Неудобное наследство. Гены, расы и история человечества - Николас Уэйд

Особи с полезными мутациями обладают новым геном, или, точнее, новым аллелем — вариантом старого гена с включенной в него новой мутацией. Именно из–за мутаций и аллелей существует третья движущая сила эволюционных изменений, называемая генетическим дрейфом. Каждое поколение — это генетическая лотерея. Ваши отец и мать имеют по две копии каждого гена. Одну каждый из них передает вам. Другая остается на полу генетического монтажного цеха. Предположим, что у какого–то гена в популяции есть только две версии, назовем их «аллель А» и «аллель Б». Также предположим, что 60% нынешней популяции являются носителями аллеля А и 40% — аллеля Б. В следующем поколении эта пропорция может измениться, так как более частая передача аллеля А детям по сравнению с аллелем Б — это чистая случайность.

Если проследить судьбу аллеля А в поколениях, то окажется, что он варьирует по частоте в популяции произвольно, от 60% в одном поколении до 67% в следующем, дальше 58%, 33% и так далее. Но такое блуждание не может продолжаться вечно, потому что рано или поздно аллельная частота достигнет одного из двух показателей: 0% или 100%. Если частота падает до нуля, то аллель А навсегда исчезает из данной популяции. Если она достигает 100%, то выпадает аллель Б, а аллель А становится единственной, или постоянной, формой этого гена, по крайней мере до тех пор, пока не появится новая, еще более полезная мутация. Такая флуктуация частоты — случайный процесс, называемый генетическим дрейфом, и, когда блуждания заканчиваются на том, что аллель А достигает 100% частоты, генетики говорят, что он зафиксировался, или закрепился. Это означает, что остался единственный — оптимальный — вариант.

Важной частью генома, перешедшей в фиксированное состояние, является ДНК вырабатывающих энергию митохондрий — бывших бактерий, которые давным–давно были захвачены и подчинены предком всех животных и растительных клеток. Митохондрии — мелкие органеллы, имеющиеся внутри каждой клетки, — передаются по наследству через яйцеклетку и переходят от матери к детям. На одной из ранних стадий эволюции современного человека митохондриальная ДНК некой женщины зафиксировалась, вытеснив все другие версии митохондриальной ДНК.

Такая же победа по принципу «победитель получает все» была одержана специфическим вариантом Y-хромосомы, которая есть только у мужчин, потому что несет ген, задающий мужской пол. В то время когда человеческая популяция была очень мала, частота Y-хромосомы одного индивида стала повышаться, пока этот вариант не остался единственным. Как описывается ниже, генетическое наследие митохондриальной Евы и Y-хромосомного Адама оказалось чрезвычайно полезным для прослеживания миграций их потомков по земному шару.

Эти взлеты и падения аллелей зависят от слепого случая, который решает, какие из них будут отброшены, а какие перейдут к следующему поколению. И происходит это, когда образуются яйцеклетка и сперматозоиды. Генетический дрейф может быть мощной силой, формирующей популяции, особенно небольшие, где дрейф генов в сторону выпадения или фиксации может происходить за считаные поколения.

Еще одна сила, влияющая на генофонд вида, — это миграции. Пока популяция остается единой и ее члены свободно скрещиваются, все черпают гены из общего генофонда, в котором каждый ген существует во многих версиях–аллелях. Однако индивид может нести максимум два аллеля любого гена, по одному от каждого родителя. Значит, если группа индивидов отделяется от основной популяции, она унесет с собой лишь некоторые аллели из общего пула, потеряв таким образом часть доступного генетического наследия.

Мутации, дрейф генов и естественный отбор — это неослабевающие силы, толкающие паровоз эволюции всегда вперед. Даже если популяция обитает на одном и том же месте и ее фенотип, или физические характеристики, остается тем же, ее генотип, или наследственная информация, постоянно пребывает в движении, и, словно Черная Королева из «Алисы в Зазеркалье», бежит, чтобы остаться на месте.

Популяция может оставаться более или менее постоянной, если скрещивание в ней происходит свободно и каждый индивид черпает из одного и того же пула аллелей. Если возникает какое–либо препятствие для скрещивания, такое как река, разделившая особей, то популяции на обоих берегах станут немного отличаться друг от друга вследствие генетического дрейфа. Они сделают первый шаг к тому, чтобы стать отдельными подвидами, или расами, и продолжат накапливать небольшие различия. В итоге одно из этих небольших различий, возможно смещение времени брачного сезона или изменение половых предпочтений, создаст репродуктивный барьер между двумя подвидами. Как только особи этих двух популяций перестают свободно скрещиваться, подвиды уже готовы стать отдельными видами.

Рассмотрим, как этот механизм дифференциации — постепенного разделения вида на расы — должен был действовать на людей. Тех, кто когда–то покинул Африку, по–видимому, насчитывалось несколько сотен человек, и они составляли одну группу охотников–собирателей. Взяли они с собой лишь часть аллелей предковой популяции, что снизило их генетическое разнообразие. Эти люди распространились по миру посредством отпочкования популяций. Когда группа становилась слишком большой для ресурсов данной местности, она делилась, и одна часть оставалась на месте, а другая перемещалась на несколько миль вдоль берега или вверх по реке — этот процесс и дальше уменьшал разнообразие в каждой отделившейся популяции.

Поскольку современный человек 50-тысячелетней давности был тропическим видом, то первые люди, покинувшие Африку, вероятно, пересекли южную оконечность Красного моря и держались примерно на той же широте, продвигаясь вдоль побережья, пока не добрались до Сахула — континента, существовавшего в период тогдашнего оледенения и включавшего в себя Австралию, Новую Гвинею и Тасманию. Самые древние известные науке останки современного человека за пределами Африки, возрастом около 46 000 лет, найдены близ озера Мунго в Австралии.

Исход современных людей из Африки произошел в то время, когда до конца плейстоценового ледникового периода оставалось еще 40 000 лет. По–видимому, первоначально группы охотников–собирателей распределялись в основном по полосе тропического климата, от северо–восточной части Африки до Индии и Австралии. Если судить по поведению современных охотников–собирателей, эти небольшие группы носили территориальный характер и были агрессивны по отношению к соседям. Чтобы разойтись и найти новые территории, они начали двигаться на север, в холодные леса и степи Европы и Восточной Азии.

В этих небольших изолированных группах давление эволюционного отбора, способствующее изменениям, вероятно, было интенсивным. Те, кто мигрировал на восток, сталкивались с новыми природными условиями. Живя охотой и собирательством, они были вынуждены переучиваться, чтобы выжить в каждом новом хабитате. Группам, двинувшимся на север, приходилось адаптироваться к совершенно иному климату и развивать новые технологии, такие как изготовление более плотно прилегающей к телу одежды и запасание пищи на зимние месяцы.

Единый генофонд, который существовал в небольшой группе, вышедшей из Африки, раскололся на многие разные пулы. Обширная территория, где теперь расселились люди, — от Южной Африки до Европы, Сибири и Австралии — препятствовала сколько–нибудь значительному движению генов между группами. Каждая маленькая популяция начала аккумулировать собственный набор мутаций в придачу к унаследованным от общей предковой популяции. И в каждой популяции силы естественного отбора и дрейфа действовали независимо, делая какие–то из этих мутаций более распространенными и отсеивая другие.