Про походження людини

Де виник рід людський

Одна з найцікавіших і найскладніших тем, які вивчаються в курсі загальної біології, --походження людини. Де, коли і як виник рід людський? Як вінрозселився по Землі?
У минулому столітті в європейській культурі існувало дві відповіді: один дан в
Біблії, інший - в теорії Чарльза Дарвіна. І хоча походження людини відмавпоподібних предків було одним з приватних наслідків дарвінівськоїтеорії еволюції, природно, саме це питання - створено людина Богомабо походить від мавпи - привернув увагу широкої публіки.
Найбільш ортодоксальні прихильники біблійної версії вважають, що коженвигляд, в тому числі і людина, був створений Богом. Область досліджень,спрямованих на пошук наукових доказів цієї версії, називаєтьсякреаціонізму. Сучасні креаціоністи підтверджують тексти Біблії точнимирозрахунками. Зокрема, вони доводять, що Ноїв ковчег міг вмістити всіхтварей по парі - якщо врахувати, що рибам та іншим водним тваринам місце вковчезі не потрібно, а інших хребетних тварин - близько 20 тис. видів.
Якщо помножити цю кількість на два (до ковчега були взяті самець і самка),вийде приблизно 40 тис. тварин. Середньої величини автофургон дляперевезення овець вміщає 240 тварин. Отже, потрібно було б 146 такихфургонів. А ковчег довжиною 300, шириною 50 і висотою 30 ліктів вмістив би
522 таких фургона. Отже, місце для всіх тварин знайшлося і ще залишилося --для корму і людей. Тим більше, що Бог, як стверджує Томас Хайнц з
Інституту креаційна досліджень, напевно здогадався б взяти маленькихі молодих тварин, щоб вони і місця займали менше, і розмножувалисяактивніше.
Чарльз Дарвін не заперечував існування Бога, однак вважав, що Бог створивлише початкові види, інші ж виникли під дією природноговідбору. Альфред Уоллес, який прийшов до відкриття принципу природноговідбору майже одночасно з Дарвіном, в відміну від останнього стверджував,що між людиною і тваринами існує різка грань у відношенніпсихічної діяльності. Він прийшов до висновку, що мозок людини не можерозглядатися як результат природного добору. Уоллес проголосив,що цей "розумовий інструмент" виник в результаті потреб йоговолодаря, і передбачав "втручання вищого розумної істоти".
Людина - це тварина, яка цікавиться своїм походженням. Інтерес довласним походженням властивий людині з глибокої давнини. Чимдовше вчені вивчають палеонтологічні літопис, тим ясніше вимальовуєтьсякартина перетворення мавпи в людину. Сучасні уявлення набагатоскладніше викладається в наших старих підручниках "єдино правильної" теорії,яку можна резюмувати словами Абрам Терц (Синявського): "Мавпастала на задні лапи і пішла прямим шляхом до комунізму ".
По дорозі гомінізаціі йшли багато видів приматів, і Homo sapiens в моментсвоєї появи був просто представником однієї з кількохконкуруючих ліній. Те, що саме він досягне успіху на арені еволюції,не було визначено. Висипаючи відро піску, ви не можете передбачити,яка з піщинок виявиться зверху. Однак ясно, що яка-небудь з нихзайме місце вгорі, трохи вище інших. Те ж відбувається і в процесіеволюції з: один із близьких видів виявляється трохи успішніше, ніж інші,але який саме - заздалегідь передбачити не можна.
Сьогодні більшість вчених дотримуються теорії африканського походженнялюдини і вважають, що майбутній переможець у еволюційної гонці виник на
Південно-Сході Африки близько 200 тис. років тому і розселився звідти по всійпланеті (рис. 1).
Раз людина вийшла з Африки, то, здавалося б, само собою зрозуміло, щонаші далекі африканські прабатьки були схожі на сучасних жителівцього континенту. Однак деякі дослідники вважають, що перші люди,що з'явилися в Африці, були ближче до монголоїдів.
Монголоїдна раса має ряд архаїчних рис, зокрема в будові зубів,які характерні для неандертальців і Homo erectus (Людинипрямоходячої). Популяції монголоїдного типу мають високу адаптивністюдо різних умов існування, від арктичної тундри до екваторіальнихвологих лісів, тоді як у дітей негроїдної раси у високих широтах принестачі вітаміну D швидко виникають захворювання кісток, рахіт, тобто вониспеціалізовані до умов високої інсоляції. Якщо б перші люди булиподібні сучасним африканцям, то сумнівно, що вони змогли б успішноздійснити міграції по всій земній кулі. Однак ця точка зорузаперечується більшістю антропологів.
Концепції африканського походження протиставляється концепціямультирегіональних походження, що припускає, що наш предкової вид
Homo erectus перетворився на Homo sapiens в різних точках земної кулінезалежно.
Homo erectus з'явився в Африці близько 1,8 млн років тому. Він виготовлявкам'яні знаряддя, знайдені палеонтологами, і, можливо, більш досконалізнаряддя з бамбука. Однак від бамбука через мільйони років не залишається слідів.
За кілька сотні тисяч років Homo erectus поширився спочатку посередньому Сходу, потім до Європи і до Тихого океану.
Найближчий родич людини був відкритий в 1856 р. у містечку
Неадерталь біля Дюссельдорфа. Робітники, що знайшли печеру з дивнимичерепами і великими кістками, вирішили, що це останки печерного ведмедя, інавіть не припускали, які палкі суперечки викличе їхня знахідка. Ці кістки, атакож кістки, знайдені пізніше на півночі Англії, на сході Узбекистану і напівдні Ізраїлю, були останками предка людини, яка отримала назвунеандерталець, - примітивний чоловік, який жив від 200 000 до 27 000 років тому.
Неандертальці робив примітивні знаряддя, розфарбовував тіло візерунками, маврелігійні уявлення і похоронні ритуали.
Передбачається, що неандерталець еволюціонував з Homo erectus в Європі івимер, не здатний конкурувати з прийшов з Африки Homo sapiens.
Причиною вимирання могла бути і дуже висока спеціалізація --неандертальці були пристосовані до життя в умовах льодовикової Європи. Призміну умов така спеціалізація обернулася для них бідою.
| |
| Рис. 1. Карта можливого розселення Homo sapiens sapiens |

