Книга "Близкие контакты далеких предков: Как эволюционировал наш вид" корейско-американского антрополога Санхи Ли и ее соавтора Синъён Ун состоит более чем из двух десятков статей примерно по десять страниц. В них разобраны самые разные вопросы: о родственниках человека разумного, способности переваривать молоко, цвете кожи, отцовстве. В последней главе идет речь об эволюции в наши дни. Казалось бы, мы оторвались от природы, поэтому естественный отбор если и действует, то слабее, чем раньше. Но на самом деле наши изобретения способны даже его ускорить.
Продолжается ли эволюция человека?
Этот вопрос часто задают мои студенты. Многие считают, что человечество больше не эволюционирует — что с появлением культуры и благ цивилизации мы избавились от биологической эволюции. Люди думают, что достигли такого уровня развития, на котором биологический аспект уже не играет роли.
Антрополог Лесли Уайт писал в 1960-х гг.: "Культура — это экстрасоматическое средство приспособления человеческого организма". Это значит, что люди приспосабливаются к среде обитания через культуру. Согласно этому взгляду по мере развития культуры и цивилизации мы начинаем адаптироваться к окружающей среде не путем изменения своего тела, а другими средствами. Например, от холода мы спасаемся, включая центральное отопление, а не накапливая толстый слой подкожного жира. С развитием культуры давление среды, вынуждающее приспосабливаться к ней, изменяя тело, снимается. Звучит убедительно, но так ли это? Действительно ли мы преодолели действие механизмов и законов эволюции?
Эта точка зрения напоминает мне о беседе, состоявшейся в 1990-х гг., когда я писала докторскую диссертацию. Одна из коллег, специалист по культурной антропологии, спросила меня, как называется тема моей работы. Я ответила, что изучаю по ископаемым останкам изменение полового диморфизма по размеру тела (различие полов по этому параметру) в эволюционной истории человека. Ее реакция меня поразила: "Различие полов? Как можно судить об этом по костям, ведь пол — понятие социальное!"
Эта идея господствовала в 1990-е гг., по крайней мере в сфере антропологии. Считалось, что люди являются исключительно продуктами культуры, никакой биологии. Существовала даже точка зрения, что такие понятия, как тело и пол, являются социокультурными, а не биологическими. Казалось, люди пытаются полностью оторваться от биологии.
Культура ускоряет эволюцию
Хотя прошло больше 2 млн лет с тех пор, как гоминины начали изготавливать каменные орудия, современная цивилизация зародилась только после появления земледелия и одомашнивания животных — примерно 10 000 лет назад. Благодаря этим двум инновациям люди смогли производить пищу (вместо того чтобы добывать ее путем собирательства) и существенно повысить продуктивность своего труда. В результате появились излишки продовольствия, а вместе с ними цивилизация и классовая структура общества. Скорость культурных изменений увеличилась.
По мере того как культура все сильнее меняла людей, биологическая эволюция словно бы отступила на задний план. Некоторые генетики утверждали, что генетические изменения людей за последние 10 000 лет не были ни положительными, ни отрицательными с точки зрения приспособления к среде обитания, а следовательно, естественный отбор отсутствовал. Основное понятие эволюционной теории Дарвина, отбор полезных признаков, было отброшено как несущественное.
Однако в XXI в. новые исследования меняют эту точку зрения. Определена последовательность генома человека, количество секвенированных индивидуальных геномов растет не по дням, а по часам. Теперь у нас достаточно данных, чтобы сравнивать геномы отдельных людей. При сравнении можно выявить изменения конкретных генов. Вопреки теории нейтральных мутаций, согласно которой отбор играет минимальную роль в нашей генетике, найдены гены, демонстрирующие недавние селективные изменения. Гены человека продолжают эволюционировать, и, как ни странно, с развитием цивилизации эволюция ускоряется. Главным фактором эволюционных изменений является культура.
Один из примеров — светлая кожа (см. главу 7). Гоминины провели большую часть своей эволюционной истории в экваториальной Восточной Африке. Вблизи экватора высока интенсивность ультрафиолетового излучения, и мутация, приведшая к выработке большого количества меланина, блокирующего ультрафиолет, обеспечила селективное преимущество. Согласно этой гипотезе именно поэтому наша кожа стала темной.
