Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир - Элис Робертс

Геномы современных жителей Африки также содержат свидетельства значительных перемещений населения – миграций и расселения на новых территориях. Так, примерно 7000 лет назад суданские пастухи отправились в Центральную и Западную Африку; 5000 лет назад эфиопские скотоводы и земледельцы расселились в Кении и Танзании; 4000 лет назад также началась крупная миграция: земледельцы из Нигерии и Камеруна, говорившие на языке банту, направились на юг. По мере переселения они вытеснили местных охотников-собирателей, заставив их уйти на периферию, где до сих пор можно встретить последние племена охотников-собирателей, например бушменов в Намибии, которые постепенно вымирают.

По мере расселения людей по всей планете, из-за постоянных изменений климата древние колонизаторы сталкивались с невиданными прежде трудностями. Наши предки по-разному приспосабливались к новой среде обитания. Некоторые адаптации были физиологическими – приспособления, развивающиеся в течение жизни людей, другие же были связаны с перестройкой генов – настоящий материал для эволюции. Сочетание обоих типов адаптаций позволяло человеку выживать и процветать в сложнейших условиях. Чем дальше на север отправлялись наши предки, тем с более переменчивой средой они сталкивались, поскольку в высоких широтах отчетливо видна смена сезонов. Летом дни были долгими, а зимой – короткими, и ценный солнечный свет был редкостью. Для нашего с вами организма свет солнца действительно представляет большую ценность. В погожие дни у нас не только поднимается настроение, а меняется метаболизм: как только мы оказываемся на солнце, наша кожа начинает активно вырабатывать витамин D. Точнее, в коже производное холестерина начинает превращаться в витамин D, а затем печень и почки завершают процесс, добавляя водород и кислород для активации витамина.

Важность витамина D для человеческого организма открылась ученым в начале XX века, когда исследователи пытались выявить причины и найти лечение болезни, вызывавшей повреждение костей у детей, – рахита. Несомненно, индустриализация Европы была важнейшим шагом вперед с точки зрения технологий и изменила жизнь многих людей к лучшему, однако она также стоила многим жизни. Перенаселенные города, работа на фабриках, затянутое смогом небо – все это оставило неизгладимый след на здоровье детей промышленной революции. У них был нарушен рост и мягкие молодые кости часто деформировались. Рахит вызывал серьезные опасения, однако причины его возникновения оставались неизвестными до 1918 года, когда британский врач Мелланби выяснил опытным путем, что у собак заболевание появляется, если их держать в помещении и кормить кашей, при этом заболевание можно было вылечить, давая животным рыбий жир. В следующем году немецкий исследователь Гульдчинский обнаружил, что облучение страдающих рахитом детей ультрафиолетом позволяло избавиться от заболевания. Появились и другие исследования, подтверждающие, что рахит можно предотвратить при употреблении различных продуктов – растительного масла, яиц, молока, – облученных ультрафиолетом. Сами того не подозревая, ученые превращали холестерин и растительные стеролы в провитамин D. Когда наконец была открыта химическая природа данного вещества, химики смогли начать синтез витамина D: тогда и появилось лекарство от рахита. Его создатель, немецкий химик А. Виндаус, в 1928 году получил Нобелевскую премию за свое открытие.

Тем не менее по-прежнему оставалось неясным, каким образом витамин D оказывает такое волшебное влияние на кости. В течение последующих десятилетий XX века все исследования в основном были направлены на изучение процесса циркуляции данного витамина в организме человека. Оказалось, что витамин D действует как гормон: сразу после активации в почках он с кровотоком попадает в кишечник и передает сигнал: «Нужен кальций!» Но витамин D также выполняет множество других функций; к 1980-м годам было установлено, что помимо влияния на метаболизм кальция и процесс формирования костей он также играет важную роль в иммунной системе. Недостаток витамина D повышает риск развития аутоиммунных заболеваний (когда армии вашей иммунной системы открывают огонь по «своим» или даже поднимают бунт), включая диабет, заболевания сердца и некоторые виды рака. Для нормального функционирования организму требуется совсем незначительная доза витамина D, примерно 30 нанограммов на миллилитр крови. Хотя некоторое количество витамина D человек получает с пищей, около 90 % всего витамина D вырабатывается в коже при попадании на нее солнечных лучей.

Несомненно, солнечный свет, в частности входящие в его состав ультрафиолетовые лучи, потенциально опасны для здоровья. В коже человека содержится несколько компонентов, действующих как естественная защита от солнца, один из них – пигмент меланин. Если вы проводите на солнце больше времени, чем обычно, в вашей коже вырабатывается больше меланина – так появляется загар. Причем такой механизм действует не только у людей со светлой кожей, более смуглые тоже загорают. Первые современные люди, переселившиеся в Евразию, скорее всего, имели темный тон кожи, отлично подходивший для их родной среды обитания. В солнечном климате большое количество меланина в коже помогает избежать солнечных ожогов, поэтому логично, что естественный отбор действовал в пользу более темного цвета кожи в экваториальных широтах. В то же время в тропиках через этот барьер проникает достаточное количество ультрафиолетового излучения, чтобы в коже происходил фотохимический синтез витамина D. Однако в менее солнечном климате темный тон кожи будет слишком эффективно препятствовать поглощению ультрафиолета, так что организм не сможет производить витамин в необходимом объеме. Дефицит витамина D приводит к серьезным последствиям, от неправильного функционирования иммунной системы до рахита, поэтому будет действовать естественный отбор: в северных широтах люди с более светлым тоном кожи получают важное преимущество для выживания и воспроизведения себе подобных, а значит, более велика вероятность, что они передадут свои гены потомству. Таким образом, любая случайная мутация, влияющая на производство меланина и обеспечивающая более светлый тон кожи, должна распространяться в популяции. По всей видимости, именно это и происходило. Чем дальше на север – тем бледнее цвет кожи у местных жителей. Как обитатели севера Европы, так и их соседи с севера Азии прошли через этот процесс адаптации к меньшему количеству солнечного света – однако за счет разных мутаций. Классический случай конвергентной эволюции: один и тот же результат достигается разными способами.

«Гипотеза витамина D», согласно которой бледный цвет кожи развился в результате приспособления к дефициту солнечного света в северных широтах, представляется весьма логичной. Тот факт, что сегодня у темнокожих людей, живущих в Великобритании и Северной Америке, чаще наблюдается дефицит витамина D, чем у светлокожих жителей тех же регионов, подтверждает данное предположение. Однако стройная теория была разрушена после тщательного измерения уровня содержания витамина D в организме живущих ныне людей. Исследования, в которых изучали зависимость концентрации витамина от количества поглощенных солнечных лучей, показали удивительные и неожиданные результаты. Как и предполагалось, чем больше времени человек проводит на солнце, тем выше содержание у него витамина D (до некоторых пределов). Ношение покрывающей кожу одежды ожидаемо вызывало снижение концентрации данного вещества в кровотоке. А вот при нанесении тонкого слоя солнцезащитного крема, предотвращающего ожоги, интенсивность синтеза витамина D не уменьшалась. То же самое происходило и в случае более темного тона кожи. Как ни странно, у темнокожих и светлокожих участников эксперимента, подвергавшихся одинаковому воздействию солнечного света, не наблюдалось различий в выработке витамина D.