Спенсер Уэллс - Генетическая одиссея человека
Мы видим ту же схему утраты генов и в Y-хромосоме. Хотя в среднем человеческая хромосома имеет примерно 1500 активных генов, в Y-хромосоме был найден только двадцать один ген. Некоторые из них находятся в нескольких тандемных копиях — как если бы копировальный аппарат стало заедать, что в определенный момент в прошлом привело к дублированию гена. Такие сдвоенные гены рассматриваются как один. Любопытно, что каждый из двадцати одного гена Y-хромосомы участвует в создании своего рода «мужественности». В частности ген, известный под названием SRY (Sex-determining Region of the Y, — «участок Y-хромосомы, обусловливающий пол»), служит главным переключателем при создании мужчины из недифференцированного эмбриона. Остальные имеют вторичные функции, заставляющие мужчин выглядеть (и действовать), как положено мужчинам. Однако большая часть ДНК, составляющая Y-хромосому, лишена какой-либо явной функции. Это так называемая «мусорная ДНК»: она передается от одного поколения к другому, не неся никакой практической пользы. Но хотя она, возможно, и биологический мусор, для популяционных генетиков это золотая жила.
Как мы видели ранее, человеческое разнообразие можно изучать, рассматривая только различия. Язык популяционной генетики записан в полиморфизмах, носителями которых являемся все мы. Эти различия определяют уникальность каждого из нас: если у вас нет близнеца, то никакой другой человек в мире не имеет такого же типа генетических полиморфизмов. Тип полиморфизмов представляет собой «отпечатки пальцев» на уровне ДНК (ДНК-фингерпринт), используемые, например, для идентификации преступников. Применительно к Y-хромосоме он позволяет проследить прошлое мужской линии человеческого рода, от сына к отцу, к деду и так далее. В конце концов, он позволяет нам путешествовать назад во времени, от ДНК любого живущего сегодня мужчины к нашему первому мужскому предку — Y-хромосомному Адаму. Но как ДНК-фингерпринт связывает между собой неродственных друг другу мужчин в региональные типы? Действительно ли каждый мужчина может проследить свою собственную уникальную линию Y-хромосомы до такого вот генетического Адама?
Ответ на этот вопрос — нет, все не так просто. Дело в том, что мы не так уж неродственны друг другу, как думаем. Представьте себе ситуацию, характерную для большей части нашего генома — участков ДНК, которые не передались нам исключительно от матери или только от отца. Поскольку мы наследуем половину ДНК от каждого из родителей, структура ее полиморфизмов может быть использована для установления отцовства, так как она связывает нас и с нашей матерью, и с нашим отцом. Если в суде будет доказано, что моя ДНК на 50 % соответствует ДНК ребенка, которого я никогда не видел, то вполне вероятно, что придется многие годы платить алименты на этого ребенка — вероятность того, что это совпадение случайно, чрезвычайно мала. Таким образом, полиморфизмы идентифицируют и нас, и наших родителей как часть уникальной генеалогической ветви. Любая другая генеалогическая ветвь проживет свою историю, и значит, приобретет иной набор полиморфизмов.
Но углубляясь в прошлое и начиная думать о своих бабушках и дедушках, а потом их бабушках и дедушках и так далее, мы теряем часть этого сигнала в каждом поколении. Я на 50 % соответствую своему отцу, но только на 25 % — деду, и лишь на 6 % — его деду. Это происходит потому, что, перемещаясь назад по времени, мы приобретаем новых предков в каждом поколении, и они начинают накапливаться довольно быстро. У каждого из моих родителей было двое родителей, и у каждого из них — двое родителей, и так далее. Генетик Кеннет Кидд из Йельского университета указал на то, что если число наших предков удваивается в каждом пропоколении (примерно каждые двадцать пять лет), то обернувшись на 500 лет назад, каждый из нас увидит более миллиона своих предков. Если мы вернемся к моменту вторжения в Англию норманнов, произошедшее около тысячи лет назад, наш расчет покажет, что мы должны были иметь более 1 трлн (1 000 000 000 000) предков — гораздо больше, чем общее число людей, существовавших в целом в истории человечества. Так в чем же дело? Ошибка в наших расчетах?
И да, и нет. С математикой тут, безусловно, все правильно — мощь экспоненциального роста была известна, по крайней мере, со времен древних греков, и все мы знакомы с выражением «размножаются, как кролики». Ошибка не в вычислениях, а в предположении, что все люди из нашей родословной были не родственны друг другу. Очевидно, что это не так, иначе мы не могли бы проводить количественную оценку. Здесь имеет место эффект умножения на число, меньше двух в каждом поколении — в действительности для большинства людей это число довольно близко к единице. И причину тому можно обнаружить, понаблюдав за птицами.