Затем некоторые гоминины покинули Африку и стали жить в средних широтах, где меньше ультрафиолета. Это произошло в ледниковый период, когда из-за пасмурной погоды солнечного света в этом регионе было еще меньше, чем сейчас. Кожа с большим количеством меланина, блокирующая ультрафиолет, в этих краях стала селективным недостатком. Как говорилось в главе 7, УФ-излучение необходимо для синтеза витамина D. При недостатке витамина D организм человека не может усваивать кальций, а нехватка кальция вызывает деформацию костей, что, в свою очередь, угрожает выживанию и воспроизводству. Соответственно, мутация, сводящая к минимуму или исключающая выработку меланина, была полезной для людей, живущих в средних широтах, и их кожа стала светлой. Это "гипотеза витамина D". Если она верна, гоминины, вероятно, обзавелись светлой кожей вскоре после того, как покинули Африку и стали жить в средних широтах, т. е. около 2 млн лет назад. Поскольку цвет кожи в ископаемых останках не сохраняется, данные раскопок не могут рассказать нам, когда появилась светлокожесть. Ответ дает генетика.
Один из генов, играющих важную роль в формировании цвета кожи, был открыт в 1999 г. Сегодня мы знаем, что с пигментацией кожи связано больше десятка генов. Интересно, что распределение встречаемости этих генов зависит от континента — один и тот же оттенок кожи могут давать разные комбинации генов. Например, светлая кожа европейцев и азиатов определяется разными комбинациями генов. Светлая кожа европейцев появилась 5000 лет назад, намного позже, чем гоминины вышли из Африки и направились на север, в Европу. Поскольку первая миграция из Африки произошла почти 2 млн лет назад, 5000 лет — невероятно малый срок. Большой разрыв во времени между исходом из Африки и появлением светлой кожи говорит о том, что гипотеза витамина D не объясняет всей картины.
Дэвид Райх и его группа ученых из Гарвардского университета, обнаружившие, что светлокожесть появилась недавно, предложили альтернативную гипотезу. Возможно, перебравшись в средние широты, люди продолжали питаться мясом и рыбой, занимаясь охотой и собирательством. Этот рацион был богат витамином D, и необходимость синтезировать его отсутствовала. Поскольку избавление от меланина не являлось важной задачей, светлокожесть не обеспечивала особых преимуществ.
Однако около 10 000 лет назад, с появлением земледелия, образ жизни человека сильно изменился. Вместо рыбы и мяса основным продуктом в рационе стали зерновые, и поступление витамина D с пищей оказалось недостаточным. В результате способность синтезировать витамин D под влиянием ультрафиолетового излучения стала эволюционно более выгодной, чем наличие темной кожи, блокирующей ультрафиолет. Это и привело к преобладанию белой кожи. Это пример культурного изменения (земледелие), повлекшего за собой биологическое (увеличение частотности белой кожи) в ходе естественного отбора. Культура не заняла место биологии, она ускорила биологическую эволюцию.
Идея ускорения эволюции человека уже циркулировала среди палеоантропологов, изучавших в 1970-е гг. изменения строения костей. Скажем, сравнивая европейские скелеты верхнего палеолита и мезолита, Дэвид Фрейер из Канзасского университета обнаружил, что длина костей конечностей быстрее менялась в мезолитической выборке, в эпоху, следующую за верхним палеолитом. В то время, однако, эту идею мало кто принял, поскольку тогда господствовала гипотеза замедления темпов эволюции под влиянием культуры и цивилизации. В настоящее время целый ряд исследований продемонстрировали вклад естественного отбора в недавнюю эволюцию человека. Этому посвящена опубликованная в 2009 г. книга "Скачок в десять тысяч лет" Грегори Кокрана и Генри Харпендинга, ученых из Университета Юты.
Развитие медицины ускоряет эволюцию
По сравнению с ситуацией в плейстоцене последние 5000 лет люди эволюционировали в 100 раз быстрее. Грегори Кокран, Генри Харпендинг и Джон Хоукс (на тот момент также сотрудник Университета Юты, сейчас работающий в Висконсинском университете) утверждают, что ускорению способствовало несколько факторов. Прежде всего очень важной причиной стремительной эволюции является рост населения. Десять тысяч лет назад, когда возникло земледелие, население стало экспоненциально увеличиваться, что при сохранении уровня мутаций означало увеличение их количества. Поскольку число мутаций связано с генетическим разнообразием, чем их больше, тем выше генетическое разнообразие. Разнообразие (изменчивость) — это сырье эволюции: высокий уровень разнообразия подпитывает более быструю эволюцию.
