О генетике, эволюции, естественном отборе и лечении рака, о перспективах человечества, о «замечательной и ужасной науке» с оптимизмом и юмором рассуждает кандидат биологических наук, профессор Института биологических наук и кафедры экологии и эволюционной биологии Мичиганского университета США Алексей Кондрашов
Лекция Алексея Кондрашова
Мы публикуем расшифровку лекции кандидата биологических наук, профессора Института биологических наук и кафедры экологии и эволюционной биологии Мичиганского университета США Алексея Симоновича Кондрашова "Эволюционная биология человека и охрана здоровья", прочитанной 21 октября 2010 года в Политехническом музее в рамках проекта «Публичные лекции Полит.ру».
Текст лекции
Я демонстрирую собой если не важность эволюционной биологии, то, по крайней мере, важность охраны здоровья. Поскольку голоса у меня нет никакого. Но, быть может, он появится. А может быть и не появится.
Замечательно. Эволюционная биология человека и охрана здоровья – вот о чем я хочу рассказать. Человек произошел от обезьяны, а обезьяна произошла еще из кого-то, и все разнообразие современной жизни, включая нас с вами, произошло от «Луки». «Лука» – это «Last Universal Common Ancestor» - «Последний общий предок всех ныне живущих организмов», который существовал больше 3,5 млрд. лет назад. Мы это знаем, потому что 3,5 млрд. лет назад уже наблюдаются ископаемые, явно относящиеся к нашему с вами кусту жизни. А происхождение этого «Луки» и вовсе теряется во мраке веков. Где-то оно должно было начаться после примерно 4,2 млрд. лет назад, когда из Земли была выбита Луна. Все это было очень давно, и наши предки эволюционировали и, в конце концов, добрались до «Венца творения», то есть до нас с вами.
А мы обладаем свойством болеть. И до недавнего времени медики не вполне отдавали себе отчет, собственно, они и сейчас еще не отдают себе в этом отсчет, что, то обстоятельство, что современный человек является продуктом длительной эволюции, имеет прямое отношение к разнообразным аспектам медицины. Я не являюсь медиком совсем, я являюсь эволюционистом, поэтому с точки зрения медицинской науки то, что я скажу, может выглядеть наивно, но, тем не менее, как уже более 50 лет сказал наш соотечественник Феодосий Григорьевич Добржанский: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Поскольку медицина – это тоже часть биологии прикладная, то это к медицине относится точно так же, как и ко всему остальному.
После этого высокопарного введения, о чем мы будем говорить? Я хочу все-таки совсем быстро укоренить современно человека в его эволюционной истории, тем более что недавно было сделано несколько замечательных находок ископаемых, поэтому я, наверное, потрачу минут 10 на сугубо эволюционный контекст. А потом я уже буду говорить, что из этого следует для охраны нашего здоровья.
Значит, кто мы такие? Мы - приматы. И наши ближайшие предки - это летающие лемуры или шерстокрылы и древесные землеройки или более точно - тупайи. И вся эта теплая компания своим, в свою очередь, ближайшим родственником имеет грызунов и зайцеобразных. Вся эта группа вместе называется Euarchontoglires - очень любят биологи, чтобы подчеркнуть свою самобытность, все называть по латыни. Euarchonto – это мы вместе с шерстокрылами и тупайями, а glires - это зайцы и грызуны. Последний общий предок нашей ветви и ветви зайцеобразных и грызунов существовал, по всей видимости, еще в мезозойскую эру, в вернем мелу. Вот эта пунктирная линия – это когда стукнулся по нам болид, выбивший кратер Чиксулуб. Закончилась мезозойская эра, и вымерли динозавры. До недавнего времени принято было говорить, что пока по земле ходили большие динозавры, млекопитающим было плохо и они прятались под кустами. Это совершенно не верно. Млекопитающие существовали и процветали и дивергировали.
И совсем коротко о наших ближайших родственниках. Вот этих двух кладах. Клада Scandentia или древесные землеройки, представленные двумя семействами и примерно 20-ю видами. Вот представители двух семейств. А летающих лемуров Dermoptera сейчас всего лишь два: филиппинский и малайский, это ученое слово «рецентные» означает живущие сейчас, можно сказать нынеживущие. Но зачем говорить по-русски, когда можно сказать по-латыни. И затем уже внутри приматов тоже более или менее понятно как это ветвилось. Есть исходная группа приматов стрепсирины – это лемуры и близкие формы, которые отличаются тем, что у них мокрые носы. Чем вы отличаетесь от собаки? Прежде всего, сухим носом. У собаки нос мокрый и у лемуров носы мокрые. А дальше здесь указаны примерные интервалы, когда происходила соответствующая дивергенция. Точно никто не знает, но видимо эти интервалы примерно правильные, а когда будет достаточно геномов и еще немножко больше костей, то эти интервалы сузятся до уже, так сказать, совсем разумных пределов.
После того как мы оставляем в стороне мокроносых лемуров, дальше ответвляются широконосые обезьяны Нового Света. Зеленое – это нынешний ареал всего отряда приматов. Все эти таксономические выражения классы, отряды и так далее большого смысла не имеют, но ничего плохого в них нет. Значит, мокроносые, широконосые, дальше ответвляются, ну у меня такой антропоцентрический взгляд, ответвляются от нашей линии, ответвляются узконосые обезьяны Старого Света. И где-то 20-25 млн. назад произошло последнее большое разветвление на гиббонов и гоминид. Это твари разные, это лемуры, это широконосые обезьяны Нового Света. Их всех примерно по 100 с небольшим видов: и лемуров, и широконосых, и узконосых обезьян. Узконосые обезьяны и общий предок гоминид и гилобатидов (Hylobatidae - гиббоны) существовал где-то 30-40 млн. лет назад. А затем разветвление на гиббонов, которых сейчас примерно 20 видов существует, и гоминид произошло где-то порядка 20 – 25 млн. лет назад.
И, значит, мы посмотрели на всех наших родственников, все более и более близких. Общий признак, который, по всей видимости, возник в ходе эволюции общего предка гилобатид и гоминид (Hominidae) – это отсутствие хвоста. У всех остальных хвост есть, а у гиббонов и у нас с вами хвоста нет. И дальше совсем-совсем грубая картина об ископаемых находках. Были еще ответвления этого древа приматов, которые до нашего времени не дожили. И вообще, когда ты находишь ископаемое, обычно оно не на магистральном пути эволюции сидит, а где-то сбоку. Чтобы выкопать из земли прямо твоего непосредственного предка – это должно сильно повезти. Здесь красным обозначены наиболее замечательные находки. Недавно нашли тварь, которую назвали Дарвиниус. Жил он примерно 47 млн. лет назад и был он родственником предком лемуров. Сначала решили, что он наш предок. Но он все-таки на боковой ветви относительно нас, но замечателен совершенно полнотой скелета. Вот эта обезьяна, которая находится на пути к современным уже узконосым обезьянам. Примерно 30 млн. лет назад она жила. И вот эта Проконсул, была целая боковая ветвь – Проконсулиды, такие твари, которые ходили по ветвям деревьев и, видимо, они ответвились от общего предка гиббонов и гоминид.
И наконец-то мы все оставляем в стороне: Новый Свет, Старый Свет и гиббонов. И смотрим уже сюда. Это наши ближайшие родственники, гоминиды. Собственно, они на молекулярном уровне количественно отличаются от нас примерно также, как две Drosophila melanogaster отличаются друг от друга. Четыре рода и 7 видов семейства гоминиды: два орангутанга (борнеус и суматрианский), две гориллы (западная и берингия) и два шимпанзе (обычный шимпанзе и бонобо). И седьмая гоминида – это мы с вами. От шимпанзе мы отличаемся на уровне ДНК, если смотретьь на несовпадения отдельных букв, чуть больше, чем на 1%, от горилл где-то на 1,8%, от орангутангов, кажется, на 3%. То есть это все уже совсем-совсем близко. И теперь эта замечательная картинка – это выравнивание некого бессмысленного, не играющего функциональной роли куска последовательности. Верхняя – это Homo – человек. Средняя – это Pan – шимпанзе. Нижняя – это Pongo – орангутанг. Я не помню, какой точно шимпанзе, а какой орангутанг, не столь важно. Я хочу, чтобы вы восхитились нашим глубочайшим сходством. Красным показаны буковки, где человек отличается от всех остальных, вот я вижу одну букву и вот выпадение, по-моему, оно красное. Это буква, потерянная в линии человека, после ответвления человека от шимпанзе. А синим показано ответвление, возникшее у шимпанзе, и зеленым ответвление у орангутанга. Сходство очень глубокое.
Но, тем не менее, поскольку геном человека имеет длину 3 млрд. букв, то одно отличие на 100 дает нам 3 млрд. разделить на 100 - 30 млн. отличий. Человек отличается от шимпанзе 30 млн. буквами. Большая часть из них – это какой-то мусор, то есть это изменения в последовательности, которые ничего не делают и поэтому ни на какие фенотипические признаки не влияют, но здесь возникает самый фундаментальный вопрос с точки зрения эволюции человеческих признаков. Вот возьмем шимпанзе и допустим у меня есть такой пинцет, который позволяет мне менять отдельные буквы в геноме шимпанзе. И вопрос: сколько букв в геноме шимпанзе мне нужно поменять, чтобы из этого шимпанзе сделать более или менее нормального человека, на которого уже распространяется декларация прав человека и так далее. Так вот мы даже близко не знаем. Это явно не одна буква. Нет такого нуклеотида, который ты заменишь у шимпанзе и получишь человека. Но сколько нужно заменить букв? 100 или 10 тыс., или 100 тыс? По всей видимости, гораздо меньше, чем миллион. Но 100 или 100 тыс. мы не знаем даже близко. Так что некоторые вещи мы знаем на удивление хорошо, а некоторые вещи мы знаем на удивление плохо.
