Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера - Свааб Дик Франс - Страница 95

XXI. Эволюция клонения генетического материала среди популяций за пре¬ делами Африки говорят о том, что индивидов, которые отту¬ да мигрировали, было не более нескольких десятков. Впо¬ следствии в различных регионах современный человек имел сексуальные контакты с Homo erectus, и последний ассими¬ лировался. В последнее время ведутся поиски молекулярно-генети¬ ческих изменений, которые через 300 000 поколений посте ответвления от шимпанзе привели к появлению человека. Неоднократно указывалось на то, что геномы человека и шимпанзе различаются примерно на 35 миллионов ДНК-кир- пичиков, и это всего лишь 1%. Это число уже превратилось в миф, но различие в 6% все-таки ближе к истине. Столь зна¬ чительное совпадение, однако, еще ни о чем не говорит, по¬ тому что в принципе лишь немногие гены могут быть ответ¬ ственны за утроение веса нашего мозга в период, прошедший после ответвления человека от шимпанзе. Эту возможность подтверждает ряд наблюдений. Одно из наиболее характер¬ ных отличий мозга человека от мозга шимпанзе состоит в том, что в человеческом мозге гораздо сильнее проявляется экспрессия генов, участвующих в мозговом обмене веществ. Ответственны за эго, по-видимому, лишь немногие гены (транскрипционные факторы). Аналогичный аргумент дает одна из стратегий, применяемых для отслеживания генов, которые могли быть ответственны за становление человека, а также для поиска генов, мутация которых может приво¬ дить к уменьшению мозга и умственной отсталости. При на¬ следственной первичной микроцефалии человеческий мозг столь же мал, как у крупных обезьян, однако глобальная структура его остается неизменной. Внешне такие люди вы¬ глядят вполне нормально и не имеют неврологических откло¬ нений. Это нарушение развития может быть локализовано по меньшей мере в шести различных местах ДНК. Все до сих пор идентифицированные гены участвовали в делении кле¬ 502

XXI.3. Молекулярная эволюция ток. Отсюда логически вытекает их участие в увеличении размеров мозга в процессе эволюции. Один из этих генов — ген ASPM (Abnormal Spindle-like, Microcephaly-associated — абнормальный веретенообразный, связанный с микроцефа¬ лией), который воздействовал на ускоренное изменение его строительных ДНК-кирпичиков после произошедшего при¬ мерно 5,5 миллиона лет назад ответвления человека от шим¬ панзе. Было высказано предположение, что человеческий мозг все еще развивается, ввиду того, что примерно 5 800 лет назад возник вариант гена ASPM и с тех пор быстро распро¬ странился в человеческой популяции. Генетический вариант гена микроцефалии (МСРШ-вариант D), вероятно, попал в ДНК вида Homo sapiens в последний ледниковый период, при¬ мерно 37 000 лет назад, хотя сейчас 70% населения Земли являются его носителями. Столь быстрое распространение возможно лишь в том случае, если этот вариант приносит явное эволюционное преимущество. Найдены также гены, изменения которых ассоциируют¬ ся с человеческой речью. Мутации гена FOXP2 приводят к наследуемому расстройству речи и дефектам произношения. Гены ASPM и микроцефалии также, по-видимому, связаны с речью. В ходе эволюции возникали также новые функциональ¬ ные гены. Наилучший пример — ген трехцветного зрения у приматов. Удвоение зеленого опсина*, а затем мутации и от¬ бор привели к возникновению красного опсина у приматов. Эволюционное преимущество цветного зрения могло быть в том, что давало возможность отличать красные, зрелые фрук¬ ты от зеленых, незрелых. Красный цвет всё еще используется как возбудитель, в то время как доминирующий в природе зеленый оказывает успокаивающее действие, даже в плаце¬ * Опсины — группа рецепторов в светочувствительных клетках сет¬ чатки. 503

