму, потреблению наркотиков и другим пагубным пристрастиям. Большая часть людей успешно этому противостоят, поскольку гены - это не всегда неотвратимость, и действие таких генов определяется окружением человека. Однако, разумеется, есть люди, которые поддаются влиянию наследственности, и возникающие проблемы влияют на то, смогут ли они выжить и сколько у них будет детей. Подобных изменений уровня рождаемости вполне достаточно для продолжения действия естественного отбора. Дальнейшая эволюция может в значительной мере зависеть от ситуаций, в которых будут проявляться специфические формы поведения людей. Точно так же она зависит от различных человеческих реакций на изменчивые социальные и прочие внешние условия. Однако, в отличие от других биологических видов, мы не собираемся пассивно принимать эту логическую схему Дарвина.
Нам уже удавалось управлять эволюцией многих видов растений и животных. Почему бы теперь не попытаться контролировать свою собственную? Зачем ждать, когда все сделает естественный отбор, если мы можем справиться с этим быстрее и во многих отношениях с большей для себя пользой? Например, работая в области поведения человека, ученые ведут сегодня поиск генетических компонентов, связанных не только с медицинскими проблемами и нарушениями, но также с характером, различными аспектами сексуальности и конкурентоспособности личности. Многое из этого, хотя бы частично, может передаваться по наследству. Есть вероятность, что со временем станет привычным проводить тщательное обследование людей для выявления организации их генома и по результатам назначать лекарства.
Следующим шагом будет непосредственное воздействие на гены человека. Это может быть сделано двумя путями: заменой генов в каком-то отдельном органе (генная терапия) или же изменением всего генома пациента (так называемая зародышево-потомственная терапия). Пока что исследователи стараются решить промежуточную задачу по применению генной терапии для лечения у пациента некоторых заболеваний. Но если когда-нибудь ученые овладеют зародышево-потомственной терапией, то это будет означать, что мы сможем оказывать помощь не только самому пациенту, но и его детям. Главное препятствие для использования генной инженерии в этих целях - исключительная сложность человеческого генома. Гены в организме человека выполняют обычно более чем одну функцию. А функции, в свою очередь, бывают обычно закодированы более чем в одном гене. Из-за этой особенности, известной как плейотропия, воздействие на какой-то один ген может иметь самые неожиданные последствия.
Зачем вообще пытаться это делать? К вмешательству в гены будет, вероятно, вынуждать стремление родителей гарантировать рождение ребенка нужного пола, желание наделить детей красотой, умом, музыкальным талантом или приятным характером, а кроме того - попытаться избавить ребенка от обреченности стать скупым, депрессивным, гиперактивным или даже склонным к правонарушениям. Побудительные мотивы здесь очевидны, и они очень сильны. Столь же мотивированной, как попытки родителей генетическим путем обеспечить социальную защищенность своих детей, станет борьба с человеческим старением. Как подсказывают многие недавние исследования, старение человека - не просто износ частей его организма, а запрограммированное разрушение, которое в значительной мере контролируется генетически. Если это так, то рано или поздно генетические исследования помогут выявить многочисленные гены, управляющие различными аспектами этого процесса, и с такими генами можно будет производить необходимые манипуляции.
Если представить, что генные изменения войдут в практику, то стоит подумать, как бы это могло повлиять на дальнейшую эволюцию человечества? Вероятно, очень сильно. Предположим, родители воздействуют таким образом на еще не родившихся детей, способствуя их умственному развитию, приобретению определенного внешнего вида и большей продолжительности жизни. Если такие дети вырастут умными, проживут много лет, то они смогут иметь больше детей и зарабатывать больше любого из нас. Вероятно, на таких схожих людей начнет действовать взаимное притяжение. В условиях их добровольной географической или социальной самоизоляции может произойти дрейф генов, а впоследствии и новое видообразование. Иначе говоря, однажды люди смогут создать человека нового вида. Захочет ли человечество избрать такой вариант развития событий, будет зависеть от наших потомков.