И еще пять минут я потрачу на историю человеческой линии после того как она ответвилась от линии шимпанзе. Мы должны объяснить, вот это человек, разрезанная голова, а это шимпанзе. И удивительно, что при всем моем уважении к шимпанзе у него объем мозга примерно 400 см3. При всем моем уважении, шимпанзе, по сравнению с нами, удивительно тупые. Это мы – 1 300 см3 в среднем. Очень мы умные. И при этом отличия на уровне генотипа всего лишь 1%. Если у меня есть две мухи Drosophila, или даже одна муха Drosophila, то в ней материнский и отцовский генотипы тоже отличаются на 1%. А если поймать морскую асцидию Ciona savignyi, у нее материнские и отцовские генотипы отличаются почти на 10%. То есть мама и папа некоей морской асцидии на таком грубом количественном уровне отличаются друг от друга в 10 раз больше, чем человек от шимпанзе. Это может быть огорчительно, но это медицинский факт.
Значит, примерно от 6 до 9 млн. лет назад, более точно не известно, у двух современных шимпанзе Pan troglodytes и Pan paniscus с одной стороны, и у современного человека Homo sapiens с другой, был общий предок. И дальше на удивление много известно о том, как от этого общего предка происходила наша ветка человеческая или, выражаясь по-ученому, клада. Клада – это по латыни будет «ветка». С другой стороны про ископаемых предков шимпанзе известно на удивление мало. А про человеческую кладу очень много. Вот это некая сводка ископаемых. Она двухлетней давности, с тех пор еще кое-что нашли. Но за такого рода терминологию надо убивать, потому что каждый палеоантрополог, когда он выкапывает из земли какую-нибудь кость - он обязательно ее называет своим именем. И, видите, здесь описали 7 или 8 разных родов. Сахелянтропус, Оррорин, Адрипитекус, Австралопитекус, Кениантропус, в общем, это все чепуха, так называть нельзя.
Но с одной стороны хоть горшком назови, все эти названия не имеют такого жесткого смысла, потому что когда происходит непрерывная эволюция в линии, то в какой момент один вид делается другим видом – это вопрос глупый. Не бывает, что мама и дочка вот так жестко относятся к разным видам. Но все-таки терминология может более уродская или менее уродская. Вот моя попытка внести некий порядок в эту терминологию. Первый сегмент человеческой линии примерно до 4,4 млн. лет назад называется Ардипитекус, а дальше Австралопитекус – зелененький - до 2,5 млн. лет назад. И дальше сегмент Homo уже человек. И еще было минимум три боковых ответвления: Парантропы, неафриканские Homo erectus и Неандертальцы. Совсем быстро, что это было такое. Вот здесь изображены их черепа или фрагменты черепов, некоторые – это реконструкция. Но некоторые, как вы видите на удивление полные ископаемые остатки и не только были черепа, но и посткраниальные скелеты. Около 7 млн. лет назад ранний череп, кроме костей черепа ничего нет, но по положению основания черепа можно заключить, что, наверное, этот организм был уже прямоходящим, но при этом размер мозга и основные признаки скорее близки к шимпанзе. Дальше 6 млн. лет назад Ardipithecus tugenensis найденный в Кении, вот его берцовая кость, люди которые понимают в этой анатомии, в отличие от меня, с уверенностью говорят, что этот организм был прямоходящим, но про его мозг ничего сказать нельзя, потому что нет ископаемых.
Вот знаменитый район – район среднего течения реки Аваш в Эфиопии, где нашли более или менее все, что только можно. Очень было бы здорово об этом поговорить в деталях, но нет времени. Вот знаменитая находка Ardipithecus ramidus, сделанная 15 лет назад, которая только сейчас наконец-то была собрана и описана. Два слоя вулканических туфов, которые очень хорошо датируются 4 млн. 420 тыс. лет назад и между ними лежат местные костные фрагменты, которые собрали в такого вот зверя. Это по всей видимости наш прямой предок. Самое замечательное свойство, он, безусловно, был прямоходящим, но его ноги могли хватать. Человеку что-либо ухватить ногой трудно, а этому зверю было легко. Длинные пальцы - он мог явно ходить по ветвям деревьев и хватать мог. Но в основном он, видимо, ходил по открытой местности и мозги у него были совершенно как у шимпанзе, и зубы у него были маленькие. У него только нос вперед выступал, а челюсти были маленькие. И судя по изотопному составу эмали зубов, изотопному составу углерода, ел он в основном фрукты вкусные, а вовсе не жесткую траву. И может поэтому у него были такие маленькие зубки. Значит, это 4,4 млн. лет назад.
Дальше довольно быстро произошли резкие изменения самой разнообразной морфологии и уже 4,2 млн. лет назад мы встречаем ископаемые, которые называются уже не Ardipithecus, а Australopithecus и у них зубы уже гораздо крупнее. Сначала Australopithecus anamensis – австралопитек анамский, а потом, начиная примерно с 4 или 3,9 млн. лет назад эта линия называется Australopithecus afarensis – австралопитек афарский. А там сначала была найдена знаменитая Люси, у которой костей черепа не было, потом найдено было еще много костей и вот совершенно замечательное ископаемое – это 3-х летняя девочка, не знаю, как ее называть – детенышем или девочкой - Селям ее назвали, уже сейчас. 3,7 млн. лет назад, по-моему. И еще знаменитые следы Летоли по которым видно, что эти ребята уже были прямоходящими, хотя люди, которые понимают, говорят, что прямохождение у них было еще не такое как у нас. Следы эти отложены на свежевыпавшем вулканическом пепле, так что это реконструкция того, как это выглядело. Вот шел самец или мужчина, а это соответственно женщина. Они смотрели на этот пепел и видимо большую радость испытывали от происходящего. Это 3,75 млн. лет назад.
А при этом размер мозга у них был примерно как у современных шимпанзе, около 450 см3. А от ардипитека они отличались, во-первых, тем, что их задние конечности уже ничего хватать не могли, были похожи на наши. И, во-вторых, здоровенными челюстями. И, судя по изотопному составу эмали, они ели не столько вкусные бананы, сколько жесткую траву пырей. То есть они, видимо, в основном жили на открытой местности. Замечательный подарок судьбы: фотосинтез бывает как через трехуглеродные промежуточные продукты, так и через четырехуглеродные. Травы открытых мест в основном практикуют четырехуглеродный фотосинтез и когда они это делают, то накапливается 13С изотоп, относительно изотопа 12С. Так что можно по изотопному составу ископаемого сказать - ело оно что-то из лесу или что-то из саваны. Очевидное замечание – это не надо путать с радиоуглеродной датировкой. Речь идет не об радиоактивных изотопах, а об относительном содержании разных стабильных изотопов.
Значит, это австралопитек афарский, и дальше где-то от 3-2,5 млн. лет назад австралопитек африканский – это уже существенно более близкий к нам организм. Перемещение у него было на двух ногах, но мозг был тоже примерно такой же, как у австралопитека афарского и челюсти тоже были большие. Эти находки сделаны в Южной Африке, но видимо австралопитеки жили уже по всей Африке. Совсем недавно была сделана ископаемая находка чуть более поздняя Australopithecus sediba, который может быть еще ближе к Homo. И, наконец, то место где проводят грань между сегментом нашей предковой линии, которую мы называем австралопитеком и которую мы называем Homo – это примерно 2,4 млн. лет назад – Homo habilis – у него мозг уже был существенно больше - до 750 см3. Посткраниальных его ископаемых мало, но в это же время появляются первые каменные орудия – олдувайская культура, как выражаются – обломки которые использовались, видимо, для того чтобы скрести шкуры разных убитых тварей и с этого момента начинается снова быстрая редукция размеров челюстей и зубов. Очень заманчиво это объяснить тем, что они вместо жестких осок стали есть, может быть, даже вареное мясо. И такие огромные зубы им стали не нужны.
И, наконец, примерно с 2 млн. лет назад мы встречаем кусок линии, которую называют Homo erectus. Самая знаменитая находка – турканский мальчик – 1,6 млн. лет назад. Практически полный скелет без ступней, но то, что у него ступня была, как у нас сомнений больших нет. Ростом уже почти 1,8 метра и во взрослом состоянии мозг у него был бы уже почти 1000 см3. Такой величины дядька сейчас имел бы мозг 1350 см3. Но ниже шеи – это был уже вполне современный человек. Недавно нашли следы, не знаменитые древние следы Летоли, а следы - два следа – один 1,53, другой 1,51 млн. лет назад. По всей видимости, это следы Homo erectus и их локомоция от нашей не отличалась уже ничем. То есть ниже шеи – это были уже совсем современные люди, ну а выше еще не совсем современные, все-таки он был туповатый.
