Генетики доказали, что все человечество произошло от одной женщины – митохондриальной Евы

 

А вот история о том, как реальный научный результат превратился в миф из-за случайного сходства с библейским сюжетом. Разве могли религиозные деятели пройти мимо? Наука доказала Библию, ура! «Хорошо известны не только генетические исследования, согласно которым все люди восходят к одной праматери, но и вполне естественное соотнесение данного факта с библейским повествованием – так, в популярной литературе эта праматерь даже условно называется «митохондриальной Евой»»[234], – заявил, например, проректор по научно-богословской работе Санкт-Петербургской православной духовной академии протоиерей Димитрий Юревич.

Нам придется провести небольшое расследование и выяснить, что генетики доказали на самом деле и чего не доказали.

К 80-м годам XX века специалисты научились строить генетические родословные. Очень удобной для таких исследований оказалась митохондриальная ДНК (сокращенно – мтДНК).

Не сомневаюсь, что вы знаете: в каждой клетке у нас находится ядро, а в нем ядерная ДНК – длинная молекула, упакованная в хромосомы. Суммарная длина ДНК – 3 млрд нуклеотидных пар. Но помимо этого в митохондриях – клеточных органеллах, являющихся источниками энергии для клетки, – содержится еще маленькая кольцевая молекула ДНК. Длина митохондриальной ДНК – всего 16 500 пар нуклеотидов.

Чем так удобна митохондриальная ДНК (помимо того, что она коротенькая)?

Во-первых, в клетке только одно ядро – но сотни, а иногда тысячи митохондрий. Значит, даже из небольшого количества клеток можно выделить много молекул митохондриальной ДНК. Это сильно облегчает экспериментаторам работу.

Во-вторых, при образовании яйцеклеток или сперматозоидов участки отцовской и материнской ядерной ДНК обмениваются кусками – рекомбинируют. Кусочки генома мамы и папы перемешиваются. Через несколько поколений уже очень сложно разобраться, какой участок ДНК к какому из многочисленных предков восходит. Но с митохондриальной ДНК такой проблемы нет, поскольку митохондрии ребенок наследует только от матери. Никакой рекомбинации – митохондриальная ДНК нам достается от мамы целиком, «как есть». Меняется она только в результате мутаций.

В-третьих, в мтДНК есть так называемая D-петля, которая содержит некодирующий «гипервариабельный участок». Известно, что в некодирующих участках мутации накапливаются быстрее, так как они часто никак не проявляются в организме, и естественный отбор за ними «не следит». Скорость накопления таких мутаций примерно постоянна, и ее можно вычислить.

Теперь, если у нас есть мтДНК двух организмов, то по числу различий между ними можно рассчитать примерное время, когда жил их общий предок.

Наконец, оказалось, что в мтДНК скорость мутирования в 5–10 раз выше, чем в ядерном геноме, а в D-петле – еще в 5–10 раз выше, чем в остальной части мтДНК. Значит, сравнивая мтДНК разных людей, мы получаем эволюционную картину с более высоким разрешением.

По современным данным, скорость мутирования мтДНК – одна мутация за 3500 лет[235].

Итак, генетики с конца 70-х годов прошлого века самым пристальным образом стали исследовать мтДНК. В 1981 году им впервые удалось построить митохондриальную родословную человекообразных, включая человека, два вида шимпанзе, горилл, орангутана и гиббонов[236].

Затем исследователи приступили к реконструированию эволюции вида Homo sapiens. После ряда попыток Ребекка Кэнн, Марк Стоункинг и Аллан Уилсон получили генеалогическое древо человечества, сходящееся к одной начальной точке в прошлом[237]. Для исследования ученые использовали плаценты, взятые у 147 женщин – выходцев из Европы, Африки, Азии, Австралии и Новой Гвинеи.

Это сейчас в детективных сериалах генетическую экспертизу проводят по волосу или «потожировым следам». 35 лет назад для успешного анализа требовалось много митохондрий. В плаценте их много. В интервью 2012 года Ребекка Кэнн невесело пошутила, что только лет через пять после окончания исследований она смогла пить клубничную «маргариту»[238]. Дело в том, что вид этого напитка очень напоминал ей коктейль из плаценты. Для подготовки препарата в лаборатории использовался блендер.

Нынешние генетики оперируют базами данных по десяткам и даже сотням тысяч мтДНК. Но 30 лет назад анализ 147 образцов считался революционным результатом, а его обсчет требовал всей мощности тогдашних компьютеров.