Еще менее предсказуемыми, чем генные манипуляции, представляются наши взаимоотношения с машинами. Или их с нами. Не может ли быть конечной целью эволюции нашего биологического вида симбиоз с техникой, синтез органического и неорганического начал? Многие писатели-фантасты уже предсказывали, что возможно сочетание человека и робота, или, например, загрузка данных из мозга человека в компьютер (см. Стикс Г. Как подключиться к мозгу // ВМН, №2, 2009). Фактически мы уже находимся в зависимом положении от машин. Чем активнее мы создаем их для удовлетворения собственных нужд, тем больше наша жизнь оказывается приспособленной уже к их потребностям. С увеличением сложности и взаимосвязанности техники для нас возрастает необходимость попытаться наладить с ними некое взаимодействие. Эту позицию отчетливо выразил в 1998 г. в книге "Дарвин среди машин" американский писатель Джордж Дайсон (George Dyson). Он писал: "Все, что делают люди для облегчения управления компьютерными сетями, становится одновременно, хотя и по иным причинам, облегчением для компьютерных сетей задачи управления людьми: Дарвиновская эволюция может пасть жертвой собственного успеха, поскольку не будет успевать за порожденными ею самой недарвиновскими процессами".
Наше совершенствование в технических областях угрожает размыть старые пути, по которым двигалась эволюция. Рассмотрим два различных взгляда на будущее, взятые из очерка 2004 г. шведского философа-эволюциониста Ника Бострома (Nick Bostrom) из Оксфордского университета. Вначале он настраивает нас на оптимистический лад: "Развернутая картина показывает общую тенденцию к повышению уровней сложности, знания, понимания и целенаправленной организации. Тенденцию, которой мы можем дать название "прогресс". Представляя себе все это в радужном свете, можно утверждать, что эволюция (биологическая, миметическая и техническая) будет продолжаться и пойдет в желательном для нас направлении".
Хотя использование слова "прогресс" наверняка бы заставило перевернуться в гробу покойного биолога-эволюциониста Стивена Джей Голда (Steven Jay Gould), следует дать некоторые пояснения. Как доказывал Голд, окаменелости - в том числе оставшиеся от наших предков - свидетельствуют о том, что эволюционные перемены не были непрерывными. Они происходили рывками, которые, конечно же, нельзя считать "прогрессивными" или целенаправленными. Ведь биологические организмы могут как уменьшаться, так и увеличиваться в размерах. Однако прошлая эволюция имела по меньшей мере один неизменный вектор: в направлении возрастания сложности. Вероятно, таковой будет и дальнейшая эволюция человечества: к увеличению сложности через некое сочетание анатомических, физиологических или поведенческих изменений. Если мы продолжим приспосабливаться и произведем умелое терраформирование (изменение климатических условий планеты для приведения ее атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных растений и животных; термин впервые использовал американский писатель-фантаст Джек Уильямсон (Jack Williamson) в 1942 г.), то у нас будут все генетические и эволюционные предпосылки к тому, чтобы жить на нашей планете даже в эпоху угасания Солнца. В отличие от запрограммированности на старение наш вид не кажется генетически запрограммированным на вымирание.
Менее благополучный вариант нам уже очень хорошо знаком. Как считает Бостром, загрузка нашего сознания в компьютер могла бы означать конец человечества. Совершенный искусственный разум получил бы возможность извлекать различные элементы наших знаний, а затем собирать из них нечто, что уже не будет иметь отношения к человеку. Это сделало бы нас морально устаревшими. Бостром прогнозирует следующий сценарий развития событий: "Некоторые человеческие индивидуумы будут производить загрузку в компьютер и делать несколько собственных копий. Между тем благодаря постепенному прогрессу в нейронауке и создании искусственного интеллекта впоследствии появится возможность помещать знания каждого человека в индивидуальный модуль, а затем соединять его с модулями других людей. Модули, соответствующие общему стандарту, могли бы лучше общаться и взаимодействовать с другими модулями, что было бы более экономичным и продуктивным и вызывало бы потребность в дальнейшей стандартизации: Для умственной структуры человеческого типа могло бы тогда попросту не найтись места".