Но уже это, конечно, был человек. И мы можем об этом судить по тому, что около 2 млн. лет назад, то есть до этого турканского мальчика, произошло эпохальное событие – расселение H. erectus из Африки, первое расселение из Африки. Дальше пока забудем о тех, кто из Африки сбежал в то время, а в Африке H. erectus медленно и не спеша превращались в H. sapiens. У них таз увеличивался. Замечательная находка H. erectus примерно 1 млн. летней давности - женский таз, который уже вполне способен производить на свет достаточно крупноголовых детенышей. Потом, значит, радикально новая метода создания каменных орудий – ашельская культура, примерно 1,5 млн. лет назад появляется. По-видимому, их делали H. erectus. Это ручные топоры. И дальше череп, которому, если я не ошибаюсь, 1 млн. лет. Но его еще трудно назвать H. sapiens - огромные надбровные дуги и примерно 1000 см3. А вот череп, которому 600 тыс. лет из Бодо - это все в том же среднем течении реки Аваш. Там отложения самых разных возрастов. И при желании этот организм уже можно называть примитивным H. sapiens. Опять-таки, в какой в точности момент Homo erectus стал Homo sapiens – вопрос глупый.
Дальше есть еще некоторое количество ископаемых находок и, наконец, примерно 160 тыс. лет назад, мы встречаем череп из того же места из района, который называется Херто и это уже вполне современный человек, с современным объемом головного мозга. Если посадить его в этой аудитории, никто на него внимания бы не обратил. И, наконец, около 100 тыс. лет назад люди снова расселились, уже Homo sapiens, расселились из Африки и замечательным образом расселились по всему Старому Свету и потом проникли в Новый Свет тоже. Так возникло разнообразие современных людей. И так это расселение происходило. И чем дальше расположена современные человеческая популяция от Восточной Африки, тем менее она генетически изменчива. Потому что когда они расселялись, то колонистов, попадающих в новое место, видимо, каждый раз было немного, и генетическая изменчивость терялась. Самая большая генетическая изменчивость внутри африканцев, предки которых никогда из Африки никуда не бегали. А самая низкая у Южноамериканских индейцев. Таким образом, мы добираемся до современных людей.
А по дороге было три ответвления замечательных, на которых я время тратить почти не буду. В Африке возникли парантропы с огромными зубами, которые ели, видимо, совсем уже тростник или камыш и которые возникли около 3 млн. лет назад, видимо, ответвившись от австралопитека африканского и 1,5 млн. лет назад вымерли. Дальше, ушедшие из Африки Homo erectus жили по всему Старому Свету за исключением Австралии, если ее можно отнести к Старому Свету до 12 тыс. лет назад, в том числе знаменитый Синантроп – это потомок первого расселения из Африки, в современное генетическое разнообразие людей никакого вклада они не внесли. То есть, видимо, когда наши предки вышли из Африки снова 100 тыс. лет назад они всех этих неафриканских Homo erectus сожрали. И наконец, 500 тыс. лет назад из Африки, по всей видимости, вышли предки неандертальцев. Никаких прямых данных нет, но откуда еще было взяться предкам неандертальцев. Сравнение генома неандертальца и генома современного человека показывает, что общий предок Homo sapiens и неандертальцев жил примерно 500 тыс. лет назад. И опять-таки около 30 тыс. лет назад неандертальцы вымерли. Было минимум три, а может быть и больше побочных веток, которые вымерли 1,5 млн., 12 тыс. и 30 тыс. лет назад. Но, самая замечательная история из этих побочных линий - то, что на острове Флорес вышедшие 2 млн. лет назад из Африки Homo erectus дали такую карликовую форму. Они были ростом меньше метра, мозги у них были маленькие, просто алометрически, потому что они вообще были маленькие, но вполне современной структуры. У них был огонь и орудия, и на этом острове они охотились на слоников и на ежиков. Поскольку это остров, то там слоники были маленькие, а ежики большие и примерно одинаковой величины со слониками. И они их ели и счастливо там жили. А 12 тыс. лет назад они вымерли. И можно представить себе почему. Да вот эти Homo floresiensis на острове Флорес – это была блестящая находка 7 лет назад опубликованная, ну а это неандертальцы.
Это было такое введение, которое помещает нас в контекст современной эволюционной биологии. Теперь что можно сказать о наших свойствах, важных для медицины. Эволюция обладает таким свойством, что она не всемогущая. Если кто-нибудь внимательно читает Дарвина «Происхождение видов» эта книжка замечательна некой своей шизофреничностью. Потому что механизм эволюции – это естественный отбор, адаптации – это хорошие вещи, но когда Дарвин говорит о доказательствах эволюции, он как раз говорит о тех вещах, которые нельзя объяснить с точки зрения адаптации видов к современным условиям. Почему? Потому что хотя эволюция адаптивна и происходит за счет действия естественного отбора, но она все-таки медленная и постепенная. И это налагает некие ограничения на то, что может происходить.
Почему медленная и постепенная эволюция будет обладать свойством производить вещи не оптимально? Вот абстрактная картинка, это разные возможности и поверх них отложена твоя приспособленность. Вот это самый высокий пик. Это идеальный генотип или фенотип, имеющий идеальную приспособленность. Тебе может просто не хватить времени, чтобы залезть на этот пик. Либо тебя может нелегкая занести на более низкий пик и поскольку естественный отбор глупый, он, так сказать, максимизирует твою приспособленность прямо сейчас, то уже с этого низкого пика на более высокий ты никогда не переползешь. Вот ситуация соответствующая первой картинке «А» – пещерная рыба с глазами, которые у нее есть, но они рудиментарны и ничего не делают. Просто ей не хватило времени, чтобы от этих глаз избавиться. Потому что ясно, что в пещере оптимумом является полное отсутствие глаз. Есть пещерные рыбы, у которых никаких даже рудиментарных глаз нет. А вот это камбала, которая как мы видим, соответствует сидению до бесконечности на низком пике, потому что камбала адаптировалась, все знают к чему она адаптировалась, но у нее это получилось не очень удачно.
Борис Долгин: Прошу прощения. Есть смысл все-таки пояснить, к чему она адаптировалась. Я не думаю, что все знают.
Алексей Кондрашов: Ну как? Покупали камбалу когда-нибудь? К этому она и адаптировалась – сидеть на боку, на дне. Причем сейчас нашли ископаемую камбалу, у которой глаз еще не переехал. Она легла на бок, и у ископаемой камбалы один глаз смотрел вниз. Но это ей уже совсем было огорчительно, и потом нижний глаз переползает наверх в эмбриональном развитии, но при этом она вся такая перекореженная. Вот ископаемая камбала, которая плавала на боку одним глазом вверх, одним глазом вниз. Ей 50 млн. лет, с тех пор она глаз нижний подняла наверх вот так все перекорежив, но видимо, она уже никогда хорошей такой двусторонне симметричной рыбой, как скат, который в свое время сел на дно правильным образом, не сядет. Что я хочу сказать? Я хочу сказать, что создание чего-то неоптимального – это, несмотря на то, что эволюция адаптивна и движима естественным отбором, ее фундаментальное свойство. Просто потому, что эволюция все-таки не всемогуща. Всемогущая эволюция взяла бы и прыгнула на самый высокий пик и на нем бы сидела. Но на самом деле тот, кто оказался на низком пике, никогда сюда не доберется. Или просто времени не хватило, чтобы забраться на самый высокий пик. Поэтому создание неоптимальных адаптаций – это такое глубинное фундаментальное свойство биологической эволюции.
Ну а теперь посмотрим, как это выглядит у человека. Вот ген гемофилии А, есть две основные формы гемофилии - А и В - потеря функции 8-ого и 9-ого фактора в каскаде свертывания крови, и фенотип у них одинаковый. Если функция полностью потеряна – это тяжелая гемофилия. И у этого гена, у него как у всякого гена есть экзоны, то есть белок-кодируюшие участки гена, а между ними есть интроны. А вот участок перед геном. И в гене гемофилии А, но вовсе не в гене гемофилии В, есть два транспозона, то есть кусочки, которые обладают свойством иногда скакать по геному и могут быть похожи друг на друга, потому что их целое семейство. Как тараканы размножаются и по геному сидят. И вот два очень похожих транспозона, по-видимому, ничего не делающих, еще и в противоположных ориентациях сидят вот здесь и вот здесь. В первом интроне и перед началом гена. И довольно редко, примерно с частотой 10-5, то есть в одной гамете на 100 тыс., между этими двумя похожими последовательностями происходит незаконная рекомбинация. «Незаконная» в том смысле, что им не надо рекомбинировать. Потому что рекомбинировать надо папиному транспозону в этом интроне с маминым там же, а вовсе не папиному транспозону в этом интроне с папиным же транспозоном перед геном. Когда происходит эта незаконная рекомбинация, гену наступает конец. Возникает такая совершенно перекореженная структура. Первый экзон смотрит туда, последующий экзон смотрит сюда, в общем, этот район полностью перекорежен и, в результате, функция этого гена пропадает.
Значит половина случаев гемофилии А – это результат вот этой незаконной рекомбинации. Там была детективная история, как это распутывали, потому что искали точковые мутации и никак не могли их найти. Потом распутали, но сухой остаток заключается в том, что половина больных гемофилии А больны, потому что в человеческом геноме болтается вот эта грязь. И если удастся «почистить» генофонд человеческой популяции и выкинуть из нее, скажем, этот транспозон, то мы спасем одного ребенка из каждых 100 тыс. от гемофилии А. Гемофилия сейчас не смертный приговор, но ничего приятного в ней нет. Вот такая бомба замедленного действия. Две близких никому не нужные последовательности, близких физически в геноме и похожих по порядку следования в них нуклеотидов. И из-за того, что эти последовательности обладают свойством рекомбинировать между собой – это бомба замедленного действия, сидящая в человеческом геноме. Примерно в одном ребенке из 100 тыс. она «детонирует», и до недавнего времени этот ребенок был просто обречен.