Обмен генами между популяциями также способствует эволюции. Популяции гоминин с самого начала обменивались генами. Десять тысяч лет назад, с возникновением земледелия, сформировались национальные государства, начались масштабные войны и миграция. Когда большие группы людей стали перемещаться по Евразии и Африке, интенсивность обмена резко увеличилась, как и генетическое разнообразие.
Развитие медицины тоже внесло вклад в генетическое разнообразие. Люди, которые раньше не выживали, теперь могли жить достаточно долго и передать свои гены следующему поколению. Например, человек с такой близорукостью, как у меня, недолго протянул бы среди неандертальцев или в раннеземледельческом обществе, а теперь имеет возможность жить долго и продуктивно.
Наконец, невероятно быстрое увеличение разнообразия привело к появлению нового паттерна изменчивости — регионального. Например, у жителей Тибета была обнаружена генетическая адаптация к условиям высокогорья — мутация гена EPAS1. Она произошла 1000 лет назад и распространилась так быстро, что ген назвали "самым быстро эволюционирующим на свете" (позднее появилось сообщение, что этот ген происходит от денисовцев). Вариации среды обитания сформировали культуры и цивилизации с уникальной адаптацией. Сочетание разнородных условий и разнородных культур привело к умножению признаков и ускорению эволюции. Соответственно, морфология человека стала более сложной и способной к специфическому приспособлению.
Предвосхищая будущее разнообразие
Мы часто думаем, что эволюция происходит медленно и постепенно — понемногу, незаметно. Однако она может идти и пугающе быстро. Легко найти примеры сверхбыстрой эволюции агропродукции, сельскохозяйственных и домашних животных. Все они подвергались селективному скрещиванию для получения желаемых форм, и все нынешние породы и сорта выведены в последние 10 000 лет. Если это возможно у растений и животных, то возможно и у людей.
Для эволюции "преимущество" и "выгода" не являются изначальными и абсолютными ценностями. Новый признак, случайно оказавшийся благоприятным для репродукции или приспособления к среде обитания в данный момент, является полезным и выгодным. Тот же самый признак может быть вредным в другой среде. Не бывает ни абсолютно и безусловно положительного признака, ни абсолютно и безусловно отрицательного.
Как биологические организмы, мы не можем избежать действия сил и механизмов эволюции. Люди эволюционируют. Однако они уникальны тем, что могут влиять на направление своей эволюции через созданную ими культуру и цивилизацию. Ни один из признаков, которыми обладают люди, не является безусловно полезным или выгодным, но мы способны обернуть любой признак себе на пользу. Как нам использовать этот дар наилучшим образом? Пожалуй, направив его на защиту и процветание природной среды Земли и всех организмов, с которыми мы ее делим.
Возможности одного человека кажутся ничтожными, но вместе мы исследовали неизвестные континенты, создали сложные культуры и развили свой биологический вид в разнообразных формах. В совокупности маленькие действия отдельных людей складываются в монументальные достижения человечества.
Дополнение. Вечно эволюционирующий зуб мудрости
Третий моляр (зуб мудрости) представляет собой великолепный пример комплексного изменения разнообразия благодаря достижениям медицины. По мере развития кулинарной культуры люди стали предпочитать мягкую и тщательно обработанную пищу. С уменьшением потребности в пережевывании челюсть уменьшилась, произошла рецессия десны. Иногда верхний и нижний зубные ряды располагались неправильно (иными словами, возникала аномалия прикуса), и зубам мудрости некуда было расти. Поврежденные или искривленные зубы мудрости уязвимы для кариеса и пародонтита и нередко становятся источниками инфекции в организме, которая может стать смертельной. Лучше — т. е. полезнее с точки зрения отбора — не иметь зубов мудрости, поэтому логично было бы ожидать распространения соответствующей мутации в человеческой популяции. Когда антропологи изучили доисторические популяции, то, действительно, заметили тенденцию к увеличению встречаемости агенезии (врожденного отсутствия) третьего моляра.
С развитием современной стоматологии складывается новая ситуация. Теперь, когда зубы мудрости при возникновении проблемы можно удалить, их отсутствие перестает быть селективным преимуществом. Я прогнозирую, что в будущем количество людей с мутацией, вызывающей агенезию зубов мудрости, перестанет возрастать. Количество людей, имеющих зубы мудрости, может даже увеличиться. Главное, мы продолжаем эволюционировать, и зачастую непредсказуемым образом.