Словно прогноза о возможности морального устаревания человека ему было недостаточно, Бостром рисует нам еще более мрачную перспективу. Если бы новым критерием эволюционной приспособленности стала эффективность машин, то в нашей жизни было бы уничтожено очень много из того, что мы считаем глубоко человеческим. Ученый пишет: "Существуют такие сумасбродные и приятные вещи, которые в значительной мере условно наполняют человеческую жизнь смыслом - юмор, любовь, игры, искусство, секс, танцы, светские беседы, философия, литература, научные открытия, еда, дружба, воспитание детей, спорт. Исходя из своего вкуса и возможностей, мы занимаемся всем этим, и в эволюционном прошлом нашего вида подобные предпочтения носили приспособительный характер. Но какие у нас основания для уверенности, что эти же или подобные им вещи по-прежнему будут нужны нам для адаптации в будущем? Вероятно, тогда добиваться максимальной эволюционной приспособленности станет возможным лишь путем непрерывного, тяжелого и монотонного труда при помощи повторяющихся и изматывающих рабочих операций, главная цель которых - крохотное улучшение какого-нибудь производственно-экономического показателя".
Короче говоря, предположив, что оно выживет, человечество может пойти по одному из трех вероятных путей:
застой - преимущественное сохранение нынешнего положения с некоторой коррекцией в период смешения человеческих рас;
видообразование - появление нового вида человека на нашей или какой-либо другой планете;
симбиоз с машинами - в результате соединения машин и человеческого сознания образуется коллективный разум, в чьих границах могут сохраниться или не сохраниться качества, которые мы рассматриваем как человеческие.
Quo vadis Homo futuris?
Перевод: А. Н. Божко
Future Evolution. Peter Ward. W.H. Freeman, 2001.
The Future of Human Evolution. Nick Bostrom in Death ad Anti-Death: Two Hundred Years after Kant, Fifty Years after Turing. Edited by Charles Tandy. Ria University Press, 2004.
A Map of Recent Positive Selection in the Human Genome. Benjamin F. Voight, Sridhar Kudaravalli, Xiaoquan Wen and Jonathan K. Pritchard in PloS Biology, Vol. 4, No. 3, pages 0446-0458; March 7, 2006.
Genome-wide Detection and Characterization of Positive Selection in Human Populations. Pardis C. Sabeti et al. in Nature, Vol. 449, pages 913-918; October 18, 2007.
Natural Selection Has Driven Population Differentiation in Modern Humans. L.B. Barreiro, G. Laval, H. Quach, E. Patin and L. Quintana-Murci in Nature Genetics, Vol. 40, No. 3, pages 340-345; March 2008.
The 10,000 Year Explosion: How Civilization Accelerated Human Evolution. Gregory Cochran and Henry Harpending. Basic Books, 2009.
Невероятные факты
Закончилась ли человеческая эволюция? Именно этим вопросом озадачилась Бриана Побинер (Briana Pobiner), антрополог американского национального музея естественной истории при Смитсоновском институте.
"Стоит посмотреть в глаза нашим древним родственникам. Почему большинство предков человека вымерли, а Гомо Сапиенс выжили? Ответ заложен в человеческом мозге", - рассказывает антрополог.
Вес мозга человека составляет лишь 2 процента от общего веса нашего тела, однако, потребляет более 20 процентов всей энергии. Самые серьёзные эволюционные изменения произошли во внешней части мозга, известной как неокортекс, которая ответственна за абстрактное мышление, долгосрочное планирование, сочувствие и речь.
Действительно ли с развитием человеческого мозга люди в конечном итоге будут обладать гигантскими головами и худыми телами, как это показано в научно-фантастических фильмах?
Исторически сложилось, что процесс родов ограничил размер мозга, потому как младенцам приходится проходить через родовые пути . Однако, сегодня процедура кесарева сечения обходит этот процесс.
Побинер отмечает, что более 46 процентов детей, рождённых в Китае, появляются на свет благодаря кесареву сечению. Что же происходит с естественным отбором, учитывая достижения в области рождаемости и улучшения послеродовой медицины?