Довгі роки обговорювалося питання, де місце неандертальців на еволюційномудереві і чи могло відбуватися схрещування між ними і Homo sapiens у періодїх співіснування протягом десятків тисячоліть. Якщо схрещуваннябуло можливо, то сучасні європейці могли б мати деякі генинеандертальців. Відповідь - хоч і не остаточний - отриманий зовсім недавнопри дослідженні ДНК неандертальця. Генетик Сванте Пебо - той самий,який вивчав ДНК з єгипетських мумій, екстрагованих ДНК з останківнеандертальця, що мають вік кілька десятків тисяч років. Незважаючи на тещо ДНК була сильно фрагментована, вченим вдалося за допомогою самогосучасного методу аналізу ДНК - методу полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР)
- Встановити нуклеотидну послідовність невеликої ділянкимітохондріальної ДНК. Мітохондріальна ДНК була обрана для дослідженнятому, що в клітинах її молярна концентрація в сотні разів перевищуєконцентрацію ядерної ДНК.
Екстракція ДНК проводилася в умовах високої стерильності - вченіпрацювали в костюмах, що нагадують скафандри, для того щоб запобігтивипадкове забруднення досліджуваних зразків сторонньої, сучасної ДНК. Узвичайних умовах за допомогою використаного вченими методу полімеразноїланцюгової реакції вдається "читати" фрагменти ДНК довжиною до декількохтисяч пар нуклеотидів. На досліджуваних зразках максимальна довжина
"Прочитаних" фрагментів становила близько 20 пар нуклеотидів.