XXI. Эволюция бо (см. XVII.4). Поэтому и стены операционной красят в зеле¬ ный. Происходила также и утрата генов. У мыши 1 200 генов рецепторов запаха, у человека же осталось лишь 350. Утрата человеком одного из этих генов (MYH16), возможно, косвен¬ но способствовала увеличению его мозга. Экспрессия этого гена выражалась в мощной мускулатуре челюстей наших предков. Исчезновение его сделало возможным увеличение размеров черепа человека в качестве адаптации к увеличе¬ нию мозга. Другой стратегией отыскания генов, которые были необ¬ ходимы для развития нашего мозга, является прочтение пол¬ ного генома различных представителей эволюционного пути, приведшего к возникновению человека. В настоящее время шведский исследователь Сванте Пээбо, работающий в Макс- Планк-институте эволюционной антропологии в Лейпциге, занимается определением полной последовательности базо¬ вых пар ДНК генома неандертальца, вымершего 30 000 лет назад. Он выделил ДНК из трех ископаемых костей Homo neanderthalensis женского пола, возраст которых составлял 38 000-44 000 лет. Исследователь разработал технику, позво¬ ляющую различать между сильно фрагментированной ДНК неандертальца и загрязнениями, внесенными бактериями и современным человеком. Благодаря этому он надеется в те¬ чение нескольких лет получить возможность сравнить полную ДНК неандертальца с ДНК современного человека и тем са¬ мым установить, какие генетические изменения позволили совершить такой огромный скачок вперед. После расшифров¬ ки 60% ДНК неандертальца уже получены первые поразитель¬ ные результаты. Европейцы, китайцы и папуасы сохраняют следы сексуальных контактов с неандертальцами, которые должны были происходить на Ближнем Востоке 80 000- 50 000 лет назад. От 1% до 4% нашей ДНК ведет происхожде¬ ние от неандертальцев. Этого не наблюдается у африканцев. 504

XXI.3- Молекулярная эволюция Можно спросить, какие же признаки мы заимствовали от неандертальцев. До сих пор найден 51 ген, получивший бы¬ строе развитие после ответвления современного человека от неандертальцев. Установлены также большие различия в отрезках ДНК, кодирующих РНК и выполняющих регули¬ рующие функции (см. ниже); были также найдены 78 генов, одинаковых у современных людей, но отличающихся у неан¬ дертальцев. Среди отличающихся генов сравнительно много таких, которые связаны с функциями мозга и поэтому могут дать нам в дальнейшем представление об истории возник¬ новения особенных свойств современного человека. Когда говорят о разнице в 6% между ДНК человека и шим¬ панзе, нужно иметь в виду, что даже самые незначительные генные модификации, так называемые полиморфизмы, мо¬ гут полностью изменить пространственную структуру белка и тем самым все его функции. К тому же один ген может при¬ вести к образованию множества различных белков. В нашей исследовательской группе Татьяна Ишунина установила, что в мозге имеется более 40 вариантов одного из белков, кото¬ рый принимает информационные послания эстрогена, рецеп¬ тор эстрогена альфа (ER а). Воздействие этих различных форм варьируется в зависимости от возраста, ареала мозга, типа клеток и болезненного процесса. Совсем недавно стало ясно, что в деле эволюции мозга мы не должны слишком уж кон¬ центрировать внимание на генах, которые кодируют белки. Ибо 98% генома кодирует не белки, а только РНК, и главным образом микро-РНК могли играть основную роль в увеличе¬ нии размеров нашего мозга. Отрезками РНК регулируется множество процессов в клетке, и у человека и шимпанзе про¬ текают они часто очень по-разному. До сих пор наибольшее различие между человеком и шимпанзе было найдено в зоне ускоренного развития 1 (human accelerated region 1, HAR1) — части недавно открытого гена РНК. В РНК мозга генетическая 505

XXI. Эволюция экспрессия (ген HAR1F) на ранней стадии утробного разви¬ тия наблюдается в нейронах Кахаля-Ретциуса. Начиная с 17-19-й недели утробного развития человека происходит экспрессия гена HAR1F вместе с выработкой белка рияина, необходимого доя образования шестислойной коры больших полушарий, так сильно развитых у человека. Изменения в этом гене произошли, вероятно, более 1 миллиона лет назад и поэтому могли иметь решающее значение для возникно¬ вения современного человека. В ходе эволюции в нашей ДНК накопилось колоссальное количество хлама и повторений. Многочисленные шрамы истории нашей эволюции дают нам важную информацию об истории нашего эволюционного становления, но вряд ли могут служить аргументом в пользу профессионализма Твор¬ ца, во что незыблемо верят приверженцы Разумного замысла, не говоря уже о том, чтобы невозмутимо называть ДНК «язы¬ ком Бога». Как видно, ничего не изменилось с тех пор, как в 1871 году Дарвин отметил, что важнейший принцип эволю¬ ции имеет под собой твердую почву, во всяком случае если природные явления не воспринимать с точки зрения дика¬ ря. Сторонники Разумного замысла спустя 130 лет занимают одинокое место среди немногих еще остающихся дикарей, отрицающих эволюцию. XXI.4 Почему именно за неделю? Мы взяли неделю из Библии — или наделили Библию своим недельным биологическим ритмом? Замысел этой книги возник, когда меня попросили отвечать в еженедельной колонке газеты NRC Handclsblad на вопросы относительно нашего мозга. Один из вопросов гласил: «По¬ 506