Численность население мира постоянно растёт, а сами люди активно развиваются. Однако, с повышением уровня моря и уменьшением количества пространства, доступного для жилья, разнообразным болезням гораздо легче распространяться.
К примеру, по данным Всемирной организации здравоохранения вирус оспы был ликвидирован в 1979 году, но некоторые эксперты говорят о том, что от него удалось избавить только поверхность Земли, но он мог выжить в замороженном виде.
Эволюция человека сохраняется и в других областях, таких как половой отбор. Недавнее исследование показало, что бороды становятся более привлекательными, когда количество их носителей в популяции заметно уменьшается.
Эксперты выявили, что когда настанет период "пика" их популярность резко пойдёт на спад. Экономические условия могут также оказывать влияние на желание носить бороду, потому как безработные или малозарабатывающие мужчины могут её отращивать в знак мужественности, которую они не могут подчеркнуть финансовой обеспеченностью.
Так каков же ответ на вопрос относительно эволюции человека? "Пока существует человек, он будет эволюционировать", - подытожила Побинер.
Основные признаки эволюции современного человека
1) Гусиная кожа
Мы покрываемся мурашками, когда нам страшно, холодно, мы взволнованы или сердимся. Другие представители животного мира покрываются гусиной кожей по аналогичным причинам, именно поэтому шерсть кота, к примеру, становится дыбом.
Когда холодно, поднятый волосяной покров не дают воздуху "уходить" от кожи, тем самым сохраняя тепло. Когда страшно, поднятая шерсть помогает животному выглядеть больше, чем он есть на самом деле.
Человек не нуждается в этих свойствах, но они преследуют нас из прошлого, когда людям было кого так пугать. То есть процесс естественного отбора шерсть убрал, а сам механизм пока не успел ликвидировать.
2) Вомероназальный орган
Этот удивительный орган рассказывает об эволюции нашей сексуальности. Он располагается у нас в носу, служит обонятельным процессам и распознаёт феромоны. С его помощью некоторые животные находят себе пару, а также вычисляют опасность.
Человек всё ещё появляется на свет с этим органом, однако, еще на совсем ранних этапах развития людей потребность в нём отпала. Сегодня человек использует более эффективные способы нахождения своего партнёра.
3) Мусорная ДНК
В организме человека присутствуют генетические механизмы, которые в своё время вырабатывали ферменты для витамина С. Такая ДНК работает у большинства животных, проживающих сегодня на нашей планете, однако, в истории эволюции человека она была заблокирована на определённом этапе.
Эта мусорная ДНК говорит о том, что все виды на Земле имеют общее происхождение.
4) Дополнительные ушные мышцы
Животные используют ушные мышцы с целью управления своими ушами. Они их поворачивают, чтобы сконцентрироваться на определённом звуке. У человека эти мышцы также присутствуют, однако, они практически атрофировались.
Очень хорошо дополнительные ушные мышцы развиты у кошек.
5) Подошвенная мышца
Эта мышца нужна животным для того, что брать и пользоваться предметами с помощью ног. Это можно наблюдать у обезьян. У человека она тоже есть, но гораздо менее развита. Зачастую её используют врачи, когда нуждаются в тканях для реконструкции какой-либо части тела.
Подошвенная мышца - это абсолютный рудимент: более 9 процентов людей появляются на свет без неё.
6) Зубы мудрости
Основная пища ранних предков человека была растительного происхождения. Растения должны были быть съедены быстро и в больших количествах для того, чтобы организм получил должное количество питательных веществ.
Часто говорят, что с помощью инноваций в науке, медицине и сельском хозяйстве люди стали хозяевами своей биологической судьбы. Человечество приобрело контроль над собственной эволюцией, устраняя большинство причин смерти и страданий, испытываемых нашими древними и не слишком далекими предками.
Мы уничтожили голод и устранили нехватку продуктов в большинстве стран мира. На сегодняшний день мы имеем доступ к огромному количеству продуктов питания высокого качества. Та пища, которая раньше была доступна только сезонно, теперь находится на наших столах круглый год.
