Книга Таинственный геном человека - Фрэнк Райан
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
* * *
Палеоантропологические свидетельства в сочетании со свидетельствами историческими, хранящимися в человеческой ДНК, являются убедительным доказательством происхождения современного человека из Африки. Тем не менее остается еще множество загадок. Когда наши предки вышли из Африки и заселили остальной мир? Сделали ли они это в рамках лишь одной миграции? Или, учитывая миграционное поведение человечества в более недавние времена, а также нестабильность климата из-за наступления и отступления ледников и природных катаклизмов вроде вулканических извержений, лучше предположить, что люди двигались то вперед, то назад, словно небольшие набегающие волны между двумя валами миграции?
Упомянутое выше исследование Уилсона, а также многие последующие исследования генетического разнообразия человечества указывают на еще одну загадку. Если сравнить генетическое разнообразие человека и его ближайшего родственника шимпанзе, то человеческий геном окажется существенно менее разнообразным. Это особенно заметно при сравнении важной генетической области, называемой главным комплексом гистосовместимости (МНС). Как уже упоминалось ранее, он определяет иммунологические и биологические характеристики и играет важную роль в нашей иммунологической реакции на инфекционные микроорганизмы, такие как вирусы и бактерии. Такое отсутствие разнообразия — важное открытие, указывающее на то, что в какой-то момент своей эволюционной истории (некоторые генетики полагают, что этот момент имел место незадолго до формирования современного человека как вида или, возможно, его экспансии из Африки) человеческая популяция находилась на грани вымирания. Возникло генетическое «бутылочное горлышко», которое сократило основную популяцию до менее чем 10 тысяч индивидов (некоторые полагают, что даже до тысячи). Какая катастрофа могла к этому привести?
Некоторые полагают, что это могло быть извержение вулкана Маунт Тоба на Суматре около 70 тысяч лет назад. Но если этот далекий катаклизм сумел почти уничтожить популяции от Азии до Африки, то людей, живших ближе к эпицентру, он должен был попросту стереть с лица земли. Выживание населения Индии, подтверждающееся находками каменных орудий труда в слое над пеплом, ставит эту теорию под сомнение. Кроме того, выдающийся палеоантолог сэр Пол Мелларс из Университета Кембриджа нашел убедительные доказательства того, что современные люди, скорее всего, достигли Азии в ходе миграции по побережью как минимум через 10 тысяч лет после извержения. Это заставляет усомниться в том, что именно извержение Маунт Тоба было интересующей нас катастрофой. Но существует и еще один кандидат на эту роль. Давайте вернемся к эндогенным ретровирусам, которые составляют примерно 9 % человеческой ДНК.
Как вы помните, эндогенные вирусы появились в зародышевых линиях человека и его предков во время ретровирусных эпидемий. Последние из геномных вирусных захватчиков носят название HERV-K. Эта группа впервые оказалась в геноме приматов, являвшихся предками человека, примерно 30 миллионов лет назад. Эволюционный вирусолог Луис П. Вильяреал из Университета Калифорнии в Ирвине полагает, что появление и колонизация генома приматов вирусами HERV-K — важная веха в развитии приматов, а впоследствии и человека. Это событие совпало с «выключением» более ранних захватчиков человеческого генома — вирусов на основе ДНК, так называемых транспозонов. Большая часть HERV-K присутствует (в одинаковом хромосомном распределении) в организме каждого человека. Многие из них выполняют важные голобионтические функции в геноме в целом. После того как мы отделились от шимпанзе, в нашу зародышевую линию проникли как минимум 10 подгрупп HERV-K. Таким образом, они являются типичными именно для человеческого генома. Четыре из них оказались в человеческом геноме в течение последнего миллиона лет. Это вирусы HERV-K106, HERV-K113, HERV-K115 и HERV-K116. На основании молекулярных часов — здесь в таком качестве используются мутации ДНК в регулирующих областях вирусов (эти области называются длинными концевыми повторами), мы можем сделать вывод, что вирус HERV-K115 проник в хромосому 8 около миллиона лет назад, а HERV-K113 — в хромосому 19 примерно 800 тысяч лет назад. HERV-K116, попавший в хромосому 1, и HERV-K106 в хромосоме 3 не имеют мутаций в длинных концевых повторах. Это означает, что их внедрение и соответствующая ему экзогенная ретровирусная эпидемия произошли позднее.