Такого рода ситуации, когда в геноме сидит большое количество никому не нужных повторяющихся последовательностей, и какие-нибудь из них сидят близко друг к другу и вызывают такую незаконную рекомбинацию с более или менее катастрофическими последствиями для фенотипа, таких ситуаций в геноме человека как минимум 1 тыс. Вот это называется «синдром Кошачьего глаза». Вот можно посмотреть, как выглядит глаз у этих детей – это результат дупликации коротенького участка в 22-ой хромосоме, дупликация происходит, потому что этот участок фланкирован двумя повторами, на этот раз они в одинаковой ориентации. И когда эти повторы незаконно между собой рекомбинируют, иногда этот участок пропадает, и тогда это просто смертельно, мы больного не видим, а иногда получается тандемный повтор. И тогда мы получаем вот такой тяжелый фенотип.
И в каждом таком случае незаконная рекомбинация происходит с частотой порядка 10-5 – это не мировая константа, но характерное значение. Но такого рода «бомб замедленного действия» известно в человеческом геноме порядка 1 тыс. Так что общее бремя, общий генетический груз, создаваемый этой неоптимальностью генома, засоренностью его повторяющимися мусорными последовательностями, порядка 1%. Каждый сотый новорожденный несет в себе какую-нибудь бяку из-за такого несовершенства человеческого генома. Выводы, как говорится, делайте сами. Это один пример неоптимальности человека, имеющий очевидные медицинские последствия.
В таких местах меня часто перебивают и сразу спрашивают: профессор, а что вы скажете о смысле жизни и о том, как нам достичь всеобщего счастья. Я этого терпеть не могу, поскольку ничего не знаю о смысле жизни и о всеобщем счастье. Но с точки зрения любого здравого смысла, если повыкидывать всякие такие повторы из человеческого генофонда, то это было бы очень хорошо. И я не удивлюсь, если это через некоторое время станет технически возможным.
Дальше замечательный общеизвестный пример – это сетчатка и вообще строение глаза человека. Человеческий глаз устроен совершенно безобразным образом, поскольку к сетчатке нервные волокна и кровеносные сосуды подводятся не сзади, а спереди. Это хрестоматийный пример. Вот у головоногих моллюсков все хорошо – все подводится сзади, а у нас сетчатку протыкает зрительный нерв и кровеносные сосуды и потом они подводятся к ней спереди. В результате, только один примерно из 10-ти квантов света доходит до фоточувствительного слоя у нас и у всех позвоночных. В то время как у головоногих моллюсков все доходит. Любого инженера, который создал бы такой, так сказать девайс (есть в современном русском языке тонкое различие между девайсами и гаджетами, и я не знаю девайс это или гаджет), орган такой, нужно было бы уволить с позором. Но почему-то все позвоночные таким глазом пользуются. Минусов несколько. Во-первых, светочувствительность такого глаза падает в 10 раз. Во-вторых, слепое пятно. Все знают эти детские опыты, как обнаружить слепое пятно, которое в норме наш мозг фильтрует. В-третьих, стекловидное тело легко отслаивается от сетчатки по этому слепому пятну. С возрастом это происходит. У меня несколько лет назад отслоилось стекловидное тело от сетчатки, если бы это отслоилась сетчатка – это совсем плохо. Но обычно происходит это дело доброкачественно. Отслаивается стекловидное тело от сетчатки, ничего страшного, только в глазу болтается такая черная штучка, которая возникает от отрыва клеток вокруг этого слепого пятна.
А почему так получилось - не очень ясно. Таким образом, происходит эмбриональное развитие глаза головоногих, а таким образом у позвоночных – совершенно иначе. И в ходе этого развития вроде бы неизбежным образом получается вот такая вот штука. Но простая схема эволюционная, которой нас учили в школе, видимо, не верна. Почему вот таким образом перекорежен глаз позвоночных мы не знаем, но, безусловно, это результат неоптимальности. Причем такой неоптимальности, как у камбалы, когда ты сидишь на слишком низком пике. И никуда ты с этого пика уже никогда не денешься. Такого рода неоптимальностей у человека очень много. Хотя это все опять-таки хрестоматийно, напоминаю, трахея и пищевод пересекаются. Связанно это с тем, как в свое время возниклало легочное дыхание. Хотя конечно нужно бы чтобы было отдельное отверстие для дыхания и для еды. Аппендикс всем известен. Если ты прямоходящий, то рожать через таз – это совершенно ужасное дело, конечно, нужно было это сделать иначе. Но опять-таки, ввиду того, что радикальным образом эволюция ничего переделать не может, мы имеет то, что мы имеем. Зубы мудрости, которые обычно не очень мешают, но можно запросто подхватить инфекцию и помереть. Если рядом нет зубного врача. И, наконец, совсем курьез – мышцы ушной раковины, которые позволяют нам шевелить ушами. Нам в переносном смысле, нужно шевелить ушами, а в буквальном нет. Тем не менее, эти мышцы есть у большей части людей но обычно они не функционируют, но некоторые люди могут в буквальном смысле шевелить ушами. Это неоптимальности, которые мы имеем благодаря свойству эволюции производить неоптимальные адаптации с разной степенью медицинской значимости.
Теперь история, похожая тоже про неоптимальность, но немножко другая. В предыдущих случаях неоптимальность была связанна с тем, что эволюция медленная и не всегда забирается на самый высокий пик. Но даже если ты забрался на самый высокий пик, допустим, каким-то образом это получилось, ты все равно не будешь оптимальным из-за другого эволюционного процесса - процесса возникновения мутаций. Мутации происходят все время и каждый новорожденный человек несет около 100 новых мутаций.
Эта цифра, в которую до недавнего времени мало кто верил, хотя некоторые люди ее пропагандируют уже больше 20 лет. А сейчас мутационный процесс наконец-то стали изучать напрямую, берешь маму – секвенируешь весь геном, папу – секвенируешь весь геном и у дочки весь геном. И дальше их выравниваешь и там, где у дочки присутствует то, чего нет ни у мамы ни у папы – это и есть мутация. Сейчас это еще на грани возможности сиквенса, а через 5 лет это будет делаться рутинным образом. Так вот, скорость мутаций примерно 1 на 100 млн. нуклеотидов, а поскольку в диплоидном геноме почти 10 млрд. нуклеотидов, то каждый новорожденный несет, как говорят по научному, 100 мутаций de novo, 100 мутаций, возникших вот прямо сейчас. Из этих мутаций очень много нейтральных, во всяком мусоре, псевдогенах, транспозонах и прочем сидят нейтральные мутации. Но какие-то из этих мутаций вредные, а какие-то даже полезные.
Но полезных мутаций ужасно мало. Наивная точка зрения заключается в том, что естественный отбор – это такой оптимистический процесс, который делает из обезьяны человека. Это в каком-то смысле верно, но на количественном уровне главная функция естественного отбора не сделать из обезьяны человека, а предотвратить превращение человека даже не в обезьяну, а в нечто нежизнеспособное. И примерно 10% человеческого генома находится под действием этого отрицательного отбора, функционально важны, то есть из 100 мутаций, которые имеет новорожденный, примерно 10 являются вредными. Конечно, они слабо вредны индивидуально, потому что если бы каждый новорожденный нес бы 10 сильно вредных мутаций, то мы все бы медленно померли. Но тем не менее. И есть методы, о которых было бы очень интересно поговорить, но это невозможно по времени. Методы позволяющие нам априорно сказать глядя, например, на замену аминокислоты, вредная она или нет. Из этих 100 мутаций, которые в человеке возникают, примерно 1 приводит к аминокислотной замене - несинонимичная мутация в белок-кодирующем районе. И глядя на такую замену аминокислоты некоторые умные люди, в частности, самый главный специалист в этом деле Шамиль Сюняев, может сказать - она нейтральная или вредная.
И сейчас у людей, у которых много денег, или у которых немного денег, но они очень знаменитые, расшифровывают их геномы или лучше сказать генотипы, потому что геном – это свойство всех людей в целом, а генотип – это свойство кого-то конкретного. Значит, генотипы таких людей расшифровываются. Вот недавно расшифровали генотипа Джеймса Уотсона, который все-таки нобелевский лауреат и очень умный, по легенде. Оказалось, что у него минимум 1 тыс. вредных мутаций, вредных аллелей, только среди заменяющих аминокислоту. Каждый человек несет примерно 10 тыс. аминокислотных отличий от генома человека, то есть от некого такого среднего. Из этих 10 тыс. примерно 1 тыс., безусловно, вредные. Какие-то из них в разумной степени безвредные и нейтральные, но 1 тыс., безусловно, вредные. Вот просто для прикола я выбрал Уотсона. Если выбрать меня или кого угодно мы увидим эту же самую тысячу. Значит, вот это неоптимальность, вызванная совершенно другим механизмом - просто непрекращающимся давлением процесса возникновения вредных мутаций. Каждый человек отклоняется от оптимума минимум на 1 000 аллелей, слабо вредных, конечно, потому что все-таки если бы была 1 тыс. сильно вредных аллелей, человек бы умер. И только в белок-кодирующих областях, а в других еще больше. Вот так выглядит база данных по таким мутациям. Вот мутация, здесь показывается, что произошло с ДНК, в позиции 107 Г заменилось на А. Что произошло с последовательностью белка - в позиции 36 - аланин заменился на глицин. И так мутации перечисляются, вот для гемофилии В, по-моему, уже 5 тыс. мутантных аллелей расшифрованы.