Люди приручили множество смертельных заболеваний с помощью антибиотиков и даже уничтожили некоторые из них полностью через вакцинацию. Хотя мы стареем, и наше тело часто изнашивается, у нас есть много возможностей его вылечить и даже заменить некоторые органы искусственными.
Люди могут контролировать собственное плодородие и решать, стоит ли им иметь детей, даже сохраняя при этом активную сексуальную жизнь. При желании мы можем отсрочить рождение детей, пока не будем к этому готовы как в финансовом, так и в эмоциональном плане. Поэтому многие решают сначала построить карьеру, и только после этого создавать семью и растить детей.
Многие из нас могут выбрать, когда и с кем вступать в брак. Сейчас появилась возможность создать семью с человеком из любой части планеты, а не только с одногодками, живущими по соседству. Более того, многие люди получили возможность вступать в брак с представителями того же пола.
Мы значительно расширили границы продолжительности жизни: все больше людей живут гораздо дольше, чем когда-либо прежде. По всей планете количество долгожителей будет только увеличиваться с каждым годом.
И со всеми этими изменениями в культуре, здоровье, питании и продолжительности жизни население существенно увеличилось за последнее столетие. Потребовались сотни тысяч лет, чтобы население выросло до миллиарда человек, но к середине прошлого века было уже два с половиной миллиарда. Более того, существуют предположения, что к середине двадцать первого века на этой маленькой голубой планете будет почти 10 миллиардов людей.
Мы не только переписываем наше собственное будущее, но и влияем на эволюцию миллионов других видов. Прежде всего, микробиом наших тел существенно изменился из-за введения в рацион новых продуктов и лекарств. Также мы влияем на многие виды через загрязнение окружающей среды, вырубку лесов и чрезмерную эксплуатацию природы.
Какое влияние все эти изменения могут иметь на наше будущее как вида? Каким будет дальнейший ход нашей эволюции?
Генетики обнаружили прямые доказательства того, что наш выбор может оказывать глубокое воздействие на эволюцию всего населения, а в конечном счете - и на наш вид.
Существуют некоторые яркие примеры такого положения вещей. Оказывается, что и женщины, и мужчины во многих обществах в настоящее время решают в более раннем возрасте заводить первого ребенка. Другие исследования показали, что женщины находятся в более позднем возрасте при рождении последнего ребенка в некоторых доиндустриальных группах. В то же время возраст наступления менопаузы в некоторых постиндустриальных группах населения значительно увеличился.
Тем не менее другие исследования показали, что женщины становятся значительно выше, по меньшей мере, в одной доиндустриальной группе, но при этом в постиндустриальных их рост уменьшается.
Тенденция к ранней половой зрелости при меньших размерах тела может быть следствием повсеместного снижения подростковой смертности в результате улучшения гигиены, здравоохранения и медицинской помощи.
Интересное исследование, опубликованное в этом году командой ученых во главе с Яиром Филдом из Стэнфордского университета, изучало ДНК, хранящуюся в проекте UK10K, с целью поиска признаков недавней эволюции живущих в Британии людей.
Команда исследовала изменения, охватывающие последние 2000 лет, и нашла доказательства эволюции в трех важных наборах генов.
Во-первых, произошли изменения в генах лактазы, или тех, которые связаны со способностью человека переваривать молоко и другие молочные продукты.
Оказалось, что переносимость молока была на подъеме в последние пару тысяч лет в Великобритании, возможно, наряду с увеличением его потребления.
Изменения произошли также в генах HLA, которые играют важную роль в иммунной системе человека. Хотя возможная причина до сих пор не ясна, это может быть связано с увеличением воздействия инфекционных болезней из-за большого числа иммигрантов, таких как римляне, которые заселили Великобританию около 2000 лет назад, и многих групп после них.
Но самым удивительным было открытие того, что гены, отвечающие за светлые волосы и голубые глаза, были доминантными в течение последних двух тысячелетий. В этом случае кажется, что половой отбор, а не естественный, увеличил число людей, несущих гены для этой комбинации.
