Никогда в истории люди не жили так долго, как сейчас. По данным Всемирного банка, в 2016 году средняя ожидаемая продолжительность жизни при рождении составила 72 года — почти на 5 лет дольше, чем в 2000-м (67,6) и на 20 лет — чем в 1960-м. Современная медицина помогает жить, размножаться и передавать гены миллионам людей, которые еще в ХХ веке считались безнадежно больными. Возникает вопрос: не остановит ли это естественный отбор — ключевую движущую силу эволюции?
«Посмотрев на скорость эволюции нашей ДНК, мы увидим, что эволюция человека не остановилась. Более того, она происходит быстрее», — утверждает в колонке для австралийского журнала The Conversation Лоуренс Херст, профессор эволюционной генетики Университета Бата (Великобритания).
Как эволюционируют наши гены
Эволюция — это постепенное изменение ДНК вида на протяжении многих поколений. Она может происходить путем естественного отбора — когда определенные черты, созданные генетическими мутациями, помогают организму выживать и размножаться. Такие мутации, как правило, передаются следующему поколению и становятся все более распространенными в популяции.
У многих жителей Центральной Африки встречается серьезное заболевание крови — серповидно-клеточная анемия. Ученые исследовавшие эту «эпидемию», с удивлением обнаружили, что изменение формы красных кровяных телец, характерное для такой анемии, защищает людей от другой опасной болезни — малярии.
Хотя в развитых государствах здравоохранение оградило людей от многих причин смерти, то у народов/ населения стран, не имеющих доступа к новым технологиям и дорогим лекарствам, естественный отбор продолжается.
Люди, которые выжили после вспышек инфекционных заболеваний, прошли естественный отбор и могут передать свою генетическую устойчивость потомству. Анализ ДНК жителей Центральной и Западной Африки показывает выработавшуюся резистентность к лихорадке Ласса и малярии, а в регионах, где малярия остается распространенной, отбор все еще продолжается.
Люди также адаптируются к окружающей среде. Мутации, позволяющие жить на большой высоте, стали чаще встречаться среди населения Тибета, Эфиопии и Анд.
Распространение генетических мутаций в Тибете, возможно, является самым быстрым эволюционным изменением у людей за последние 3000 лет.
Произошел «всплеск» частоты мутации гена, который увеличивает содержание кислорода в крови и дает местным жителям преимущества в жизни на большой высоте. Их дети выживают и передают этот ген потомкам.
Еще один источник эволюционной адаптации — питание. Например, мутация, помогающая взрослым усваивать лактозу, т. е. не испытывать дискомфорт после употребления молока, есть более чем у 80% европейцев. Но в некоторых частях Восточной Азии, где молоко пьют реже, неспособность переваривать лактозу является нормой.
Как и адаптация к жизни на большой высоте, переваривание молока может быть самым ярким примером недавнего естественного отбора у людейКак и адаптация к жизни на большой высоте, переваривание молока может быть самым ярким примером недавнего естественного отбора у людей
Люди могут адаптироваться и к нездоровой пище. Автор колонки пишет, что исследование генетических изменений в США в течение ХХ века выявило отбор, который способствует снижению артериального давления и уровня холестерина — показателей, которые «американская диета» может поднять до смертельных уровней.
Естественный отбор — не единственный двигатель перемен
Профессор Херст пишет, что на естественном отборе эволюция человека не заканчивается: он затрагивает всего около 8% нашего генома. Согласно нейтральной теории эволюции, частота мутаций в остальной части генома может меняться в популяциях случайно.
Если естественный отбор ослаблен, мутации, которые он обычно «подчищал», могут не удаляться так эффективно. Это может увеличить их частоту, и тем самым ускорить эволюцию.
Но нейтральная эволюция не может объяснить, почему некоторые гены развиваются гораздо быстрее других. Скорость эволюции измеряют, сравнивая ДНК человека с ДНК других видов. Это также позволяет определить, какие гены быстро развиваются только у людей.
Один из таких ускоренных эволюцией генов — HAR1, необходимый для внутриутробного развития мозга с 7й по 18ю неделю беременности.
Случайный участок ДНК человека в среднем более чем на 98% идентичен аналогичному участку у шимпанзе. Но HAR1 мутирует так быстро, что сегодня подобен шимпанзе всего на 85%.
Сходство между ДНК человека и шимпанзе – более 98%. Но некоторые наши гены ушли далеко впередСходство между ДНК человека и шимпанзе – более 98%. Но некоторые наши гены ушли далеко вперед
«Хотя ученые могут видеть эти изменения и измерять их скорость, мы до сих пор не понимаем, почему некоторые гены развиваются быстрее, чем другие, — признается Херст. — Первоначально считалось, что это результат естественного отбора, но теперь мы знаем, что это не всегда так».
Скрытые опасности быстрой эволюции
В последнее время много внимания привлек процесс передачи человеческой ДНК через сперматозоид и яйцеклетку. Создание этих половых клеток включает в себя разрушение молекул ДНК, их рекомбинацию и восстановление. Тем не менее, молекулярный ремонт, как правило, происходит не в случайном, а в избирательном порядке.
Молекулы ДНК состоят из четырех химических оснований: аденина (A), гуанина (G), тимина (T) и цитозина ©. В процессе восстановления повреждений и разрывов ДНК исправления чаще происходят с использованием оснований C и G, а не A или T. Пока неясно, почему так происходит, но из-за этой избирательности G и C может стать больше.
Увеличение G и C на регулярных участках восстановленного ДНК вызывает сверхбыстрое развитие частей нашего генома. Этот процесс можно ошибочно принять за естественный отбор, поскольку оба они быстро меняют отдельные участки ДНК. Этот процессы происходят в пяти наиболее быстро развивающихся генов, включая HAR1.
Если изменения GC вредны, естественный отбор должен им продиводействовать. Но с его ослаблением этот процесс может стать неконтролируемым и даже ускорить эволюцию нашей ДНК.
Может измениться и сама скорость мутации. Основным источником мутаций в человеческой ДНК является процесс деления клеток, образующих сперматозоиды. Чем старше становится мужчина, тем больше мутаций встречается в его сперматозоидах. Поэтому, если в будущем люди будут заводить детей в более позднем возрасте (что уже характерно для развитых стран), человечество будет мутировать быстрее.
Эволюция происходит не только путем естественного отбора, потому этот процесс едва ли прекратиться. Но ослабление естественного отбора может стимулировать другие эволюционные процессы. Это очень усложняет представление о том, как изменятся люди будущего. Вместе с тем, вполне возможно, что из-за развитой современной медицины у будущих поколений будет больше генетических проблем.
