Откуда растут корни нашего генеалогического древа?

Как известно из школьного курса биологии, мы – представители Homo sapiens sapiens, единственного вида людей, живущего в настоящее время.

Там же нам сообщается, что появившиеся в Африке примерно 70000 лет назад люди современного типа (называемые также кроманьонцами) начали расселение по миру приблизительно 40000-30000 лет назад. И везде, где бы не появлялись кроманьонцы, они оказывались более развитыми, нежели обитавшие там виды древних людей, что привело к исчезновению последних с лица Земли.

Но так ли это на самом деле? Как оказалось – нет. Мы не прямые потомки покинувших Черный Континент в незапамятные времена Homo sapiens sapiens. Это подтверждают исследования, не так давно проведенные группой исследователей из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Германия), которую возглавлял известный специалист по эволюционной генетике Сванте Паабо. Результаты проделанной учеными работы были опубликованы в журнале «Science».

Своими исследованиями ученые доказали, что между неандертальцами и кроманьонцами происходило скрещивание, а также выяснили, эволюция каких генов позволила кроманьонцам одержать верх в конкуренции с неандертальцами. Следует отметить, что группа С.Паабо изучает ядерную ДНК неандертальцев с 2006 г. Для этого ученые разработали уникальные методики по извлечению, очистке и расшифровке генетической информации, поступающей из ископаемых останков этого типа людей. Исследователям удалось расшифровать примерно 60% неандертальского генома. «Впервые в истории мы можем определить генетические признаки, которые отделяют нас от всех остальных организмов, включая генетически самых близких», - прокомментировал достижения группы С.Паабо.

Для того, чтобы сравнение генома неандертальцев с геномом людей современного типа было корректным, ученые расшифровали геномы людей различного происхождения: из Европы, Юго-Восточной Азии, Океании, Восточной и Западной Африки. При этом исследователи отметили, что генетические различия между различными расами и этническими группами современных людей могут превышать их генетическое отличие от неандертальцев.

Далее было кропотливое сравнение геномов с помощью разных статистических подходов. В результате ученые установили, что геном африканцев наиболее отличается от неандертальского, что может служить прямым доказательством скрещивания неандертальцев и людей современного типа, так как оно, скорее всего, началось в Средней Азии - первом регионе, где покинувшие Африку люди впервые встретились с неандертальцами.

Было выявлено 212 таких участков ДНК. 20 из них обладают наиболее ярко выраженными признаками положительного естественного отбора. В то же время выяснился любопытный факт: мутации генов, содержащихся в этих участках, приводят к ряду нарушений высшей нервной деятельности, например, к шизофрении и аутизму, а также к синдрому Дауна. Соответственно, неандертальцы этими заболеваниями, видимо, не страдали.

Даже небольшого масштаба скрещивания вполне хватило, чтобы оставить след в генетическом облике современных людей. По оценке ученых, содержание генов неандертальского происхождения в ДНК современных людей – от 1% до 4%. «Любопытно осознавать, что некоторые из нас несут в себе фрагменты неандертальской ДНК. Но лично для меня более важен поиск положительного естественного отбора людей по сравнению с неандертальцами после их отделения от общего предка», - говорит по этому поводу С.Паабо.

Наша справка: именно группа С.Паабо, изучая ДНК, извлеченную из фрагмента кости, найденной в Денисовой пещере на Алтае, в марте 2010 года пришла к выводу о существовании в древности ранее неизвестного вида гоминид – денисовского человека.

Но наука не стоит на месте: два исследования, позже работы С.Паабо и его коллег, показали - геном современных людей неафриканского происхождения (европейцев и азиатов) содержит около 20% неандертальского генома.

1-е исследование, результаты которого были опубликованы в журнале «Nature», показало, как неандертальцы повлияли на генетический фон современного человека. Его ведущий автор, Дэвид Рейч (Гарвардская медицинская школа, США), рассказал, что целью исследования было понимание биологического влияния генов неандертальцев на современного человека. В ходе работы Д.Рейч и его коллеги проанализировали разные формы одного и того же гена у 846 человек неафриканского происхождения, 176 африканцев и ископаемых останков неандертальцев.

Выяснилось, что с унаследованными от неандертальцев чертами связано 9 ранее выявленных форм генов человека. Было установлено, что эти формы генов отвечают за восприимчивость человека к таким заболеваниям, как волчанка, билиарный цирроз печени, болезнь Крона и сахарный диабет 2-го типа. Кроме того, они влияют на размер «слепого пятна» в глазу. Ученые также выяснили, что гены неандертальцев, найденные в ДНК современных людей, отвечают за выработку белка кератина, отвечающего за прочность кожи, волос и ногтей. Кроме того, он важен для выживания в холодном климате.