Сейчас очень любят говорить об эпохе наступающей персонализованной медицины. И с одной стороны это, конечно, правильно, потому что ясно, что в медицинской карте каждого трудящегося должен храниться его генотип, ну просто для порядка, чтобы был. И через 20 лет – это будет видимо стоить уже так дешево, что почему бы его там не хранить, когда можно хранить. На этом деле кучу денег адвокаты за гребут. Будут разбирать вопрос, что можно публиковать, что нельзя. Но, в общем, это будет. Но вопрос в том, какой от этого будет толк. В 90-е годы ученые находили генетические основы болезней. Скажем для рака груди – 2 гена: breast cancer 1 и breast cancer 2. BRC 1 и BRC 2. Про каждый из них были статьи в журнале «Nature». Что ученые нашли ген такой, что если ты женщина и несешь такой ген, то вероятность рака груди за всю жизнь у тебя не 7%, а 25%. А если ты гомозигота по этому вредному аллелю, то даже если ты мужчина, у тебя рак груди возникнет с большой вероятностью, а если ты женщина, то возникнет почти с вероятностью 100%. Поэтому если ты женщина и гомозиготна по этому гену, то груди лучше отрезать в раннем возрасте, потому что иначе это придется делать чуть-чуть позже и уже в огорчительных обстоятельствах. И это было очень популярно и все говорили, что ученые находят гены, которые отвечают за болезни. К сожалению, толку в этом мало по той причине, что 97% случаев рака груди происходят у людей, которые по этим генам совершенный порядок. Поскольку испорченные аллели этих генов редки - и понятно, почему. Потому что, если ты несешь этот ген, у тебя вероятность рака груди увеличивается в 8 раз, даже если ты его несешь в гетерозиготе.
И мне кажется то, что мы видим у Уотсона и у любого другого человека 1 тыс. слабо вредных мутаций, в каком-то смысле ставит под сомнение полезность всей этой персонализованной медицины. Ну, вот мне скажут: профессор, у вас 84 мутации, приводящие к гипертонии, 34 мутации, приводящие к старческому слабоумию и так далее. И что я буду с этой информацией делать? Дальше мне доктор скажет: надо витамины кушать, бегать по утрам, не пить водку и прочие полезные вещи. Это все совершенно справедливо, но это ясно и без того. Можно геном для этого не секвенировать. То есть если бы у каждого человека был бы свой набор из 5 ужасно вредных генов, то можно было бы сказать, допустим: вот ты должен бегать, иначе ты умрешь от инфаркта, а диабета у тебя никогда не будет. А тебе наоборот нужно не кушать сладкого, а бегать – ты можешь и не бегать. Но если у каждого человека много сотен и тысяч слабовредных мутаций, то в первом приближении все более или менее одно и то же и радикальных отличий не будет. Поэтому когда в моей медицинской карте будет храниться мой полный генотип, то рекомендации будут те же самые: кушать огурцы и бегать. Но на научной основе это всегда приятно.
Еще чуть-чуть о генетической изменчивости, каждый организм среди тысяч своих слабовредных мутаций несет примерно одну-две-три штуки мутаций летальных. Естественно не для самого организма, а в гомозиготе. Называется - рецессивные летали. Это было показано Меллером в 1930 году для мухи и, смешно сказать, при моем участии 8 лет назад для рыб. У млекопитающих это сделать очень трудно, потому что у млекопитающих развитие внутриутробное, а у рыб легко. И каждая рыба гетерозиготна в среднем по одной-двум-трем рецессивным леталям. Все они в гомозиготе приводят к глобальным нарушениями эмбрионального развития.
И еще вещь, которая не вполне осознана. В чем задача современной медицины? Задача современной медицины – с эволюционной точки зрения - состоит в том, чтобы отключить процесс естественного отбора. И соответственно до некоторой степени это уже сейчас достигнуто и сколько ты имеешь детей, в большой степени зависит от твоих религиозных взглядов или еще от чего-то, но не от твоего генотипа, и способности детей производить. Ну и что из этого получится? Ничего хорошего. Значит, мы сделали вот такой эксперимент. Берешь поппуляцию мух, в каждую пробирку сажаешь двух мух – маму и папу и даешь им отложить немножко яиц, чтобы потомки между собой не конкурировали и дальше девочку и мальчика из этой пробирки вынимаешь. Делаешь это для 100 пробирок, из каждой пробирки получаешь девочку и мальчика, их перемешиваешь и получаешь следующее поколение. Мы назвали эту популяцию Middle Class Neighborhood, потому что американцы в этих самых Middle Class Neighborhoods именно так и размножаются. Там домики, в каждом домике семья крепкая протестантская – мама и папа, у них дети: девочка и мальчик.
И дальше они так размножаются и что, в результате, получится? Ничего хорошего не получится. Приспособленность падает со скоростью 2% за поколение. Мы продержали это дело 50 поколений, там много было всяких забавных приключений, но я считаю мы все это сделали абсолютно правильно в результате. А что это означает с эволюционной точки зрения? В нашем опыте нет естественного отбора. Естественный отбор – это когда разные организмы вносят разный вклад в генофонд следующего поколения. А здесь каждый вносит одного мальчика и одну девочку. Соответственно, отбора нет, ну почти нет. Если какая-то семья бесплодна, мы ничего с этим сделать не можем, мы их отсутствующее потомство случайным образом замещаем. Но в большой степени, конечно, отбор был отключен и продолжающийся спонтанный мутационный процесс снижает приспособленность на 2% каждое поколение.
Это нас возвращает к давнему спору не славян между собой, а славян с евреями поскольку Феодосий Григорьевич Добржанский был славянином, а Германн Меллер был по всем понятиям евреем. И в 50-е годы Добржанский пропагандировал замечательную идею, что генетическая изменчивость – это хорошо, вплоть до того, что он облучал мух радиацией и в его популяциях повышалась приспособленность, что конечно, является экспериментальной грязью. А Меллер говорил, что мутации – это плохо и чем меньше изменчивость, тем лучше. И долго происходили всякие битвы – это называется «Балансовая теория» Добжанского и "Классическая теория" Меллера. Добржанский был не прав в этом моменте. Потому что подавляющая часть генетической изменчивости, которая не полностью нейтральна, из той, что мы имеем в любой популяции, она, безусловно, вредна. И лучше бы этой генетической изменчивости просто не было. И если естественный отбор перестает эту изменчивость давить, то она копится, поскольку выключить мутационный процесс мы не можем и, видимо, это никогда не будет возможно, по крайней мере, непонятно, как это могло бы быть возможно. В результате, приспособленность падает быстро – 2% за поколение это не 20% за поколение, но, тем не менее, это много. В этом месте положено порассуждать, как нам спасти человечество.
Я считаю, что спасать человечество не надо, потому что мы вымрем через 5 поколений из-за изменения климата и как мы вымрем через 50 поколений из-за накопления вредных мутаций, мне плевать с высокой башни. Но, тем не менее, если мы по какой-то причине не вымрем через 5 поколений, то это станет жизненно важным моментом, который доктора не понимают. Доктора любят говорить, что генетическая изменчивость – как это хорошо. То о чем говорит Добржанский. То есть конечно бывает хорошая генетическая изменчивость, но подавляющее большинство не нейтральной генетической изменчивости, безусловно вредно.
Это особенно важно в митохондриях. Потому что в митохондриях скорость мутации на нуклеотид не 10-8, а в 1000 раз больше – 10-5. И поэтому, хотя митохондриальный геном маленький, но он вносит огромный вклад в такую грязь. И, видимо, уже сейчас можно сказать, что можно было бы изменить в человеческом митохондриальном генотипе, чтобы его улучшить. Это всего 16 тыс. нуклеотидов, его легко можно создать.
Я предсказываю, я уже, так сказать, достиг степени маразма, когда можно начинать пророчествовать, и я предсказываю, что уже в течение 10 лет будут заменять человеческие митохондриальные генотипы на оптимальные. Сначала попробуют на мышах, но на мышах больших денег не заработают и начнут это делать на людях. И я думаю, что это на самом деле приведет в конечном счете к существенной пользе для здоровья. И плюс всякие там культурологи, биоэтики и адвокаты нарубят кучу бабок, что тоже всегда приятно.
Значит, еще чуть-чуть об изменчивости. Просто забавная картинка, я всегда ее использую, чтобы хоть как-то заставить моих студентов меньше меня ненавидеть. Практически единственный нормальный моногенный полиморфизм, «нормальный» в том смысле, что нельзя сказать, что этот вариант хороший, а этот вариант плохой, который виден на уровне фенотипа у человека – это способность сворачивать язык в трубку. Вот, пожалуйста, сверните язык в трубку. Кто из вас может? Я не могу. Я гомозиготен по гену атрофирующему эту мышцу. Зато я могу язык повернуть вот так вот. Не всякий может. Но замечательным образом, когда ты преподаешь в Америке, у тебя треть студентов белых, треть желтых и треть зеленых - и этот полиморфизм одинаков у всех. То есть человеческие популяции тащат этот полиморфизм с того времени, когда наши предки 100 тыс. лет назад рванули из Африки и стали жрать Homo erectus по всему свету. Вот полиморфизм с тех пор он среди нас и живет. И вообще большая часть генетической изменчивости безвредной унаследована современными людьми еще с тех времен, когда все наши предки сидели в Африке. Ну а вредная изменчивость в каждой популяции своя, потому что вредный аллель живет в популяции недолго. Это про изменчивость.
