Третий шимпанзе

Если бы генетическое расстояние между видами возрастало во времени с одинаковой скоростью, оно было бы похоже на тихонько тикающие часы. В этом случае все, что понадобится для перевода генетического расстояния в количество времени, прошедшего с момента существования последнего общего предка, — калибровка. Для нее потребуется пара видов, для которых известно как генетическое расстояние, так и время дивергенции признаков, определенное независимо по палеонтологическим источникам. На самом деле, для высших приматов произведено уже две независимые калибровки. Во-первых, на основании палеонтологических источников можно утверждать, что нечеловекообразные и человекообразные обезьяны «разделились» 25-30 миллионов лет назад, а генетическое расстояние между ними составляет 7,3 процента. Во-вторых, эволюционная ветвь орангутангов ответвилась от общего с шимпанзе и гориллами ствола 12-16 миллионов лет назад, а ДНК орангутангов отличается от ДНК горилл и шимпанзе примерно на 3,6 процента. Сравнение этих двух примеров показывает, что удвоению времени эволюции (от 12-16 до 25-30 миллионов лет) соответствует удвоение генетического расстояния (от 3,6 до 7,3%). Таким образом, мы видим, что в случае высших приматов генетические часы идут относительно точно.

На основе этих двух калибровок Сибли и Алквист построили следующую шкалу человеческой эволюции. Так как генетическое расстояние между человеком и шимпанзе (1,6%) примерно вполовину меньше генетического расстояния между орангутангами и шимпанзе (3,6%), человеческий вид идет своим путем примерно вдвое меньше, чем орангутанги, генетические отличия которых от шимпанзе сформировались за 12-16 миллионов лет. То есть, эволюционные линии, ведущие к человеку и к «остальным шимпанзе», разошлись около 6-8 миллионов лет назад. Если продолжить цепочку рассуждений, мы получим, что гориллы отделились от общего эволюционного ствола с нами, тремя шимпанзе, приблизительно 9 миллионов лет назад, а карликовый и обыкновенный шимпанзе дивергировали около 3 миллионов лет назад. Однако, когда я в 1954 году изучал физическую антропологию на первом курсе колледжа, в выданных нам учебниках говорилось, что эволюционные ветви Homo sapiens и человекообразных обезьян разошлись 15-30 миллионов лет назад. Таким образом, ДНК-часы высших приматов, наряду с другими молекулярными часами, основанными на аминокислотных последовательностях белков, митохондриальной ДНК и глобиновых псевдогенных последовательностях ДНК, дают весомые аргументы в пользу противоречивой точки зрения: человеческий вид имеет весьма короткую историю по сравнению с прочими видами человекообразных обезьян, гораздо более короткую, чем считали палеонтологи.

Что же говорят эти результаты о нашем положении в животном царстве? Биологическая классификация живой природы строится по иерархическому принципу — вид, подвид, род, семейство, надсемейство, отряд, класс, тип, — причем границы каждой следующей категории более размыты, чем у предыдущей. В Британской энциклопедии и во всей биологической литературе на моей полке сказано, что человек и человекообразные обезьяны принадлежат к одному отряду под названием «Приматы», и к одному надсемейству Hominoidea, но к разным семействам — Hominidae и Pongidae. Изменится ли эта классификация на основании результатов исследований Сибли и Алквиста? Это зависит от того, какой философии систематики придерживаться. Приверженцы традиционной систематики группируют виды в категории более высокого порядка на основании несколько субъективных представлений о значении тех или иных межвидовых различий. Эти систематики выделяют Homo sapiens в отдельное семейство на основании наиболее заметных функциональных различий, таких как большой мозг и прямохождение. При подобном подходе к классификации результаты измерений генетического расстояния никак не могут повлиять на таксономическое положение человека.