Одержавши набір таких коротких фрагментів, вчені відновили за нимвихідну нуклеотидну послідовність мітохондріальної ДНК. Порівняння їїз ДНК сучасної людини показало, що вони значно відрізняються.
Отримані дані дозволяють припустити, що неандертальці становилиокремий, хоч і споріднений людині вид.
Швидше за все, схрещування цих двох видів було неможливо - занадто великігенетичні відмінності між ними. Отже, в генофонд людини немаєгенів, отриманих від неандертальців. За послідовності ДНК було оціненочас розбіжності гілок неандертальця і сучасної людини, якесклало 550-690 тис. років. Однак отримані дані можна вважатипопередніми, тому що це результати дослідження лише одного індивіда.
Історія в наших генах
Історія еволюції людини записана в наших генах і в наших способахдій. Професор Стенфордського Університет (США) Лука Каваллі-Сфорцасклав карти розподілу частот кількох сотень генів у європейськихпопуляціях (він назвав ці карти "генетичними ландшафтами") і погенетичних дистанцій між популяціями обчислив дати їх розділення.
Йому вдалося реконструювати кілька хвиль міграцій людей. Перша,залишила найбільш помітний генетичний слід (частота зустрічальностігенів комплексу з 95 плавно знижується від районів Середнього Сходу до місцяпроживання басків, див. рис. 2, а), відповідає експансії неолітичнихземлеробські народів з місць зародження землеробства (район Месопотамії)на північ і захід Європи. Її датування на основі генетичних дистанційзбігається з археологічними датуваннями (6-9 тис. років тому). Баски --популяція, унікальна за генетичним характеристикам, - є, мабуть,єдиними сучасними представниками найдавніших жителів Європи --кроманьйонців. Ймовірно, вони зберегли свою генетичну унікальність, тому щожили в далекій точці міграційного шляху, по якому до Європи булипривнесені гени, землеробська культура та індо-європейські мовиранненеолітіческімі племенами з Близького Сходу. Висновки генетиківпідтверджуються і даними лінгвістів про унікальність мови басків.
Частота зустрічальності іншого комплексу генів найбільш висока на півдні Росіїі знижується як у напрямі на північ, так і на південь від цієї області. Цейслід залишили міграції скотарів-кочівників 4-6 тис. років тому (рис. 2,б).
Зміна поширеності третього комплексу генів відповідаєекспансії грецької культури в I тисячолітті до нашої ери (рис. 2, в).
Не тільки міграції приводять до змін концентрації генів у популяціях.
Наприклад, частота зустрічальності генів, пов'язаних з адаптацією до холоду,плавно зменшується з півночі на південь.
"Молекулярні годинник"
Крім порівняння частот зустрічальності генів у популяціях для реконструкціїісторії людства використовується метод "молекулярних годин". Він заснований нате, що швидкість зміни нуклеотидної послідовності молекули ДНК зарахунок точкових мутацій (тобто зміни тільки однієї пари нуклеотидів)настільки постійна, що її можна використовувати для датування відходженняданої еволюційної гілки від загального стовбура. Тому що більшість цихмутацій, за сучасними уявленнями, нейтральні, тобто не роблятьякого-небудь корисного або шкідливого впливу на їхнього власника, вони неелімінуються відбором. Ці "молекулярні годинник" були відкалібровано припорівнянні швидкості зміни ДНК тих видів, час розбіжності яких булонадійно встановлено по викопних останків.
"Молекулярні годинник" допомогли визначити дату поділу гілок людини імавп - від 5 до 7 млн. років тому. До цього палеонтологи вважали, щоподіл відбувся близько 25 млн років тому. Однак тепер "молекулярна"датування є загальноприйнятою. Вважається, що предки людини і шимпанзерозділилися близько 5 млн. років тому, відділення горил відбулося раніше, а щераніше, близько 10-15 млн років тому, відокремилася гілку орангутанів.
Гени і мови
Метод "молекулярних годин", що дозволяє встановити ступінь спорідненості різнихвидів за відмінностей в їх ДНК, дуже схожий на метод глоттохронологіі,що використовується при встановленні спорідненості між мовами. За 1000 років в такзваному базовому словнику (він включає ті слова, які є в будь-якомумовою, - "будинок", "земля", "небо", назви частин тіла і т.д.) зберігається
86% слів, тобто кожен з мов двох народів, що розділилися 1000 років тому,має 86% загальних слів з предкової мовою. Отже, один з одним цімови мають 74% (86% від 86%) загальних слів. Зіставлення еволюційного деревапопуляцій людини з лінгвістичними даними і класифікацією мов понадсімейства показало, що в більшості випадків мови генетичноспоріднених популяцій належать до однієї лінгвістичної групі. Чимраніше розділилися дві популяції, тим довше вони еволюціонувалинезалежно і тим більше накопичилося замін у їх ДНК і в їх мовах. Звичайно,мови не залежать від генів, і кореляції генетичного та лінгвістичногоспорідненості визначаються лише історичними обставинами.