В Великобритании, по крайней мере, кажется, что мужчины действительно предпочитают блондинок, ну, по крайней мере, в последние 2000 лет.
Далекий от эзотерического, этот вид исследований показывает, как решения, которые мы принимаем относительно образа жизни, продуктов питания и выбора партнера, могут иметь долгосрочные последствия для нашей эволюции.
Именно поэтому мы действительно должны думать о последствиях нашего современного образа жизни и глубоких изменениях, которые мы производим на планете, ведь все это может повлиять на нашу эволюцию.
По противникам Дарвина нанесен очередной удар. Биологи нашли новое доказательство того, что эволюция человека продолжается
Через пару лет каждый шестнадцатый житель американского города Фрамингхем окажется в клинике. Туда их будут настойчиво звать сами врачи. Сначала они пришлют горожанам вежливые письма с приглашениями. Затем станут звонить на домашний телефон. В итоге, надеются медики, на подробный медицинский осмотр придут 4000 из 60 000 жителей городка. Их будут измерять и взвешивать, делать им анализы крови и заставлять заполнять длинные анкеты. В Фрамингхеме к этому давно привыкли.
Еще в 1948 году здесь началось масштабное медицинское исследование - ученые пригласили для участия в эксперименте 5000 человек самого разного возраста. Добровольцев осматривали каждые два года, а в 1971 году исследователи переключились на их детей. Сейчас врачи работают уже с третьим поколением волонтеров. 100 участников эксперимента послужили науке и после смерти - они завещали свой мозг нейрофизиологам.
Результаты всех исследований поступают в единую базу данных. С ее помощью ученые пытаются разобраться, в какой степени склонность к различным заболеваниям передается по наследству. А совсем недавно знаменитый эксперимент привлек внимание ученых из другой области биологии. Стивен Стирнс из Йельского университета изучил, как изменялись его участники в поколениях. Ему удалось доказать: в современной популяции людей до сих пор происходит самая настоящая эволюция.
Многие ученые считают, что человек давно перестал изменяться. Семь лет назад знаменитый британский генетик Стив Джонс отправил на кладбище всех несогласных с этим тезисом. «Посмотрите на старые викторианские надгробья. Сразу увидите, сколько людей тогда умирало в раннем детстве», - говорил Джонс журналистам, перед тем как выступить на семинаре по эволюционной теории. Успехи современной медицины, объяснял он, поставили крест на эволюции человека: носители неблагоприятных генов теперь не только доживают до старости, но и оставляют потомство - какой уж тут естественный отбор. Стивен Стирнс убедительно опровергает своего британского тезку.
Исследователь сравнил результаты медицинских осмотров 5000 жителей Фрамингхема разных поколений. Он интересовался исключительно женщинами - просто потому, что за их состоянием врачи наблюдали с особым вниманием. Каждую участницу эксперимента обследовали не менее девяти раз.
Стирнсу удалось обнаружить любопытную закономерность - дочери заметно отличались от своих матерей по целому ряду показателей. В первую очередь в глаза ученому бросилась разница в пропорциях. В среднем дочери оказывались немного более грузными, чем их матери. Речь шла не об ожирении, а о незначительном увеличении жировой прослойки. Зато артериальное давление и уровень холестерина в крови дочерей были ниже, чем у родительниц. Этими простыми показателями разница между поколениями не ограничивалась. Представительницы младшего поколения дольше сохраняли способность к размножению - менопауза у них наступала позже. Все различия между матерями и дочерьми были не очень велики - какие-то доли процента. Однако Стирнс доказал, что все его наблюдения статистически достоверны.
Среди участниц эксперимента были женщины самого разного происхождения - с английскими, ирландскими, итальянскими и французскими корнями. Все они попадали под обнаруженную биологом закономерность. Исследователь принял во внимание и возможные социальные различия между добровольцами. На медицинские показатели все это влияло очень слабо.