2-е исследование провели Бенджамин Вернот и Джошуа Эйки (Вашингтонский Университет, США). Основываясь на инновационном методе, не связанном с секвенированием архаичной ДНК и позволяющем определять ДНК других вымерших гоминид посредством анализа современных человеческих геномов, они проанализировали данные секвенирования генома 379 европейцев и 286 азиатов с целью выявления наличия участков вкраплений неандертальской ДНК в геноме современного человека. Результаты исследований заокеанские ученые опубликовали в «Science».

Б.Вернот сообщил об обнаружении того, что гены неандертальцев способствовали эволюционной схожести европейцев и азиатов. Кроме того, было, например, выявлено, что определенные плечи хромосом человека не имеют последовательностей ДНК неандертальцев, например, на ответственном за развитие речи участке генома человека неандертальских генов нет.

А исследование, проведенное учеными из Оксфордского Института молекулярной медицины (Великобритания) привело к забавному выводу: по всей видимости, рыжий цвет волос, был унаследован современными людьми от неандертальцев. Было установлено, что возраст гена, отвечающего за рыжие волосы, очень светлую кожу и веснушки, составляет 50000- 100000 лет. Соответственно, он появился минимум на 10000 лет раньше начала миграции Homo sapiens sapiens из Африки.

Одним словом, современная наука в лице палеогенетики преподносит сюрпризы, вполне сопоставимые с теми, что показала людям Эпоха великих географических открытий. Их комментирует наш эксперт, доцент кафедры генетики ИФМиБ КФУ Эдуард Бабынин:

- Вероятный сценарий таков: наши общие с неандертальцами предки возникли в Африке, затем та их часть, которая мигрировала в Европу, приобрела некоторые регионально-полезные признаки. Именно эта часть и стала Homo sapiens neandertalensis. Именно с ними, освоившими Европу неандертальцами, и столкнулась вторая волна переселенцев из Африки, которые уже принадлежали к виду Homo sapiens sapiens. Поскольку дивергенция (расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов, возникшее в ходе эволюции или в результате обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора) зашла не так далеко, то скрещивания происходить могли.

Конечно, можно рассуждать на тему обогащения неандертальцами нашего генома полезными для жизни на севере генами, основываясь на том, что огромная часть генов неандертальцев в нашем геноме отсутствует (возможно, как селективно-негативных). Но пока остается без ответа вопрос: почему у неандертальцев нет наших генов? Неужели поток был однонаправленным, то есть, представители неандертальцев попадали в плен к кроманьонцам, оставались жить в их общинах, создавая семьи и обзаводясь потомками, а обратного процесса не было? Возможно, ответа мы пока не получили из-за недостатка имеющегося в нашем распоряжении генетического материала неандертальцев.

В заключение хочу предостеречь от идеи того, что европейцы, благодаря скрещиванию с неандертальцами, обладают определенным отличием видового ранга от других рас. Да, сами расы серьезно отличаются друг от дружки, но все они представлены людьми одного вида - Homo sapiens sapiens.

От редакции: современная наука в цивилизованном мире движется вперед семимильными шагами, поэтому мы надеемся, что ответ на этот вопрос не за горами. Вполне возможно, что вскоре мы больше узнаем о том, какое отношение к нашему появлению на Земле имеют приземистые рыжеволосые атлеты со своеобразными чертами лиц, населявшие Европу в незапамятные времена.

Напоследок предвосхитим вопрос читателей: почему же кроманьонцы вытеснили неандертальцев, если они, судя по происходившему скрещиванию, могли вполне мирно уживаться? Тем более, что научные исследования показывают, что неандертальцы отнюдь не были «полуобезьянами», каковыми их принято считать. Они имели головной мозг огромного размера – до 1700 куб. см. Объем же мозга современного человека – около 1400 куб. см.

И этот колоссальный мозг палеоантропов хорошо работал: неандертальцы изготовляли эффективные орудия труда, пользовались огнем, знали лекарственные растения и владели речью (пусть и с ограниченным числом звуков – но такое есть и в некоторых современных языках). Их сообщества жили по каким-то своим правилам и обладали определенной культурой, о чем красноречиво свидетельствуют найденные археологами погребения этих людей. Самое известное из них – погребение в пещере Шанидар (Иран), найденное супругами Ральфом и Розой Солецки (Колумбийский Университет, США).

