Современная медицина помогает нам жить дольше. Из-за этого бытует мнение, что эволюция человека может остановиться. Улучшение здравоохранения разрушает ключевую движущую силу эволюции, поскольку организм не столько приспосабливается к жизни сам, сколько ему помогают в этом новые технологии. Но если внимательно изучить скорость эволюции цепочки ДНК, то можно увидеть, что данный процесс не просто не остановился, но и происходит быстрее, чем раньше. И этому есть неопровержимые доказательства, полученные в результате многочисленных исследований генома человека, изменений ДНК.
Что такое эволюция?
Эволюция — это постепенное изменение ДНК вида (в данном случае человека) в течение не одного поколения. Происходит этот процесс в том числе и путем естественного отбора, который подразумевает появление определенных признаков из-за генетических мутаций. Эти признаки призваны помочь организму выжить в новых условиях или размножаться в них. Благодаря второму процессу эти генетические мутации передаются следующим поколениям, что приводит к возрастанию этих признаков в популяции. С течением времени мутации становятся все более распространенными среди конкретной группы, затем они укореняются на дальнейших популяциях.
Естественный отбор
Сейчас проходят масштабные исследования нашей ДНК практически со всем сторон. По полученным результатам можно увидеть доказательства того, что естественный отбор недавно уже внес изменения и продолжает это делать. Хотя современная медицина способна спасти от смерти в большинстве случаев, в странах с практически отсутствующими передовыми технологиями в этой области население продолжает развиваться. Те, что выжили после вспышек инфекционных заболеваний, стимулируют естественный отбор, предоставляя генетическую устойчивость потомству.
Наша ДНК показывает доказательства недавнего отбора устойчивости ко многим смертельным заболеваниям, например, лихорадке Ласса и малярии, хотя в некоторых странах все еще продолжается.
Люди хорошо приспосабливаются к изменениям окружающей среды. Например, хорошо известны мутации, которые облегчают жизнь людей на больших высотах. Они стали более распространенными среди жителей Тибета, Эфиопии и Анд. Кроме того, распространение генетических мутаций именно в Тибете считается самым быстрым эволюционным изменением у людей, которое было отмечено за последние 3000 лет. Эти мутации связаны с увеличением количества измененных генов, которые отвечают за повышение уровня кислорода в крови. Благодаря этому местные жители способны выживать на больших высотах, а значит, и число выживших детей тоже повышается.
Диета как источник адаптации
Диета считается еще одним способом адаптации человека к измененной окружающей среде. Данные изучения ДНК показывают недавнюю адаптацию арктических млекопитающих к богатой жиром диете.
Есть и другие результаты, которые говорят о том, что происходят мутации, позволяющие взрослым вырабатывать лактазу — фермент, расщепляющий молочные сахара, чего ранее не наблюдалось. То есть уже более 80 % северо-западных европейцев могут это делать, но в некоторых частях Восточной Азии, где молоко не является основой рациона, нормальным считается отсутствие такой возможности. Как и в случае с высотной адаптацией, отбор по такому принципу ранее отсутствовал, поэтому сейчас считается одним из сильных.
Человечество может адаптироваться к любой, даже нездоровой диете. В США в течение 20-го века было проведено исследование семейных генетических изменений. Оно показало, что есть отбор по снижению артериального давления и уровня холестерина, уровень которых может быть смертельно повышен из-за особенностей современного рациона.
Теория нейтральной эволюции
Тем не менее, несмотря на наличие этих и других подобных изменений, естественный отбор касается не более 8 % генома человека. Согласно теории нейтральной эволюции стойкие изменения в оставшейся части генома происходят случайно. Если естественный отбор ослаблен, то дефектные мутации очищаются не так эффективно. А это может увеличивать их частоту и таким образом ускорять эволюции.
Почему определенные гены развиваются быстрее?
Но нейтральная эволюция не может объяснить, почему некоторые гены развиваются намного быстрее, чем другие. Мы измеряем скорость эволюции генов, сравнивая ДНК человека с ДНК других видов, что также позволяет нам определить, какие гены быстро эволюционируют только у людей. Одним из быстроразвивающихся генов является HAR1, который необходим для развития мозга. Случайный участок человеческой ДНК в среднем более чем на 98 % идентичен ДНК шимпанзе, но HAR1 развивается настолько быстро, что он похож только на 85 %.
Хотя ученые могут видеть, что эти изменения происходят и как быстро они происходят, мы все еще не до конца понимаем, почему быстрая эволюция затрагивает только определенные гены. Первоначально считалось, что это результат исключительно естественного отбора, теперь мы знаем, что это не всегда так.
Процесс предвзятого преобразования генов
В последнее время внимание было сосредоточенно на процессе предвзятого преобразования генов, которое происходит, когда наша ДНК передается через сперму и яйцеклетку. Создание этих половых клеток включает в себя разрушение молекул ДНК, их рекомбинацию, а затем восстановление связей. Тем не менее молекулярный ремонт, как правило, происходит предвзято.
Химические основания ДНК
Молекулы ДНК сделаны с четырьмя различными химическими основаниями, известными как C, G, A, T. Процесс восстановления чаще всего происходит с исправлениями, при которых используются основания C и G, а не А или Т. Хотя неясно, почему это происходит.
Увеличение G и С в местах регулярного восстановления ДНК вызывает сверхбыструю эволюцию частей нашего генома, процесс, который легко принять за естественный отбор, так как оба вызывают быстрое изменение ДНК в сильно локализованных участках. Около пятой части наших наиболее быстро развивающихся генов, включая HAR1, были затронуты этим процессом. Если изменения в ГК вредны, естественный отбор обычно противостоит им. Но с ослаблением отбора этот процесс может в значительной степени остаться без контроля и даже помочь ускорить эволюцию нашей ДНК.
Может ли мутация человека меняться?
Сам уровень мутации человека также может меняться. Основным источником мутации в ДНК человека является процесс деления клеток, в результате которого образуются сперматозоиды. Чем старше становятся самцы, тем больше мутаций происходит в их сперме. Так что, если их вклад в генофонд изменится, например, если мужчины откладывают рождение детей — также изменится частота мутаций. Это устанавливает скорость нейтральной эволюции.
Понимание того, что эволюция происходит благодаря совокупности факторов, а не только естественному отбору, дает понять, что процесс вряд ли когда-нибудь остановится. Освобождение наших геномов от давления естественного отбора только открывает их для других эволюционных процессов, делая еще труднее возможность предсказывания, какими будут будущие люди. Тем не менее вполне возможно, что с развитием медицины будет больше генетических проблем для будущих поколений.
Данные исследования и рассуждения принадлежат Лоуренсу Д. Херсту — профессору эволюционной генетики в Центре эволюции Милнера в Университете Бата.
Первоначально данные суждения были опубликованы на сайте центра под названием «Человеческая эволюция все еще происходит, возможно, быстрее, чем когда-либо».