"Митохондриальная Ева" и "генетический Адам" - прародители человеческого рода

В конце 20-го столетия в процессе изучения состава генетического кода возникла новая научная отрасль. Она стала называться молекулярной палеонтологией. Было обнаружено, что в генотипе человека можно выявить следы эволюции вида. Ученые научились извлекать данные из окаменевших останков, принадлежавших существам, жившим в далекой древности. Полученные сведения существенным образом изменили представления о ранних этапах развития человека. Сделанные выводы положили начало новым исследованиям. Их результаты опровергали существовавшие ранее представления о картине эволюции мира на планете.

Исследования А. Уилсона

Профессор Калифорнийского университета Беркли утверждал, что прародители человеческого рода произошли от одной женщины. Когда-то она жила в Африке. Ее потомки впоследствии расселились по остальным континентам. В результате обширного их распространения возникло генетическое разнообразие людей. Группой под руководством Уилсона было разработано две фундаментальные концепции, в рамках которых проводились исследования.

Основные идеи

По результатам сравнительного анализа белков было установлено, что в ходе молекулярной эволюции с постоянной скоростью происходит накопление нейтральных мутаций. В этом состояла первая идея Уилсона. Скорость, с которой происходят изменения в генах вследствие нейтральных точечных мутаций, постоянна во времени. В этой связи она может использоваться как своеобразный эволюционный хронометр, с помощью которого можно датировать отхождение конкретной ветви от главного ствола. В этом состояла вторая идея. В результате все сводится к достаточно простой арифметической задаче, где при известных показателях скорости и параметрах пути движения необходимо определить время.

Сравнительные исследования

Они были начаты в 1987 г. Для исследования Уилсоном была взята не ядерная, а митохондриальная ДНК. Последняя представляет собой небольшую кольцевую молекулу. Она состоит из 16 тыс. пар нуклеотидов. Они образуют 37 генов. Из этого количества способность к мутации обнаруживается не больше чем у 2 %. Это обуславливается тем, что большинство генов является жизненно важными. Ядерная дезоксирибонуклеиновая кислота включает в себя 3.2 млрд пар нуклеотидов.

Между тем, определяющим фактором был не только размер, который имеет митохондриальная ДНК. Уилсон также руководствовался и другими критериями. В частности, установлено, что X-хромосома наследуется только по женской линии. В процессе слияния сперматозоида и яйцеклетки при оплодотворении происходит разрушение органоида спермия в цитоплазме. В результате зародышу передается X-хромосома только от матери. Данное обстоятельство дает возможность проследить за предшественниками индивида по женской линии.

Проще говоря, каждый человек получает митохондрии от матери, она – от своей и так далее. Соответственно, можно выстроить линию, с помощью которой можно заглянуть в самое далекое прошлое. В митохондриальной ДНК нейтральные мутации накапливаются с постоянной скоростью. Кроме этого, она не рекомбинирует. Из этого следует, что отличия в нуклеотидном составе обуславливаются только мутациями.

Генеалогическое дерево

Установив наличие у всех обитателей планеты такого хронометра, Уилсон начал анализ человеческой генеалогии. Для исследования были взяты образцы 182 разных типов мтДНК от 241 индивида. В это число вошли представители от каждой расы 42 национальностей. Разумеется, молодые нации являются более однородными в генетическом смысле, тогда как для более древних характерен больший спектр мутаций, которые были накоплены в процессе их существования. Вероятность того, что узор ДНК совпадет у неродственных индивидов, составляет 10-15, точность идентификации – 10-7. Каждый житель планеты отличается от другого 1 нуклеотидом из тысячи.

Группа Уилсона исследовала Д-петлю. Это особенный гипервариабельный участок ДНК, длина которого 300 пар нуклеотидов. Он является нейтральной зоной. На этом участке происходящие мутации не приводят к патологиям и не дают никаких преимуществ перед владельцами иных последовательностей. В результате Уилсон построил генеалогическое дерево. Оно указывало на наличие наибольшего различия митохондриальных генов на территории Африки. Все изученные образцы были сведены к исходной единой нуклеотидной последовательности.

Таким образом, Уилсон объяснил происхождение людей от одной женщины. При этом он не утверждал, что она была в то далекое время единственной на планете. По результатам математического моделирования было установлено, что эффективная величина популяции составляла не меньше 10 тыс.

Исследования других ученых

Установив, что митохондриальная Ева - та самая единственная мать всех индивидов, живущих на планете, Уилсон пошел дальше. Имея известную скорость мутирования, он смог установить ее возраст. Уилсон определил, что митохондриальная Ева жила примерно 200-150 тыс. л. назад. Эта женщина оказалась древнее неандертальца.

Информация по анализу дезоксирибонуклеиновой кислоты были получены и иными учеными. Так, например, Сатоси Хораи указывал, что современные индивиды появились порядка 200 тыс. лет назад на территории Африки. Оттуда они переселились в Евразию и довольно быстро вытеснили оттуда Homo erectus. При этом смешение митохондриальных генотипов почти не происходило. Спустя некоторое время Сатоси Хораи попытался откалибровать "хронометр". По уточненным данным, возраст сегодняшнего человека 143 тыс. лет.