Кроме того, вполне вероятно, что именно неандертальцы стали первыми в истории человечества музыкантами. Команда исследователей из Тюбингенского Университета нашла в старых пещерах на юго-западе Германии флейты, сделанные из кости мамонта примерно 35000 лет назад. На сегодня они - самые старые из известных музыкальных инструментов, и сделали их, скорее всего, неандертальцы. Эти флейты довольно совершенны – из них можно извлечь по 3-4 ноты, что позволяет сделать вывод о том, что музыка была известна палеоантропам задолго до их изготовления.

Так почему же столь совершенные для того времени люди уступили место кроманьонцам? Об этом, специально для газеты «Казанский университет», рассказал известный популяризатор науки, автор более 130 статей и книг, кандидат исторических и доктор философских наук, профессор Андрей Буровский:

- Еще совсем недавно вопрос казался очевидным, даже праздным - более прогрессивные формы людей всегда вытесняют более отсталые. Ученые старшего поколения представляли эту борьбу довольно просто, вполне в духе своей эпохи. Они ведь были современниками мировых войн, а к старости стали свидетелями противостояния двух сверхдержав, чреватого Третьей мировой.

Судя по всему, в прямых военных действиях неандерталец не уступил бы кроманьонцу. Наоборот, громадная физическая сила неандертальца даже давала ему немалое преимущество. Если камнями и дубинами – кроманьонцу пришлось бы туго. Может быть, дело в более совершенной организации сапиенсов? В чем-то они были лучше устроены… Ученые искали, чем сапиенс «совершеннее» неандертальца, и, конечно же, нашли.

Долгие годы сравнивали мозг современного человека с эндокраном неандертальца. Неандертальский мозг оказался очень негармоничным, со следами неравномерного развития различных частей. Кроме того, наш мозг лучше неандертальского, поскольку у нас лучше развиты лобные доли – так называемая префронтальная область. У неандертальцев она занимала около 18% мозговой территории, у кроманьонцев и у нас – более 24%.

Под нашим высоким, крутым лбом заложены способности современного человека к коллективности, общественной жизни. Неандерталец жил не в одиночестве, охотился группами, но для сложного общения в крупном коллективе, видимо не годился. Процитируем хорошую книгу Н.Эйдельмана «Зов предка»: «Урезанная его покатым лбом префронтальная область мозга, видимо, не имела достаточного «заряда» торможения, сознательного ограничения. Взрывы ярости, необузданных желаний или других форм взаимного антагонизма расшатывали, ослабляли первобытные коллективы.

Но вот наступает кроманьонец: его лобные доли способны усмирять страсти, сплачивать этих людей в большие группы – по нескольку десятков и даже сотен. Куда было устоять неорганизованному, анархическому неандертальцу против дисциплинированного противника! Принципиально новый уровень связи между большим количеством людей сразу дал мощный результат:

Более тесное общение – значит, более развитый язык.

Богатство языка – богатство мыслей, а не наоборот.

Бурный рост ассоциаций, то есть, сообразительности, выдумки, знаний».

В общем, все понятно: мы «качественнее» неандертальцев. Как один вид вытесняет другой? А очень просто: чем вид эффективнее, тем меньше территории ему надо, чтобы кормиться. Таким образом, охотник более эффективный вполне может вытеснять охотника менее эффективного. Тот, у кого есть более совершенные орудия, может вытеснить того, у кого материальная культура примитивнее.

От редакции: еще одна причина исчезновения неандертальцев – в их рационе. Археологи восстановили его по соотношению изотопов в их костях. Рацион был специфичным – в основном, палеоантропы ели мясо (в меню входили также ягоды, орехи и корнеплоды). Учитывая, в каких суровых условиях они жили, им требовалось для выживания около 4000 килокалорий в день, соответственно, мяса и прочей снеди нужно было много.

Другое дело – Homo sapiens sapiens. Его мышечная масса значительно меньше, чем у неандертальца, поэтому он может «обходиться малым». Поэтому леса и степи Европы были для кроманьонцев «Рогом изобилия», а для неандертальцев – бедной пустыней. Поэтому, одна из важных причин их вымирания, по мнению ученых – ухудшение рождаемости, увеличение детской смертности, болезни и вырождение, вызванные недостатком питания. Свою роль сыграли, видимо, и принесенные кроманьонцами болезни, от которых у палеоантропов не было иммунитета.

Но, к счастью, неандертальцы не растворились бесследно в потоке времени. Они оставили нам генетическое наследство – настоящее Эльдорадо знаний об эволюции человека!