Я тогда не буду рассказывать эту замечательную картинку, эта замечательная картинка показывает – вот красненькое – это хорошая мутация. Хорошие мутации тоже иногда возникают. И когда хорошая мутация возникает, она фиксируется и убирает всю генетическую изменчивость вокруг себя. Процесс этот называется selective sweep, выметание отбором. И по этим вот выметаниям, можно зафиксировать те редкие моменты, когда все-таки происходит положительный отбор.
Один пример. Значит, это ген лактазы. Лактаза – это фермент который расщепляет лактозу. А лактоза – это молочный сахар. Все мы умеем пить молоко пока мы маленькие, а когда мы большие, нам пить молоко не положено, потому что положено есть что-нибудь положено, водку пить, в общем, что угодно - только не молоко. Но если ты дома держишь корову, то полезно пить молоко, даже когда ты взрослый. И удивительным образом в двух местах у человека: у северных европейцев, включая славян и германцев, с одной стороны, и у негров Банту с другой стороны, изменилась регуляция этого гена, продуцирующего лактазу, так, что он продолжает работать даже у взрослых. Уже забавная биология: регуляторный элемент этого гена живет в интроне 13 гена, который находится перед ним. Опять-таки инженер, который таким образом будет проектировать геном должен быть сильно пьян, но вот оно так устроено. У северных европейцев и у Банту – это разные мутации. Нуклеотидные замены близко, но разные. То есть возникло это независимо. И в результате в Северной Европе и среди скотоводов Банту очень высокую частоту имеют аллели, позволяющие тебе пить молоко. Если у тебя нет этого аллеля, ты напьешься молока, ты не умрешь, но будет тебе огорчительно. И во многих популяциях человека, скажем у полинезийцев, которые сроду молока не пили во взрослом состоянии, у них этого аллеля вообще нет. Полинезиец взрослый пить молоко не может, а маленький может. И вот видно зеленые – это эти вот новые аллели как они распространяются в Европе и у негров Банту.
Это совершенно замечательный вопрос о том, каковы адаптивные различия между популяциями человека. Но вот там белые и негры. Ясно, что если ты живешь в Африке, тебе нужно быть черным, потому что если у тебя нет, новое русское слово, «sunscreen» и ты живешь в Африке то будет тебе плохо. Почему нельзя быть черным, если ты живешь в высоких широтах не очень ясно - видимо, из-за рахита. Но, в общем, адаптивность здесь понятна. Совсем недавно была совершенно замечательная работа о тибетцах, которые произошли от живущих вполне себе в низинах популяций хан. У тибетцев, зафиксировалось минимум 10 адаптаций, позволяющих более эффективно использовать кислород в условиях высокогорья. Еще есть знаменитая история об американских индейцах, которые в условиях современной диеты болеют диабетом 95%. То есть с соответствующим индейским генотипом ходить в супермаркет просто вообще нельзя.
Но пока такого рода адаптивные различия между разными человеческими популяциями изучены очень плохо. Вот просто ради смеха картинка. Вот в одной статье описали 179 случаев положительного отбора у человека. В другой описали 713. А это те случаи, которые нашли и в этой и в одной – это 12 случаев. Это результат случайного совпадения. Сейчас целая индустрия существует нахождения положительного отбора у человека. Большая часть этих работ – это чепуха. Тем не менее, этот отбор происходит и не пройдет еще и 50 лет мы будем знать адаптивные различия между человеческими популяциями. Это информация, которая нужна, и в медицине будет использоваться безусловно.
Теперь, видимо, единственное, что я могу сделать - это перечислить то, что не будет рассказано. Что не будет рассказано? Есть понятие гомологии. То есть очень глубокое сходство, настолько глубокое, что если бы не было общности происхождения, непонятно откуда оно бы взялось. И есть такое понятие - животные как модели человеческих болезней. Скажем, гемофилию можно изучать на людях, а можно изучать на мышах. Потому что у фактора 8-ого, а также у фактора 9-ого в геноме человека есть один к одному гомолог. Его ученым словом "ортолог" называют. Соответственно можно использовать животные модели для изучения разнообразных болезней человека и полезно понимать, что мы можем это делать только из-за глубочайшего сходства разных тварей, вызванного их общим происхождением. Это первая вещь, которую я не буду рассказывать.
И есть еще гомологическая изменчивость Вавилова. Что это такое? Когда глубокое сходство между разными видами заключается не только в сходстве их нормальных фенотипов, но и в сходстве их изменчивостей. Вот это человек мутантный по гену тирозиназы – эти мутации приводят к альбинизму. А это курица, мутантная по гену тирозиназы – тоже альбинос. У всех позвоночных потеря функции тирозиназы приводит к альбинизму. И таких примеров много.
Причем часто наивно объясняли гомологичную изменчивость унаследованием всей изменчивости от общего предка. У человека половина людей чувствует горький вкус соединения под названием фенилтиокарбамид, а половина ничего не чувствует. Тоже самое у шимпанзе. Это открыл великий Фишер, который придумал всю генетику и всю статистику. Он поил апельсиновым соком шимпанзе в Лондонском зоопарке. Половина пила, а половина в лицо ему, видимо, плескала. И Фишер сказал – вот это изменчивость, унаследованная от общего предка человека и шимпанзе. Пять лет назад секвенировали эти аллели и оказалось, что потеря функции соответствующего рецептора, который делает человека нечувствительным к этому горькому вкусу и потеря функции того же самого рецептора, который делает шимпанзе нечувствительным к этому вкусу возникли независимо. Как способность пить молоко у банту и у северных европейцев. То есть это не есть общность происхождения, но это есть результат глубокого эволюционного сходства, такого, что потеря функции гомологичных генов приводит к гомологичным фенотипам. В этом смысле это Вавиловская гомологическая изменчивость.
И самое последнее – это рак. Рак – это болезнь эволюционная. Убивает пациента естественный отбор, но это естественный отбор, который действует не на уровне организма, а патологический естественный отбор, действующий на уровне клеток внутри организма. Нормальная клетка делает то, что ей скажут. А если клетка начинает делать то, что ее левая нога хочет, то есть делится побыстрее, делится и метастазирвать, то больному плохо. Самое страшное не то, что клетка делится, а то, что она метастазирует. То есть куда-то может переползти, там может укорениться и продолжать расти дальше. Значит, рак – это болезнь генетическая и эволюционная. Чтобы клетка стала раковой, ее нужно сломать как минимум в 5-6 местах, требуется 5-6 мутаций. Дальше клетки начинает медленно-меленно расти и возникает слабо злокачественная опухоль. Часто еще на этом этапе человек не знает о том, что он болен. А дальше начинается отбор внутри этой самой опухоли и отбор клеток идет на то, чтобы стать как можно более вредоностной. Те, которые размножаются быстрее, они других вытесняют, а если ты еще метастазируешь, так вообще отлично.
Вот эксперимент. Взяли мышь и заразили его клетками человеческой опухоли, вводя их в хвост. Это клетки культуры человеческого рака груди. Мыша заразить было трудно, нужно было ввести 1 млн. клеток. Если 1 млн. клеток ввести, то через некоторое время в легких мыши появляются метастазы и мышь погибает. Тогда из метастазов в легких берут клетки и снова заражают мышь. Уже требуется не 1 млн. клеток, а 1 тыс., чтобы мышь убить. А когда это делают в третий раз, требуется 10 клеток. И выглядит это таким вот образом. Это метастаз единственный, который удалось получить, заразив мышь 1 млн. клеток, которые не прошли эволюцию на то, чтобы быть злокачественными в мышином организме. А так выглядят метастазы, когда ты вкалываешь в мыша 10 клеток, которые прошли через три цикла естественного отбора. То есть рак – это болезнь эволюционная и любое лечение рака будет связано с каким-то управлением этим процессом естественного отбора. Как это делать не очень понятно, но без этого ничего не сделаешь потому что естественный отбор – это суть дела.
Сейчас геномная наука открывает совершенно новые возможности. Берут больного, скажем, лимфомой и определяют его генотип в здоровых клетках, скажем в клетках кожи, и в раковых лимфоцитах. И видят напрямую те мутации, возникновение которых нормальные клетки сделала раковыми. Сейчас таких работ еще не очень много, но уже они привели к совершенно замечательным клиническим открытиям. Оказалось, например, что в очень большом количестве случаев лейкозов в раковых клетках имеют место мутации в тех генах, о которых никто близко не думал, что они имеют какое-то отношение к развитию лейкозов. И вот здесь, я полагаю, что в отличие от того, чтобы меня секвенировать и посоветовать мне кушать огурцы, здесь геномная наука будет чрезвычайна важна. Потому что она использует патологический естественный отбор в популяциях человека, чтобы идентифицировать те гены, поломки которых и вызывают малигнизацию клеток и, соответственно, это даст возможность какую-то лечить рак. Я могу еще много рассказывать, но, наверное, нужно уже прекратить на этом месте.
Обсуждение лекции
Борис Долгин: Нельзя ли подробнее об аномалии в районе реки Аваш.
Алексей Кондрашов: Вы имеете в виду происхождение человека?
Борис Долгин: Да.