Другими группами исследователей также было установлено, что первый индивид появился в Африке. При этом ученые анализировали ядерные гены. Расселение, по мнению исследователей, произошло не раньше 100 тыс. л. назад. Английские ученые изучали фрагмент ядерного гена, который отвечает за синтез В-глобина. Этот участок был проанализирован у 349 жителей из различных регионов мира. По результатам исследования также было установлено, что происхождение людей связано с территорией Африки. Аналогичные выводы были сделаны и многими другими учеными.

Таким образом, открытие Уилсона дало толчок для других исследований в самых разных лабораториях планеты. Все работы, которые были выполнены независимыми учеными, указывают на то, что местом, где появилась митохондриальная Ева, является восточная Африка.

Сравнение с лингвистическим деревом

Попытка провести анализ молекулярной генетики и процессов распространения языков была предпринята Квалли-Сфорцем. Сравнение показало, что дерево, построенное по результатам генетических исследований, соответствует лингвистическому. Таким образом, было выявлено совмещение геногеографии и этнической географии.

Митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам

При жизни Уилсона была предпринята попытка проследить отцовскую линию всех индивидов, населяющих сегодня планету. По предварительным данным анализа, было подтверждено, что в Африке появилась и митохондриальная Ева, и генетический Адам. В ходе исследования был установлен ряд интересных фактов.

Y-хромосома обладает размером 60 млн нуклеотидных пар. Она не рекомбинирует, в связи с чем отличия в составе обуславливаются мутагенезом. Более точные исследования проводились профессором Ундерхаллом. Он собрал материал для анализа практически со всех регионов планеты. Y-хромосома есть только у мужчин. Соответственно, она переходит исключительно от отца к сыну.

По результатам анализа было установлено, что первый мужчина появился примерно в то же время, что и митохондриальная Ева – примерно 150-160 тыс. лет назад. Разница в возрасте укладывается в погрешности метода вычисления. Подобные выводы были сделаны другой независимой исследовательской группой, руководил которой М. Хаммер.

Митохондриальная Ева: опровержение устоявшихся теорий

Из указанного выше можно сделать следующие выводы. В Африке порядка 150-180 тыс. лет назад возникли первые люди. Приблизительно 100 тыс. лет назад они начали мигрировать по ойкумене. При этом они замещали всех гоминид, проживавших на территориях, не скрещиваясь с ними. Примерно 40 тыс. лет назад первые люди появились в Европе. Дальнейшие исследования дали весьма удивительные результаты. Так, профессор Сванте Паабо смог извлечь митохондриальную ДНК из фрагмента позвонка, принадлежавшего неандертальцу, который был впервые обнаружен в 1856 г. и жил порядка 50 тыс. лет назад. По результатам сравнительного анализа было установлено, что этот гоминид не является не то что предком, а даже близким родственником современных индивидов.

Разные направления эволюции

Выявленные отличия были настолько существенными, что ученые пришли к выводу, что эволюционные ветви видов могли и, собственно, должны были пойти в разные стороны 600 тыс. лет назад. Существующее разнообразие митохондриальных ДНК Homo sapiens представляют собой 24 замены, а у неандертальцев – 32. Данное обстоятельство указывает на то, что последние выходят за рамки видовой изменчивости людей. Соответственно, неандертальцы формируют отдельное направление эволюции и относятся к параллельной и вместе с тем тупиковой ветви.

Подтверждение выводов

Результаты исследований, проведенных Паабо, в корне изменяют представление об антропогенезе. В этой связи возникла необходимость проверить выводы группой независимых ученых. Фрагмент неандертальской кости исследовался М. Стоункингом, последователем Уилсона. Проведя анализ останков ребенка, жившего около 30 тыс. лет назад, ученый получил такие же данные, что и Паабо. Соответственно, выводы последнего были полностью подтверждены. Через некоторое время группа немецких исследователей провела анализ неандертальской митохондриальной ДНК. Результат также подтвердил ранее выдвинутую гипотезу. По мнению палеонтолога К. Стрингера, человечество стоит на пороге формирования единой теории, в рамках которой объединятся археологические, генетические, палеоантропологические и лингвистические доказательства африканской модели.

Духовный аспект

Синтез всех указанных выше направлений может приблизить человечество к разгадке тайны его возникновения. Между тем, как считает ряд авторов, антропогенез не может сводиться к исключительно научному вопросу. По их мнению, приход людей в мир является не только материальным, но и духовным феноменом. Авторы приводят в поддержку своей позиции выдержки из Священного Писания. Поскольку имеются некоторые материальные останки существ, которые близки к человеку по морфологическим признакам, возникает вопрос об определении места в процессе эволюции, в котором индивид становится, собственно, человеком.

Заключение

Священное Писание ничего не говорит о механизме творения. При этом в нем сообщается о факте создания человека Богом. Основным в этом процессе стало одухотворение тела, вследствие которого человек перестал быть животным. Как отмечал св. Филарет Московский, создание было не единовременным действием, а продолжительным и постепенным образованием. Именно этот сакральный момент – когда Бог вдунул в тело Святой Дух – и есть начало истинного человеческого бытия, по мнению приверженцев религиозной теории. Рассуждал на эту тему и св. Григорий Нисский. В своем труде он писал, что человек был устроен последним после растительности и животных. Природа каким-то образом последовательным путем шла к совершенству. Однако сам этот процесс Писание не объясняет. В этом месте духовная теория заходит в тупик. Предполагается, что проследить путь "восхождения к совершенству" должны ученые.