Однако существует другая систематическая школа — кладистика. Ее приверженцы утверждают, что классификация должна быть объективной и единообразной, и в основе ее должны лежать данные о генетическом расстоянии и времени расхождения ветвей эволюции. Все систематики на сегодняшний день согласны в том что красноглазый и белоглазый виреоны принадлежат к одному роду Vireo, а все виды гиббонов —- к роду Hylobate. Однако генетическое расстояние между видами внутри каждого из этих родов больше, чем между человеком и двумя видами шимпанзе, и дивергенция признаков в обоих случаях произошла раньше, чем у человека и шимпанзе. Из этого следует, что человек не может образовывать не только отдельного семейства, но и отдельного рода, и принадлежит к тому же роду, что и обыкновенный и карликовый шимпанзе. Поскольку название нашего рода — Homo — появилось раньше, чем название рода Pan, придуманное для остальных шимпанзе, оно по правилам зоологической номенклатуры имеет приоритет. Таким образом, в данный момент на земле существуют не один, а три вида рода Homo»: шимпанзе обыкновенный (Homo troglodytes), карликовый шимпанзе (Homo paniscus) и шимпанзе-человек (Homo sapiens). Поскольку горилла лишь незначительно отличается от шимпанзе в генетическом плане, она тоже имеет практически полное право считаться четвертым видом рода Homo.

Даже систематики-кладисты отличаются антропоцентризмом, и им, несомненно, трудно будет примириться с объединением человека и шимпанзе в один род. Однако также нет сомнения, что когда шимпанзе освоят кладистику, или когда исследователи из открытого космоса посетят Землю для переписи ее обитателей, те и другие полностью поддержат новую классификацию.

Какими же генами отличаются геномы человека и шимпанзе? Прежде чем рассмотреть этот вопрос, нам необходимо разобраться: что же именно делает наш генетический материал — ДНК?

Функции значительной, если не большей, части нашей ДНК неизвестны, и поэтому их можно рассматривать как «молекулярный мусор». Это либо продублированные участки ДНК, либо участки, утерявшие свои функции и не отсеянные в результате естественного отбора по причине безвредности. В той части ДНК,; функции которой известны, они связаны с длинными цепочками аминокислот — белками. Некоторые белки ответственны за большую часть структуры нашего тела (такие как кератин, входящий в состав волос, или коллаген соединительной ткани), другие, названные энзимами, отвечают за синтез и разложение большей части остальных молекул нашего тела. Последовательностью небольших молекул, составляющих ДНК (нуклеотидным основанием), определяется последовательность аминокислот в белке. Оставшаяся функциональная часть нашей ДНК отвечает за регуляцию синтеза белка.

Проще всего объяснить с точки зрения генетики характерные признаки Homo sapiens, определяемые отдельными белками и отдельными генами. Например, уже упомянутый мною белок, отвечающий за транспорт кислорода в крови, гемоглобин, состоит из двух цепочек аминокислот, каждая из которых кодируется одним участком ДНК, то есть одним геном. Эти два гена не имеют других заметных проявлений, кроме кодирования структуры гемоглобина, который встречается только в красных кровяных тельцах. Верно и обратное утверждение: структура гемоглобина определяется только этими генами. То, что вы едите или как часто вы занимаетесь физическими упражнениями, может повлиять на количество вырабатываемого гемоглобина, но не на особенности его структуры.

Мы рассмотрели простейший случай, однако существуют гены, определяющие сразу много характерных признаков. Например, смертельное генетическое заболевание, известное как болезнь Тея-Сакса, проявляется в виде множества поведенческих и анатомических аномалий, таких как избыточное слюноотделение, пониженная гибкость тела, желтоватая кожа, аномально большая голова и других. Известно, что в этом случае все характерные проявления каким-то до конца не известным образом обусловлены изменениями одного-единственного энзима, кодируемого геном Тея-Сакса. Поскольку этот энзим встречается во многих тканях нашего тела и расщепляет один широко распространенный компонент клеточной мембраны, изменение этого энзима приводит к широким и в большинстве случаев фатальным последствиям. Встречается и обратная ситуация: на некоторые признаки, такие как рост взрослого человека, влияют одновременно несколько генов, а также внешние факторы (например, качество питания в детском возрасте).