Любителям соотносить науку с библейским повествованием стоит учесть, что восхождение генетических линий к одному предку – это строго по Дарвину. С точки зрения теории эволюции общий предок существует у любых организмов на Земле, если только они не прилетели с другой планеты (напомню, что родословная человечества строилась с помощью тех же методов, какими чуть раньше вычисляли родственные связи шимпанзе, горилл и людей).

С научной точки зрения интереснее вопрос: когда и где жил этот общий предок? Конечно, точное географическое положение мы не узнаем, потому что люди постоянно мигрируют. Но можно хотя бы понять, какие ветви родословного дерева – европейские, азиатские, африканские, австралийские или (вдруг) новогвинейские – находятся ближе к его корню, а какие отделились позднее. Ответ на этот вопрос даст нам последовательность расселения людей по планете. Могло и не получиться ясной картины, если бы представители разных человеческих рас очутились на ветвях дерева вперемешку. Однако получилось! Но обо всем по порядку.

Во-первых, ученые оценили различия в D-петле между всеми исследованными мтДНК (в среднем 0,32 % нуклеотидных замен на человека), а затем выяснили, насколько мтДНК разнообразны внутри каждой из популяций. Оказалось, что у африканцев это разнообразие максимально и составляет 0,47 %. Для сравнения: у азиатов – 0,35 %, а у европейцев меньше всех – 0,23 %.

Во-вторых, сравнивая попарно мтДНК между собой, исследователи выстроили генеалогическое древо. От его корня отходили две ветви, одна из которых оказалась полностью африканской, точнее, бушменской. Вторая содержала и африканские, и все прочие мтДНК.

Из этих двух результатов авторы сделали вывод о том, что носитель мтДНК, предковой для всех современных людей, жил (точнее, жила) в Африке. Этого предка современных мтДНК и окрестили впоследствии Евой.

Наконец, исходя из вычисленной ранее скорости накопления мутаций в человеческой мтДНК (2–4 % за миллион лет) и имеющихся различий между ветвями, авторы работы рассчитали, что этот общий предок жил около 200 000 лет назад.

В дальнейшем эта дата уточнялась. В 2013 году получилось примерно 124 000 лет[239]. Однако основной вывод об африканской прародине и последовательности расселения людей по планете остался незыблемым – его подтвердили многочисленные независимые исследования.

Результаты, полученные Ребеккой Кэнн и ее коллегами, стали мощным доводом против полицентристов, доказывавших существование нескольких очагов формирования Homo sapiens. В таком случае общий предок по мтДНК оказался бы гораздо более древним. Но нет – выяснили генетики – мы все происходим от небольшой популяции, относительно недавно вышедшей за пределы Африки.

А теперь вернемся в январь 1987 года.

Статья появилась в Nature – и, как говорится, «взорвалась бомба». Дело даже не в бурных спорах среди ученых (некоторые генетики, например, доказывали, что человек произошел из Азии[240]). Исследование Ребекки Кэнн и ее коллег быстро привлекло внимание широкой публики. Конечно, постарались журналисты – вероятно, это они придумали шикарный термин «митохондриальная Ева». Оцените заголовки: «Фамильное древо начинается от Евы-африканки», «Супер-Ева жила в Восточной Африке». Даже Nature не удержался: новостная статья в январском номере вышла под названием «Из Эдемского сада»[241]. А на обложке Newsweek от 11 января 1988 года красовались африканистые Адам и Ева на фоне змея-искусителя.

 

 

Если и сейчас, десятилетия спустя, многим не дает покоя идея «африканской прародины», то представьте, что творилось тогда. В интервью 2010 года Ребекка Кэнн с содроганием вспоминает: «Я получила много яростных писем, безумных писем, писем со странными каракулями. После атак Унабомбера мне даже нанесли визит из ФБР (Унабомбер, он же Теодор Качинский, – американский террорист, рассылавший бомбы по почте. Одна из бомб была послана ученому-генетику. – Прим. А. С.). Случайные звонки раздавались посреди ночи, и в аэропорту при задержке авиарейса со мной хотели пообщаться ‹…›. Меня возмущало, что то же [что сделала я] проделывали с птицами, ящерицами или рыбами и не получали даже близко такого количества грязи, какое досталось мне. Было ясно: все только потому, что я говорила о человеке»[242].

К термину «митохондриальная Ева» сами авторы исследования не имеют никакого отношения. Забавно, что одна из первых статей, в заголовке которой всплыло это словосочетание, посвящалась попытке развенчать миф об открытии «праматери всех людей». Статья в журнале Science называлась «Разоблачение митохондриальной Евы»[243]. Генетики даже предлагали более корректное, хотя не столь эффектное название – «удачливая мать» (Lucky Mother). Но Ева народу понравилась больше, и, несмотря на сетования ученых, термин прижился.

