Ознакомительная версия.
Доктор Поллард решила, что если бы ей удалось написать компьютерную программу, которая определяла бы, в каком месте генома сосредоточено большинство этих ускоренных изменений, то можно было бы выделить те гены, которые положили начало виду Homo sapiens. Через несколько месяцев работы она наконец ввела свою программу в гигантские компьютеры, которыми располагает Калифорнийский университет в Санта-Крус, и стала с нетерпением ожидать результатов.
Когда появилась распечатка, на ней были все необходимые сведения. В нашем геноме 201 область, демонстрирующая ускоренные изменения. Но ее внимание привлекла первая же запись в списке.
«Вместе с моим наставником Дэвидом Хаусслером, заглядывавшим через плечо, я посмотрела на первую же запись – 118 оснований, которые все вместе получили известность как HAR1 (Human Accelerated Region)», – вспоминает доктор Поллард.
Она была рада без памяти. Эврика!
«Нам повезло сорвать банк», – написала позже она. Мечта сбылась.
Перед ней был участок генома, включавший всего лишь 118 оснований, с максимальной концентрацией мутаций, отличающих нас от человекообразных обезьян. Из этих пар оснований лишь 18 мутаций изменились с тех пор, как мы стали людьми. Замечательное открытие доктора Поллард показало, что за подъем человечества из трясины генетического прошлого отвечает, возможно, крохотная горстка мутаций.
Далее доктор Поллард с коллегами попыталась расшифровать точную природу этого загадочного кластера – HAR1. Выяснилось, что в течение миллионов лет HAR1 оставался на удивление стабильным. Приматы разошлись в своем развитии с курами около 300 млн лет назад, но различают их в области HAR1 всего две пары оснований. Можно сказать, что область HAR1 практически не менялась в течение нескольких сотен миллионов лет (изменились всего две буквы – G и C). А всего за 6 млн лет в HAR1 произошло 18 мутаций – гигантское ускорение эволюции.
Еще загадочнее оказалась роль, которую HAR1 играет в управлении общим расположением коры мозга, знаменитой своими извилинами. Дефект в области HAR1 вызывает расстройство, известное как лиссэнцефалия, или гладкий мозг; при этом заболевании кора мозга укладывается неправильно. (Кроме того, дефекты в этой области связаны с шизофренией.) Кора нашего мозга не только отличается значительными размерами; одной из главных ее характеристик является сильная морщинистость и извитость, которая сильно увеличивает площадь поверхности коры и, соответственно, ее вычислительные способности. Работа доктора Поллард показала, что за это, одно из серьезнейших и определяющих генетических изменений в истории человечества, сильно повысившее наш интеллект, отчасти ответственно изменение всего лишь 18 «букв» нашего генома. (Вспомним, кстати, что мозг Карла Фридриха Гаусса, одного из величайших математиков в истории, был сохранен после его смерти и оказался особенно морщинистым.)
Список доктора Поллард этим не ограничивался: было определено еще несколько сотен участков, в которых наблюдаются ускоренные изменения, причем некоторые из этих участков были известны и раньше. FOX2, к примеру, принципиально важен для развития речи – еще одного ключевого признака человека. (Люди с дефектным геном FOX2 испытывают трудности с движениями лицевых мускулов, необходимыми для членораздельной речи.) Еще один участок, известный как HAR2, придает нашим пальцам гибкость и ловкость, необходимые для пользования тонкими инструментами.
Более того, не так давно удалось секвенировать геном неандертальца, поэтому можно сравнить наш генетический аппарат с аппаратом вида, еще более близкого к нам, чем шимпанзе. (Анализ гена FOX2 показал, что этот ген у нас и неандертальцев идентичен. Значит, вполне возможно, что неандертальцы, как и мы, могли пользоваться речью.)
Еще один очень важный ген получил название ASMP; считается, что именно он отвечает за взрывной рост возможностей нашего мозга. Некоторые ученые считают, что этот и другие гены, возможно, подскажут нам, почему человек стал разумным, а высшие приматы – нет. (Люди с дефектным вариантом ASMP часто страдают микроцефалией – тяжелой формой умственной отсталости, – поскольку имеют очень маленький череп, примерно такой же, как у австралопитека, одного из наших предков.)
Ученые отследили мутации гена ASPM и выяснили, что за последние 5–6 млн лет (с тех пор, как разошлись наши дороги с шимпанзе) он мутировал около 15 раз. Самые недавние мутации этого гена, похоже, соответствуют важным вехам нашей эволюции. К примеру, одна такая мутация произошла более 100 000 лет назад, когда в Африке появился современный человек, внешне неотличимый от нас. А последняя мутация имела место 5800 лет назад, что совпадает с появлением письменности и земледелия.