"Мітохондріальна" Єва
Чим вище швидкість накопичення мутацій в ДНК, тим менші відрізки часуеволюції видів можуть бути визначені за допомогою "молекулярних годин".
Швидше за все накопичуються мутації в мітохондріальної ДНК. Мітохондріїмістять кільцеву молекулу ДНК, що складається з 16 500 пар основ, - цезовсім небагато порівняно з ДНК хромосом, що знаходяться в ядрі клітини іскладаються з десятків і сотень мільйонів пар основ. При заплідненнімітохондріальна ДНК (мтДНК) сперматозоїда не потрапляє в яйцеклітину, такщо і чоловіки, і жінки отримують мтДНК тільки від матері.
Американський генетик Алан Вілсон вивчив мтДНК людей різногопоходження - африканців, європейців, азіатів, австралійців і жителів
Нової Гвінеї. За кількістю розходжень у нуклеотидної послідовностімтДНК він визначив ступінь спорідненості різних груп людей і побудувавродовідне дерево людства. Сама рання точка розгалуження на цьому деревівідокремлює групу африканців від інших людей - за сучасними даними цевідбулося 137 ± 15 тис. років тому.
Були визначені відмінності між послідовностями мтДНК людей і шимпанзе.
За відомою датою відділення гілки шимпанзе (5 млн років тому) було обчисленочас першого поділу груп предків нині живих людей, якавідбулося 180-190 тис. років тому. Це дата найдавнішої мутації вмтДНК, яку генетики можуть розпізнати.
Стародавню володарку цієї мтДНК відразу охрестили Євою, що внеслодеяку плутанину. З даних аналізу мтДНК зовсім не випливає, що 190 тис.років тому на Землі жила лише одна-єдина жінка. "Єва" не булаєдиною жінкою в цей час і не відрізнялася від своїх сучасниць поздатності до розмноження. Просто мтДНК її сучасниць були втрачені (аджене всі жінки залишають потомство, і якщо жінка має тільки синів, товони не передають її мтДНК наступному поколінню). За незалежними оцінкамидекількох груп генетиків, розмір популяції, до якої належалаафриканська "Єва", становив у той час близько 10-30 тис. чоловік.
Близька оцінка часу появи і чисельності вихідної популяції Homosapiens отримана при дослідженні Y-хромосоми. Ця хромосома передаєтьсятільки від батька до сина і представляє зручний об'єкт для еволюційнихдосліджень у пошуках "Адама".
Ці висновки суперечать мультирегіональних гіпотези походження людини,передбачає широко поширене перетворення популяцій Homo erectus в
Homo sapiens - такої невеликої кількості людей просто не вистачило б,щоб заселити всю землю.
Чи сильно ми відрізняємося один від одного?
У всіх людей генетичні тексти дуже схожі. Два будь-яких людини, крімоднояйцевих близнят, розрізняються лише однією літерою-нуклеотидів з
300. А от від наших найближчих родичів у світі тварин --людиноподібних мавп - ми відрізняємося вже одним нуклеотидів з 30. Чимдалі спорідненість, тим більше генетичних розходжень у текстах. Дослідженнясхожості ДНК дозволяє з'ясувати родинні стосунки між людьми - відвстановлення батьківства, часто застосовується в кримінологічної експертизи,до встановлення походження цілих етнічних груп. При цьому інодігенетики роблять, здавалося б, дивовижні відкриття, які виявляютьсявже давно відомими людям з переказів і легенд. Наприклад, стародавній переказговорить, що все монголи відбулися від трьох матерів. Вивчення мтДНК,успадковується тільки по материнській лінії, показало, що велика частинанаселення Монголії за генетичними характеристиками дуже чітко розділяєтьсяна три групи.
| | | |
| Рис. 2. Частоти | | |
| зустрічальності окремих | | |
| комплексів генів, | | |
| відповідні | | |
| експансії: | | |
| а - неолітичних | | |
| землеробів 6-9 тис. | | |
| років Назад; | | |
| б - | | |
| скотарів-кочівників | | |
| 4-6 тис. років тому; | | |
| в - грецької культури | | |
| у I тис. до н.е. | | |

Генетичне дослідження людей європейської раси показало, що люди з білимкольором шкіри походять від групи числом близько 20 чоловік, при цьому числочоловіків в два рази перевищувала кількість жінок.
У жовтні 1997 р. в Колд Спрінг Харбор (США) пройшла конференція з еволюціїлюдини. Постійні згадування теорії африканського походження людиниі африканських досліджень і неафриканським популяцій викликали тривожнезауваження однієї з учасниць про етичність такого поділу людства,пов'язане зі педантичністю громадської думки в США щодо расовихпитань. На це дотепно відреагував швейцарський генетик д-р Андре
Лангані: замість запланованого доповіді по Генографія він прочитав лекціюпро те, що, судячи з генетичним даними, всі ми є африканцями,просто є азіатські африканці, європейські африканці й африканськіафриканці.
С.А. Боринська

РИС 2.

А)
Б) У)

-----------------------< br>