Алексей Кондрашов: Ну, это даже не аномалия. Это река Аваш, Афарский треугольник. Можно посмотреть на него на карте. В этой последней работе, в которой был описан Аrdipitecus ramidus, они просто GoogleEarth показали в точности где он находится. Вся эта область называется Афарский треугольник, это река Аваш. Это ее среднее течение и там есть отложения разных возрастов. От, по-моему, 6 млн. лет и до 150 тыс. лет назад. Половина палеоантропологии, которую мы знаем, произошла из этой области. Насколько я помню, первой находкой там была Люси Джохансона, открытая в 1975 году. А дальше оказалось, что вся линия человека там представлена. Это не потому что люди сидели именно там, а потому что там хорошо шел процесс седиментации. И вот GoogleEarth показывает в точности, где лежал этот скелет, перевернувший всю науку. Вот здесь есть маленький кусочек, стратиграфия этого района была восстановлена в мельчайших деталях и там раз в сколько-то десятков тысяч лет где-то неподалеку происходили огромные извержения из этих африканских вулканов. Лежат слои вулканического пепла, которые идеально годятся для аргон-калиевых датировок. Поэтому вся стратиграфия этого дела распутана в мелких деталях и это как бы богом посланое место, где хранится наша эволюционная история.
Борис Долгин: Спасибо.
Голос из зала: Прошу прощения. Просто кусок, который не был рассказан, а мне хотелось чтобы он был рассказан. Рак - эволюционная болезнь, когда клетки отбираются на интенсивное деление и метастазирование. Теперь мы начинаем рак лечить, и пытаемся убивать эти клетки, которые соответственно поломаны. А лечить можно по-разному. Можно попытаться убить сразу всех, но это трудно, потому что убьешь человека. А можно попытаться убивать как-нибудь потихоньку. Вот лечение рака с точки зрения такой вот клеточной эволюции?
Алексей Кондрашов: У меня есть предложение к коллегам пригласить сюда ученого по имени Наталья Комарова, она по-моему сейчас в Техасе сидит, которая по этому делу главный в мире специалист. У нее есть замечательные работы о том, как должна быть устроена архитектура ткани, чтобы раковая клетка имела как можно меньше шансов быть успешной. И в частности она утверждает, что деление клеток в ворсинках прямой кишки устроено так, что если ты начал делиться быстрее – это не давало тебе больших преимуществ. В общем, ее ученость в этой области настолько превосходит мою, что мне даже не хочется сейчас об этом говорить. Но, конечно же, здесь нужно каким-то образом пытаться создавать искусственный отбор, который будет этому естественному патологическому отбору противостоять. Но это на самом деле очень сложная наука.
Борис Долгин: Спасибо. Я хотел бы только напомнить, что у нас еще был Константин Попадьин, где он чуть-чуть пересекался с рядом сюжетов сегодняшней лекции. Просто интересно будет, видимо, читать одну за другим, другое за первым. Не важно. И будет лекция Владимира Катанаева.
Борис Жуков: Отчасти я получил ответ на свой вопрос, но хотел бы услышать его, так сказать, в определенной (неразборчиво). Когда вещают о том, что у каждого человека около 1000 отличий. Вот среднее, скажем, некоторое идеальное (нрзб). Вот допустим ближайшем будущем мы научились эти отличия исправлять. Учитывая огромное количество работ за всю историю генетики, которые показывают, как эти мутации в определенном смысле вредные, в то же время создают некие преимущества у гетерозиготы или как угодно еще. Мы, исправляя эти вредные мутации, генетическое разнообразие человечества потеряем?
Алексей Кондрашов: Потеряем. И очень хорошо.
Борис Жуков: То есть (неразборчиво) мы теряем – туда ему и дорога?
Алексей Кондрашов: Туда ему и дорога. Я могу рассказать свою нелегкую биографию. Я до некоторой степени являюсь учеником Джеймса Кроу, который является учеником Меллера. А учеником Добжанского я ни в малейшей степени, как бы это ни было патриотично, я не являюсь. И так сказать наша Меллеровская точка зрения заключается в том, что конечно бывают случаи, когда генетическое разнообразие хорошо. Ну, вот если ты живешь в Африке – хорошо быть черным, а если в Финлянди – то хорошо быть белым. Более того, бывают эти ужасные случаи преимущества гетерозигот. Серповидноклеточная анемия всем известный случай и есть болезни гетто у евреев ашкенази. Если ты живешь где-то 1,5 тыс. лет, то главный фактор отбора там - туберкулез, и если у тебя лизосомный какой-нибудь фермент испорчен, то якобы это от туберкулеза тебя немножко защищает. И такие вещи как болезнь Тея-Сакса и прочие подобные именно у евреев ашкенази с заметной частотой встречаются, видимо, как результат такой гентической изменчивости. Ну и я предлагаю лечить туберкулез не носительством болезни Тея-Сакса, а каким-нибудь более человеческим способом. Меллеровская школа, которая я думаю уже почти победила, а через 5 лет мы победим полностью, заключается в том, что вариантов не нейтральных, а безусловно вредных, которых лучше было бы, чтобы их вообще не было никогда и нигде – их подавляющее количество.
Борис Жуков: Ладно. Тогда я еще чуть-чуть вопрос. А не получится ли так, что с этими элиминированными генами потеряем какие-то их побочные действия, о которых потом горько пожалеем?
Алексей Кондрашов: В каком-то случае, наверное, получится. Я только хочу сказать, что надо четко понимать, что технически это пока сделать нельзя для основного генома. Хотя можно для митохондриального. Можно синтезировать какой хочешь митохондриальный генотип. Натыкать его на клавиатуре и синтезировать. 16 тыс. нуклеотидов – это не 3 миллиарда - это не сложно. На мышах попробовать, на обезьянах попробовать, а потом в какой-нибудь дикой стране, где не действуют закон и порядок, соответствующую клинику установить и за 1 млн. баксов в яйцеклетке человека менять митохондриальный генотип обычный на такой хороший. То есть это можно это технически сделать. Мне ужасно интересно. Я не садист и хочу сначала на мышах посмотреть. Если они будут по всем параметрам лучше обычных мышей, тогда я думаю, что ничего плохого нет в том, чтобы людям помочь. Но если у меня тысяча плохих нуклеотидов в ядерном генотипе и даже точно известно, где они там сидят, совершенно не понятно, как их заменить.
Борис Жуков: Нет, нет. Ведется речь о чисто (неразборчиво).
Алексей Кондрашов: Есть огромное количество генетической изменчивости. Один вариант просто лучше, другой просто хуже. Для меня это больной вопрос, потому что я много-много лет думал, что популяционная генетика – это интересная наука. Но похоже, что в ней все все тупо. Большая часть изменчивости селективно нейтральна – на нее плевать, а среди той, которая не нейтральна большая часть случаев безусловно плохих и немного - безусловно хороших. А все остальное это, к сожалению, мелкий дребезг. И поэтому, если кто-то придет и будет вам рассказывать, что популяционная генетика – это интересная наука с точки зрения динамической теории, я думаю, что это просто неправда. Я был бы очень рад здесь заблуждаться, но боюсь, что я прав.
Илья Колмановский, журналист: Скажите, пожалуйста, а чем камбала хуже ската?
Алексей Кондрашов: Скат, он правильный, а камбала вся перекореженная. На самом деле вопрос справедливый, потому что у нас нет такого прибора, в который мы могли бы, например, запустить камбалу и сказать насколько ей было бы лучше, если бы она не такая была, а нормальная. Но ясно всякому нормальному человеку… Вы когда-нибудь ловили камбалу? Это просто смешно. Вынимаешь и сразу смеёшься с непривычки. Когда уже 100 штук поймаешь, уже начинаешь спокойно реагировать.
Борис Долгин: То есть с позиции человеческих представлений об удобстве, об эргономике – это кажется неудобным?
Алексей Кондрашов: Ну, даже не с человеческих представлений - если все хлебало так перекошено, то ясно, что глотать ей должно быть неудобно.
Реплика из зала: А это адаптация.
Алексей Кондрашов: К чему?
Реплика из зала: Испугавшийся рыбак скорее выпустит добычу из рук.
Алексей Кондрашов: Наверное.
Илья: говорит скорее о физической чистоте?
Алексей Кондрашов: Нет, мною руководит стандартное несчастье биолога, заключающееся в том, что количественный анализ сложных фенотипов невозможен. У меня нет метра приспособленности, и поэтому я не могу количественно померить приспособленность чего-то. Но, я полагаю, что если и когда появится возможность мерить такие вещи количественно, то мы сможем сказать, что если ту же самую камбалу сделать симметричной, ее приспособленность на пол процента поднялась бы. Но сейчас это, безусловно, правдоподобное утверждение, не более того.
Борис Долгин: Вообще, конечно, хотелось бы когда-нибудь дожить до ситуации, когда можно будет делать контрольные группы, мерить, слегка менять.
Алексей Кондрашов: Вообще наука заключается в том, чтобы измерять. Я совершенно с вами согласен. Вот я потратил много времени, измеряя падение приспособленности этой самой мухи на 2% за поколение. Кончилось это тем, что я на ходу засыпал. Один раз я проснулся уже, когда был почти в горизонтальном положении, мордой на бетоне. Хотелось бы это делать, но трудно очень.
Евгений: Я как раз хотел спросить, как измерялась приспособленность мух, во-первых. И как это вообще соотносится, какие можно выводы сделать на основании этого о человеческой приспособленности? Как это можно применить?
