Книга Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл

Какие изменения гена F0XP2 могли способствовать эволюции речи? Белок-кодирующие последовательности генов F0XP2 у человека и шимпанзе имеют всего два отличия. Возможно, они внесли свой вклад, однако в некодирующей последовательности ДНК вокруг генов F0XP2 обнаружены еще сотни нуклеотидных замен, расположенных в области переключателей и других участков, определяющих место и уровень экспрессии гена. Сегодняшние технологии пока не позволяют точно указать на те изменения, которые сыграли значимую роль в эволюции человека. Я ставлю на некодирующую область, поскольку игры с переключателями гена F0XP2 позволили бы осуществить тонкую настройку экспрессии F0XP2 при формировании сети нейронов. Известно, что F0XP2 экспрессируется во многих участках развивающегося головного мозга человека. Он также экспрессируется в соответствующих отделах головного мозга мыши, а это значит, что белок F0XP2 играет важную роль в развитии мозга всех млекопитающих. Пока неизвестно, какую именно роль он выполняет в процессе развития, но похоже, что он влияет на формирование подотделов мозга и связей между ними. Поскольку, как я уже говорил, трудно изменить белковый продукт гена развития таким образом, чтобы изменилась лишь одна из его многочисленных функций, я подозреваю, что именно эволюция переключателей, контролирующих ген F0XP2, способствовала эволюции тонких различий в строении отделов мозга.

Сложная и тонкая генетическая основа эволюции человека

Открытие генов F0XP2 и MYH16 вызвало волну энтузиазма в научных и медицинских кругах, а также в широкой прессе. Но можно ли только с их помощью восстановить ход эволюции челюстных мышц, формы лица и человеческой речи? Конечно, нет. Это лишь начало. Чтобы поместить эти открытия и роль этих генов в правильный контекст, нужно отказаться от идеи эволюции "в один скачок" за счет появления единственной ключевой мутации. Это представление прочно и широко укоренилось как среди ученых, так и в прессе. Таким образом пытались объяснить возникновение языка, речи и других сложных признаков человека, причем часто это сопровождалось идеей о том, что эволюция того или иного признака была "быстрой". Однако мы с вами видели, что объем мозга, анатомия скелета, развитие зубов, форма черепа и другие признаки эволюционировали на протяжении десятков тысяч поколений или даже дольше. Нет нужды искать какие-то отдельные ключевые мутации, которые могли привести к скачкообразным изменениям формы и функции или объяснить появление в эволюции признаков человека. Для этого нет никаких научных оснований.

Термин "генетическая архитектура" был введен для того, чтобы можно было описывать вклад сразу многих генов, а также относительный вклад каждого из этих генов, в эволюцию конкретного признака. Длившиеся десятилетиями исследования количественных признаков, таких как размер тела или количество каких-то определенных структур, показали, что внутривидовая изменчивость или различия между видами часто связаны с множеством генетических различий, каждое из которых в отдельности вносит лишь очень небольшой вклад в изменчивость. Это означает, что эволюционные изменения признаков происходят постепенно, в результате небольших сдвигов, обусловленных изменениями большого количества генов. Генетическая архитектура эволюции человеческих признаков должна быть устроена точно так же. И действительно, исследования изменчивости признаков человека подтвердили, что различия в весе, росте и по другим параметрам зависят от многих генов. Мы не знаем, была ли инактивация гена MYH16 ранним событием в эволюции височной мышцы или поздним событием, произошедшим уже после того, как необходимость в этом гене отпала. Вполне вероятно, что изменения каких-то других генов на протяжении большого отрезка времени также внесли свой вклад в уменьшение размера височной мышцы. Аналогичным образом, изменение гена F0XP2 — это, без сомнения, лишь часть сюжета об эволюции речи. Скорее всего эволюция этой человеческой способности связана с отбором эволюционных изменений и в других генах, а точнее, в их генетических переключателях. О функции гена F0XP2 мы узнали благодаря удивительному везению — поскольку мутация, встречающаяся в одном случае на миллиард, выявляется клинически, даже если присутствует только в одной из двух копий гена. О функции гена MYH16 мы узнали потому, что его инактивацию очень легко заметить. Чтобы воссоздать картину эволюции человеческих признаков, предстоит открыть и изучить еще множество генов. Влияние многих из них на организм человека, возможно, будет более тонким, а их история — менее заметной, чем у двух генов, о которых мы только что говорили.

Поскольку события, подобные открытию генов F0XP2 и MYH16, станут повторяться и в будущем, не стоит поддаваться естественному желанию воспринимать каждое новое открытие — окаменелости, структуры мозга или гена — как главный ключ к решению загадки человеческой эволюции. Большинство открытий — это, на самом деле, детали более обширной мозаики. Современная палеоантропология признает, что картина эволюции гоминин гораздо сложнее, чем считалось прежде: в ней участвовало больше видов, она дала начало множеству тупиковых ветвей и мало похожа на прямую линию, ведущую от далекого предка к современному человеку. Действительно, по мере обнаружения новых окаменелостей, чей возраст отсылает ко времени разделения ветвей человека и шимпанзе, мы все более осторожно воспринимаем любые заявления о том, что найден "тот самый" общий предок. Точно так же сравнительная нейробиология вынуждена искать все более тонкие объяснения человеческих способностей, поскольку макроанатомические особенности мозга человека имеют более древнее происхождение и впрямую ничего не объясняют. Также маловероятно, что эволюция человеческих признаков — двуногости, формы скелета, формы лица и черепа, размера мозга, речи — была результатом отбора лишь нескольких "главных" генов. Гены F0XP2 и MYH16 — первые идентифицированные фрагменты мозаики, но у нас нет никаких оснований считать эти фрагменты самыми важными или самыми крупными. Скорее всего эволюция гоминин происходила в результате отбора вариантов множества генов, каждый из которых отвечал за небольшой вклад в изменения размера, формы или структуры тела, произошедшие за тысячи поколений.

Я предостерегаю от упрощенного восприятия новых открытий не для того, чтобы ими не восхищались, а потому, что есть другие, более масштабные вопросы, с которыми связан поиск материальных основ человеческой эволюции. С самого начала эволюционная биология встречала сопротивление, и ее ключевые идеи, основанием для которых служили неоспоримые данные исследований на вьюрках, мотыльках или дрозофилах, с трудом пробивали себе дорогу. Некоторые тезисы эволюции человека без всякого сомнения должны быть пересмотрены ввиду появления новых данных, как это непрерывно происходило в палеоантропологии в последнем столетии. Оппоненты теории эволюции до сих пор при первой возможности хватаются даже за обоснованно осторожные высказывания ученых, чтобы доказать несостоятельность этой теории и добиться отмены ее преподавания в школах. Упрощение может пригодиться в новостной статье, но оно способно привести к искажению сути глубоких и тонких механизмов эволюции.

Открытия в области эво-дево пролили новый свет на механизмы эволюционного процесса и отдельных эволюционных событий. Эво-дево сделала основы эволюционной биологии более прочными, изменила наш образ мыслей и дала возможность по-новому говорить об эволюционной биологии, преподавать и обсуждать ее. В заключительной главе я расскажу о месте эво-дево в современном эволюционном синтезе и о той роли, которую она должна сыграть в преподавании эволюционной биологии и в бесконечной общественной дискуссии на тему эволюции.