В 2011 году команда ученых под руководством Джа опубликовали результаты исследования, проведенного с участием шести групп американских генетиков и эволюционных биологов, которые совместными усилиями изучили распределение HERV-K106 у 51 американца разного этнического происхождения. Это позволило ученым разделить тестовую популяцию на четыре различные гаплогруппы. На основании данных по гаплогруппам исследователи сделали вывод, что вирус HERV-K106 появился в человеческом геноме примерно 91–154 тысячи лет назад, судя по всему, в результате ретровирусной эпидемии, с которой в то время столкнулась человеческая популяция. В отличие от HERV-K113 и HERV-K115, HERV-K106 присутствовал в геномах всех подопытных, что указывает на его крайнюю заразность. Судя по паттернам двух предыдущих пандемий ретровируса (ВИЧ-1 у человека и эпидемии среди коал в Австралии), экзогенные ретровирусы очень быстро распространяются, инфицируя географически близкие виды. Мы знаем, как они ведут себя в отношении своих новых носителей. Представьте, какой урон мог бы нанести СПИД юной человеческой популяции, не знающей ничего об эпидемиологии или лечении болезней. Для того чтобы эндогенная версия HERV-K106 стала настолько распространенной, экзогенный вирус должен был затронуть всю человеческую популяцию, от которой произошли современные люди. Данные о внедрении вируса в геном примерно соответствуют периоду, рассчитанному на основании калибровки митохондриального генома и Y-хромосом, а также окаменелостей, найденных в Среднем Аваше в Эфиопии. Через какое-то время изучение геномов древних людей, включая тщательное исследование эндогенных вирусных компонентов, может помочь ответить на вопрос, был ли вирус HERV-K106 причиной возникновения «бутылочного горлышка».
* * *
Если отбросить все голословные рассуждения, множество веских доказательств указывает на то, что современный человек появился в Африке примерно 150 тысяч лет назад. Но, кроме того, эти факты ставят перед нами новые вопросы. Когда современные люди вышли из Африки и начали заселять остальной мир? Была это одна крупная миграция или их было несколько? Мы знаем, что, прибыв в Европу и Азию, наши предки столкнулись с другими архаичными видами человека. Что произошло при этой встрече?
…На втором этапе нам пришлось углубиться в великие доисторические дебри, чтобы проверить, существовали ли в то время элементы внутренней последовательности, подтверждающие верность нашего метода.
История увлекает нас рассказом о том, как появились мы и общество, в котором мы живем. Для большинства из нас это увлечение ограничивается историей города или округа, где мы живем, или в более широком смысле — страны или континента, к которому мы чувствуем принадлежность. Это естественно, ведь они составляют часть того мира, с которым мы знакомы. Но существует и более глубокая история, выходящая за национальные или даже континентальные границы, история, начавшаяся во времена, когда жизнь была проще и вместе с тем труднее. В то время не было школ, работников и работодателей, ферм, стад скота, дающих мясо и молоко, магазинов с обменом товаров на деньги, даже машин и металлических инструментов в целом. Это был затерянный мир, который Уильям Либби, пионер радиоуглеродной датировки, называет «великими доисторическими дебрями»; захватывающий мир, о котором мы знаем очень мало, мир, представлявший собой важный этап человеческой истории и выходивший за национальные, этнические и любые другие рамки, потому что он объединил всех существующих на данный момент людей на Земле. Мы все являемся потомками этих первых современных людей, а потому всех нас должно интересовать, как проходило их развитие в Африке и как, выйдя из нее, они сумели колонизировать оставшуюся часть планеты.