Поскольку эти мутации совпадают с периодами стремительного роста интеллекта, появляется сильное искушение сделать вывод, что ASPM принадлежит к той горстке генов, которая и отвечает за интеллект. Если это действительно так, то, вполне возможно, удастся определить, активны ли сегодня эти гены и будут ли они и в дальнейшем определять эволюцию человека.
Все эти данные поднимают вопрос: можно ли, манипулируя горсткой генов, повысить интеллект?
Вполне возможно.
Ученые стоят на пороге точного определения механизма, посредством которого эти гены способствовали росту интеллекта. В частности, генетические области и такие гены, как HAR1 и ASPM, могли бы помочь нам разрешить загадку мозга. Если в геноме человека приблизительно 23 000 генов, то каким образом эти гены могут контролировать связи между миллиардом нейронов (ведь там примерно квадриллион – единица с пятнадцатью нулями – связей)? С чисто математической точки зрения это представляется невозможным. Геном человека примерно в триллион раз меньше, чем нужно для кодирования всех нейронных связей. Так что математически наше существование представляется невозможным.
Но, возможно, ответ в том, что природа при создании мозга пользуется многочисленными уловками. Во-первых, многие нейроны соединены случайным образом, так что детальный план просто не нужен; и это означает, что случайным образом соединенные области после рождения ребенка самоорганизуются и начинают сами взаимодействовать с внешним миром.
Во-вторых, природа, помимо всего прочего, использует модули, повторяющиеся снова и снова. Наткнувшись один раз на что-нибудь полезное, она потом часто повторяет эту находку. Возможно, именно поэтому за большую часть взрывного роста нашего интеллекта на протяжении последних 6 млн лет отвечает лишь горсточка генетических изменений.
Следовательно, в данном случае размер имеет значение. Если мы слегка подправим ASPM и некоторые другие гены, наш мозг может стать больше и сложнее, а, следовательно, появится возможность для развития интеллекта. (Просто увеличить размер мозга недостаточно, поскольку принципиально важно и то, как этот мозг организован. Но увеличение объема серого вещества – необходимое предварительное условие для улучшения интеллекта.)
Исследование доктора Поллард было сосредоточено на участках генома, общих для человека и шимпанзе, в которых у человека имеются мутировавшие гены. Но возможно, что у нас в геноме есть области, характерные только для человека и отсутствующие у приматов. В ноябре 2012 г. был открыт один такой ген. Международная команда ученых, возглавляемая сотрудниками Эдинбургского университета, выделила ген miR-941 – единственный встречающийся только у Homo sapiens и ни у кого больше. Кроме того, генетики смогли показать, что этот ген появился в период от 6 до 1 млн лет назад (уже после разделения линий человека и шимпанзе около 6 млн лет назад.)
К несчастью, это открытие породило в научных рассылках и блогах гигантскую волну ошибочной информации, что неудивительно – слишком уж двусмысленными получились заголовки. Появились восторженные статьи, в которых утверждалось, что ученые нашли ген, способный в принципе сделать шимпанзе разумными. Наконец-то удалось выделить на генетическом уровне самую суть понятия «человек», кричали заголовки.
Ученые вмешались в дело и попытались снизить ажиотаж. По всей видимости, за человеческий разум отвечает целая серия генов, действующих совместно в сложном взаимодействии. Ни один ген не может сам по себе, в одиночку, дать шимпанзе человеческий разум, говорили они.
Заголовки, конечно, сильно преувеличивали, но одновременно ставили серьезный вопрос: насколько реалистична ситуация, описанная в «Планете обезьян»?
Вообще-то существует целая серия сложностей и препятствий. Если гены HAR1 и ASPM изменились бы таким образом, что размер и структура мозга шимпанзе внезапно увеличились, то пришлось бы менять еще целую серию других генов. Во-первых, необходимо было бы усилить мышцы шеи обезьяны и увеличить размер тела, чтобы оно могло поддерживать более крупную голову. Но крупный мозг был бы бесполезен, если бы не мог управлять пальцами, пригодными для тонких операций. Так что пришлось изменять и ген HAR2, увеличивая тем сам гибкость и ловкость рук. Но шимпанзе частенько опираются при ходьбе на руки, так что пришлось бы задействовать еще один ген, который выпрямил бы позвоночник, чтобы вертикальное положение тела высвободило руки. Интеллект бесполезен, если шимпанзе не будут способны правильно общаться между собой. Поэтому пришлось бы менять ген FOX2, отвечающий за членораздельную речь. И наконец, если вы хотите получить вид разумных обезьян, вам придется что-то делать с родовыми путями, поскольку сейчас у самок приматов они недостаточно широки и не пропустят крупный череп. Варианта два: либо делать каждый раз кесарево сечение и доставать младенца в обход родовых путей, либо генетически менять строение тела самок, чтобы выросший череп не мешал деторождению.
Ознакомительная версия.