Вода, вода везде…
Сэмюэль Тэйлор Кольридж, поэт-романтик, неудавшийся классицист и любитель опиума, 1797–1798 годы провел в маленькой деревне Дорсет. В промежутках между бодрыми прогулками по холмам и длительными дискуссиями со своим соседом, Уильямом Вордсвортом, у Кольриджа случались приступы литературной активности, которые привели к созданию двух великих произведений: «Кубла хан» и «Поэма о старом моряке». Первое из них — созданное им в полубессознательном состоянии опиумной грезы, чтобы лучше вообразить себе «величественный храм удовольствия», выдающееся по своей образности литературное творение. Второе произведение, написанное в более трезвый период его жизни, повествует о злоключениях корабля в Южных морях. В этом стихотворении моряк убивает альбатроса, тем самым грубо нарушив один из неписаных морских законов, и весь экипаж вынужден страдать от последствий. Все заканчивается штилем под палящим солнцем, корабль окружен гниющим морем: «вода, вода везде, и нет ни капли для питья». Моряк выжил в этом испытании, но команде не так повезло, она стала жертвой корабля Смерти. В качестве епитимьи моряк проводит остаток жизни бродягой в проповедях об опасностях разрушения окружающей среды.
Через всю «Поэму о старом моряке» проходит образ альбатроса — символа удачи. Но почему считается, что эта птица приносит удачу? В общем-то, в результате неправильной интерпретации. Моряки проводили многие недели в море, не видя земли и мечтая о возвращении в порт. Часто одним из первых признаков того, что они скоро достигнут суши, были птицы. Они, подобно увиденному Ноем голубю с веткой оливы, указывали на то, что близко должна быть земля. Альбатрос, одна из самых крупных птиц на планете (размах крыльев некоторых особей составляет более 3,5 метра), был главным признаком близости суши. Вот только загвоздка в том, что альбатрос — это единственная птица, проводящая большую часть своей жизни в море. Некоторые из этих птиц более двух лет проводят в странствиях над открытым океаном, пролетая тысячи километров, и даже спят в полете. Таким образом, сочтя, что видят Ноева голубя, моряки в действительности были жестоко обмануты этим странствующим гигантом.
Если вы проводите жизнь, летая над океаном, будучи представителем наземного вида, пусть даже такого приспособленного к полету, как альбатрос, ваша проблема в том, что все равно придется возвращаться на землю, чтобы оставить потомство. Альбатрос нашел характерное только для него решение этой проблемы, представляющее собой удивительный факт из жизни животных. Несмотря на странствующий образ жизни, и ее продолжительность более пятидесяти лет, альбатрос всегда возвращается на один и тот же остров для спаривания. Он выбирает себе пару на всю жизнь, и его партнер тоже возвращается на тот же остров, где, встретившись, они выводят одного птенца, деля родительские обязанности поровну. Через несколько месяцев, когда юный альбатрос готов к самостоятельной жизни, его родители, попрощавшись и отметив в своих ежедневниках дату следующей встречи, направляются обратно в море.
Эволюционные последствия неизменного возвращения на один и тот же остров состоят в том, что это не только способствует видообразованию на островах — со временем на каждом острове образуются свои виды альбатросов, — но и приводит к однородности популяции птиц, гнездящихся на каждом конкретном острове. Когда молодые альбатросы, повзрослев, в первый раз собираются на острове, где они родились, самцы исполняют ритуальный брачный танец, чтобы произвести впечатление на самок. А те выбирают себе партнера, не обращая внимания на то, с какой части острова он родом. Если вы, будучи альбатросом, прилетели на остров в нужное время (естественный отбор в данном случае не благосклонен к запоздавшим), есть шанс, что вам повезет.
Такие виды, как альбатрос, называются панмиктическими. Это означает, что каждый индивидуум имеет возможность спариваться с любым другим индивидуумом своего вида. Хотя альбатрос в течение своей жизни может летать над значительной частью мирового океана, он нигде, кроме своего родного острова, не пускает корни. У людей все не так. Если мы куда-то переезжаем, то стремимся вступать в брак с человеком, живущим в этом новом месте. Если мы на карте обозначим места рождения супругов, то увидим, что до недавнего времени — последние лет сто или около того — расстояние между ними было довольно небольшим. Моя жена и я родились настолько далеко друг от друга, насколько можно себе представить — в Атланте, штат Джорджия и в Гонконге. Несколько поколений назад это было бы неслыханным. В то время она закончила бы свои дни с кем-либо, живущим на Коулуне или Мид-Левелсе[15], а я бы женился на красавице из какого-нибудь южного штата.