А для образованной публики символичным стал возраст Евы – 200 000 лет. Он примерно совпал с датировками древнейших африканских находок, которых относили к «анатомически современным людям» (таких как Омо 1 в Эфиопии). Заговорили о «корнях вида Homo sapiens».

Мы разобрались с тем, что генетики доказали. А чего они на самом деле не доказали?

На самом деле никто не утверждал, что «мтЕва» была единственной прародительницей человечества. Существование общего предка, как вы уже поняли, неизбежно. Точку схождения в прошлом можно найти у любого устойчивого к рекомбинациям участка человеческой ДНК (а таких участков, по современным данным, не менее 100 000). При этом у каждого куска ДНК своя генетическая история и свои «общие предки», жившие в разное время и, возможно, на разных территориях. Например, когда в 2000 году ученые взялись за Y-хромосому, которая, в отличие от мтДНК, передается по мужской линии, то получили «Y-хромосомного Адама» возрастом 59 000 лет[244]. По мере поступления новых данных Адам удревнялся вплоть до 338 000 лет[245]. Очевидно, что с Евой он едва ли встречался. Кроме того, сейчас известно, что небольшой вклад в наш геном сделан неандертальцами, так что в наши предки можно записать и неандертальскую Лилит. (Или неандертальского Энкиду? Не силен в древней мифологии.) Итак, «общих предков» у нас много. Один из них подарил нам Y-хромосому, другая – мтДНК, и еще от тысяч Адамов и Ев – с миру по нуклеотидной нитке – нам достался весь остальной геном.

Одновременно с Евой жило множество – вероятно, тысячи – других женщин, но их мтДНК не дожили до наших дней (хотя, возможно, от них нам достались другие участки генома). Ведь для пресечения митохондриальной линии достаточно, чтобы у женщины не было дочерей. Сыновья получат от матери ее митохондрии, но детям их уже не передадут. Еве повезло (Lucky Mother!), остальным – нет. Ева – единственная, от которой до меня, вас, любого другого человека тянется непрерывная женская линия предков.

Простейший пример: у вас, уважаемый читатель, четыре прабабушки. Но только одна из них – ваша митохондриальная прабабушка, поскольку лишь она – мать вашей бабушки по материнской линии – подарила вам свои митохондрии. Не переживайте за остальных прабабушек! Ведь от них вы унаследовали несравнимо больше ДНК, чем содержится в митохондриальном геноме. Сравните сами: 16 500 и 3 млрд нуклеотидных пар. МтДНК меньше одной тысячной процента длины нашего генома!

 

Использована иллюстрация: С. Боринская «Генетическое разнообразие современного человечества», http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/lection21.html

 

Наконец, существование «Евы» и возникновение современного человека – не связанные события. Ведь мутации, по которым строят родословные, большей частью нейтральны. Они ни на что не влияют. Мутации в мтДНК не привели к появлению подбородочного выступа, высокого лба или хотя бы голубых глаз, не выразились в способности человека рисовать или образно мыслить. Как еще в 1987 году подметил антрополог Джон Маркс, D-петля мтДНК в процессе эволюции человека вела себя как «пассажир» – бездельничала[246]. Так что рождение «митохондриальной Евы» совершенно не обязано совпадать с возникновением вида Homo sapiens. МтЕва запросто могла жить как до этого момента (и быть каким-нибудь гейдельбергским человеком), так и после. Генетики не вычислили «первую женщину» ни в библейском, ни в биологическом смысле.

 

 

У нас есть 2,5 % неандертальских генов

 

Вы, наверное, слышали, что у всех современных людей, кроме африканцев, есть неандертальские гены? Это выяснилось, когда в 2010 году команда исследователей расшифровала неандертальский геном[247]. Сравнив полученную последовательность ДНК с геномами современных людей, ученые обнаружили следы древней метисации, в результате которой нашим предкам досталось от 1 до 4 % «генов неандертальцев». А дальше мне пишут недоумевающие читатели. Это что же получается? Более 98 % ДНК у нас совпадает с шимпанзе. А 4 % – с неандертальцем. То есть человек на 4 % неандерталец, а на 98 % – шимпанзе? Или это от числа генов надо считать? По некоторым оценкам, у человека порядка 20 000 генов[248]. Выходит, из них 800 – неандертальские? А остальные гены у нас – совсем разные? А ведь утверждают, что у нас почти все гены такие же, как у обезьян. Ничего не понимаю!

 

 

Чтобы не возникало путаницы, нужно разобраться, как и от чего считали эти «неандертальские проценты». Речь, конечно, идет не о генах. А о чем же тогда?