Наконец, разницу между поколениями могло бы объяснить вмешательство медицины - на результаты осмотра не могли не влиять принимаемые женщинами препараты. В первую очередь это сильные гормональные средства. Биолог опроверг и эту версию - во время эксперимента женщины отчитывались о гормональных препаратах, которые они принимали. Стирнс изучил их список и пришел к выводу, что никакого влияния они не оказывали.
Теперь Стирнс утверждает, что его наблюдения отражают не что иное, как ход эволюции. За многие годы эксперимента в популяции современных людей шел естественный отбор, говорит он. А разница между поколениями - результат изменений в генотипе. «Не нужно думать о естественном отборе слишком категорично, - говорит Стирнс. - Для того чтобы определенные гены получили распространение в популяции, они не обязательно должны прямо влиять на выживаемость их обладателей». Вполне достаточного того, что люди с определенным генотипом будут в среднем иметь больше потомства. Свои рассуждения биолог подкрепляет статистикой. Например, незначительное повышение веса у дочерей по сравнению с матерями коррелировало с ростом количества детей.
«Известно, что гормональный статус сильно зависит от уровня жира, - рассуждает Стирнс. - Изменения этого параметра вполне могут влиять на репродуктивную способность». На количество детей не мог не повлиять еще один фактор - более поздняя менопауза. По словам биолога, отбор женщин по этим признакам идет уже не одно поколение и его исследование охватывает всего лишь незначительный этап такой эволюции. Однако нельзя сказать, что она идет так уж медленно. «С таким же темпом изменяются признаки в популяциях некоторых видов рыб», - говорит Стирнс. Он приводит в пример чавычу - один из самых крупных видов лососевых. На рыб, понятное дело, действует самый настоящий естественный отбор.
Биолог построил математическую модель, способную дать прогноз человеческой эволюции на много лет вперед. Если все будет идти так и дальше, через 300 лет вес ведущей здоровый образ жизни женщины увеличится примерно на 2%, зато менопауза в среднем будет наступать почти на год позже.
«Эта работа - весомый аргумент в пользу того, что в современной популяции продолжается отбор», - рассуждает в своем блоге известный ученый и борец с креационизмом Джерри Койн. Комментарии к этой записи почти целиком состоят из специальных терминов и ссылок на публикации - новость обсуждают профессиональные биологи. Профессор Гарвардской медицинской школы Шамиль Сюняев в восторге от новой работы: «Никому еще не удавалось проследить за изменениями человеческого организма за такой небольшой для эволюции срок». Правда, по его словам, окончательно доказать наличие эволюции в современном обществе может только масштабный генетический анализ.
Возможно, скоро это произойдет. Такими наблюдениями занимаются все больше ученых. И уже сейчас с помощью этих исследований удается доказать, что эволюция человека происходила еще совсем недавно. В 2007 году международная группа генетиков под руководством Леены Пелтонен из Университета Хельсинки провела масштабное сравнение геномов представителей самых разных национальностей. Ученые искали особые формы генов, отвечающих за нормальное усвоение лактозы. Этот содержащийся в молоке углевод способен вызвать у некоторых людей серьезное расстройство желудка.
После первых пяти лет жизни организм начинает терять способность усваивать это вещество. Насколько быстро это происходит - зависит от генов. Реже всего непереносимость лактозы встречается у населения Европы. А вот жителям Азии не повезло. Почти все они страдают от этого врожденного недостатка. Об этом можно прочесть в любом учебнике биологии.
Европейцы начали употреблять молоко почти 10 000 лет назад. В то время устойчивость к лактозе была не очень распространена в популяции. Со временем варианты генов, позволяющие пить молоко без проблем, вышли на первый план - на них действовал отбор. Группа Пелтонен доказала, что с классическим школьным примером все не так просто. Ученые обнаружили в генотипе жителей Южной Италии и Басконии ранее не описанные варианты генов, определяющих устойчивость к лактозе. Эти гены не были похожи друг на друга, но кое-что их объединяло - анализ показал, что они возникли всего 1500 лет назад. Для эволюции это ничтожно малый срок.