Алексей Кондрашов: Приспособленность измеряется очень просто. Мы мерили у них такие простые параметры, как продолжительность жизни, яйценостность и так далее. Но самый большой эффект был приспособленность мы измерили в конкурентных условиях. Мы смотрели выживаемость яиц, когда вот этим вот мухам, которые 50 поколений жили с выключенным отбором, приходилось конкурировать с предковыми мухами. Самое сложное было сохранить предковых мух и мы овладели методикой хранения мух в жидком азоте. То есть заморозить муху может любой дурак - а фокус в том, чтобы разморозить ее потом живую. Вот мы были единственными людьми, кроме криобиологов, которые этому научились. Вот оказывается, что приспособленность, измеренная именно в неблагоприятных конкурентных условиях, она вот таким вот образом падает. Яйценостность падает только на 0,3% за поколение. Так что еще одна проблема с изменением приспособленности связана с тем, что приспособленность очень зависит от хороших условий. Если камбалу держать в аквариуме и кормить от пуза, так может ей и не страшно, что она такая перекореженная.
Евгений: Там еще была вторая половина вопроса. Про последствия для человека?
Алексей Кондрашов: Вы знаете, я действительно, не люблю такие разговоры. Ясно, что последствия для человека плохие. Если у моего внука на 20 вредных мутаций больше, чем у меня. А у моего пра-пра-пра правнука на 200 слабовредных мутаций, ясно, что это плохо. К чему это приведет? По всей видимости, люди будут тупеть, прежде всего, потому что большая часть наших генов экспрессируется в мозгу, так что самая большая мишень для этих вредных мутаций – это мозг. Но как это будет выглядеть, я не знаю. Я опять-таки думаю, что мы вымрем сильно до этого. Вообще здесь надо быть очень осторожным в прогнозах - особенно журналисты их любят. Вот когда вышла наша статья про мух, полно было всяких журналистских вопросов: что с нами будет. Я пару раз давал интервью газетам - но потом в газетах не было ни слова правды. Причем люди с PhD там работают, и перевирали они и не по злобе, а просто по дури. И я после этого делать это перестал.
Лев Московкин, журналист: Ни разу в жизни не видел научного журналиста. Извините.
Борис Долгин: В таком случае вам повезло, сегодня у вас есть возможность увидеть их довольно много.
Лев Московкин: Алексей, я категорически не согласен с основной постановкой вопроса, потому что приведенный на примере человека анализ такого высокого количества генетического груза, это скорее исключение, частный случай, чем общий принцип и даже близкие люди могут очень сильно отличаться.
Алексей Кондрашов: Почему? В смысле, по какому параметру?
Лев Московкин: По всем параметрам, которые, так или иначе, входят в генетический груз. Я сделал (неразборчиво) 45 лет назад на нашей кафедре (неразборчиво) вот именно об этом. То, что представлено у человека (неразборчиво). Только. Есть три типа популяций по Дарвину, только для одной из них характерен такой запас генетического груза. Как всегда представляется некий модуль вкусностей, (неразборчиво) сделал очень интересный. То есть кроме Федора Кондрашова. Кроме Тимофеева-Ресовского (неразборчиво), никто в общем виде не пытался представить эволюцию. Вот все-таки это возможно? Как человек, который, как я считаю, это сделал. Я спрашиваю это возможно построить общую теорию макроэволюции? Вы очень (неразборчиво) и для человека, который кода-то поставил (неразборчиво).
Борис Долгин: Спасибо. Значит, я не знаю комментарий к первой части будет ли, а второй возможно ли построить общую теорию макроэволюции?
Алексей Кондрашов: Ко второй части комментарии я не знаю, а к первой части комментарии, что разговор был о человеке, но у мухи Drosophila скорость мутации на нуклеотид примерно та же самая - 10-8. Эти вот параметры равновесия между вредными мутациями и отрицательным отбором они как раз на удивление похожи. Про отбор мы знаем меньше, а скорость мутаций на нуклеотид как раз известна сейчас неплохо. У нематоды Caenorhabditis elegans 10-8, у травки Arabidopsis thaliana 10-8, у мухи Drosophila 10-8 и еще у асцидии Ciona savignyi 10-8, и у человека 10-8. Там только константы отличаются. У человека – это 1,8*10-8, а у мухи Drosophila 0,8*10-8. Мне кажется, здесь все на удивление одинаково у всех. Но может я не прав, я не знаю.
Виктор: Добрый день, я занимаюсь информационными технологиями, и вопрос касается как сейчас (неразборчиво). Хотелось бы узнать, вы говорили, что у жителей Тибета в связи с кислородом (неразборчиво). Вопрос заключается в том, что вы не могли бы поподробнее об этом рассказать?
Алексей Кондрашов: Я к своему стыду эти работы подробно не читал. Это много-много соавторов, среди них Расмус Нильсен один из главных специалистов по обнаружению естественного отбора, исходя из данных о внутрипопуляционной изменчивости. По-моему месяца три назад это была статья в «Science». Что они увидели? Они увидели эти самые отборные выметания (selected sweeps), увидели их там большое количество. К этому можно относится с неким скепсисом, потому что когда такие работы повторяют сплошь и рядом, получают совсем другое. Но Нильсен один из самых аккуратных людей. И они увидели несколько таких вот следов недавнего естественного отбора. Один около генов гемоглобина, другой еще чего-то. В общем, в генах явно связанных с дыханием. Так что я думаю, что это правда, но голову под трамвай не положу.
Леонид, астрономический институт: Вот вы показали картину максимум и минимум, сказали, что на один предположим (неразборчиво), а на другом камбала. А учитывается то, что эта картина все время плывет, меняется? Вот для рака завтра максимум окажется минимумом. Как вычислить? Скорость изменения этой картины?
Алексей Кондрашов: Опять-таки никто же не видел этих адаптивных ландшафтов. То, что сказал коллега Московкин, для того, чтобы была общая теория макроэволюции нужно дать адаптивные ландшафты. Для каждого возможного генотипа знать какая у него приспособленность. А мы не можем это количественно померить не то что для всякого возможного генотипа, а даже для живущего. Вот взять меня. Какая у меня приспособленность? И конечно, если мы начинаем развивать теорию, то мы очень скоро добираемся до того момента, где ясно, что нужно думать о семействах ландшафтов. Причем о многопараметрических семействах адаптивных ландшафтов, потому что эволюция продолжается уже 3,5 млрд. лет и если бы был один фиксированный ландшафт, ты залезешь на ближайший пик и будешь там сидеть вечно. Поэтому ясно, что эти пики тоже куда-то плавают. Но реальных данных о том, как эти ландшафты устроены, у нас ужасно мало. Эта главная проблема, главное препятствие к пониманию эволюции и вообще понимания всей биологии.
Борис Долгин: Сейчас продолжим вопросы из зала, только сначала разберемся с записками. Первое, я хотел бы просто спросить, перед тем как зачитывать. Хотите ли вы поговорить о духовности, прошу прощения?
Алексей Кондрашов: Совсем о духовности? В хорошем смысле или плохом?
Борис Долгин: В условиях рынка.
Алексей Кондрашов: Ой, нет, в условиях рынка нет. Хотя если заплатят хорошо, то я согласен поговорить.
Борис Долгин: Второй вопрос. В связи с этой историей перорации в Петербурге по поводу изучения/неизучения эволюции в школе и в связи с некоторыми другими вещами спрашивают о том, насколько велико повышение курса на религиозность, не сделает ли палеонтологов безработными?
Алексей Кондрашов: Вы знаете, у меня очень оптимистическое к этому отношение, потому что Ричард Докинз такого бабла нарубил, борясь с духовностью, что мне завидно. Я уверен, что он с религиозниками работает на пару. Вы ведь знаете историю, как еврей и араб сидят на Красной площади и торгуют семечками. Времен Шестидневной войны анекдот еще. У араба все бойко покупают, а у сионистского агрессора не покупают. И вот сердобольная бабушка говорит еврею: ну что же ты здесь сидишь, болезный, зря тратишь время. А еврей поворачивается к арабу и говорит: послушай, Абрам, и они нас будут учить коммерции...
То есть я полагаю, что вся эта религиозная деятельность это чепуха. Если говорить серьезно, они берут не по чину, даже в Америке, которая насквозь богомольная, не говоря уже о России, в которой на богослужения регулярно приходит, по-моему где-то 2% населения. И задавить нас они никогда не смогут. Даже и в Америке вся эта дурь постепенно сходит на нет.
У меня к этому болезненное отношение, потому что каждый год, когда я в Мичигане читаю эволюцию, ко мне в кабинет приходит какая-нибудь девочка, которая училась в религиозной школе, садится и плачет. Девочка обычно умная, хорошая. И она понимает, что то, что я говорю – это правда, а то, чему ее учили в школе – это неправда. И она ко мне приходит, год назад это было последний раз, и говорит: профессор, а может все-таки быть, что эволюции не было? Я говорю: судите сами, Вы же умная. И она начинает плакать. А поскольку я не клинический психолог, а биолог, то меня эта ситуация очень напрягает. Так что я считаю, что это все чепуха и бояться их не нужно.
Борис Долгин: И еще из похожего ряда, но не совсем: Как вы относитесь к созданию искусственного интеллекта? Что развивается робототехника. Утверждается в вопросе, будто бы роботы умеют читать мысли человека, что кажется чепуха. Какое место относит наука Homo sapiens, что человеческому роду уготовлено?
Алексей Кондрашов: Я уже готов ответить, что когда правителем был Брежнев, то главной задачей было искусственное сердце, когда Андропов - то искусственная почка, а когда Черненко - то искусственный интеллект. Вот если мы доберемся до того, что искусственный интеллект снова станет главной проблемой, таки плохо будет.
Вопрос из зала: Будете ли вы писать книгу?
Алексей Кондрашов: Вы знаете, я этим занимаюсь уже 15 лет и буду заниматься и дальше. Что получится, не знаю.
Илья: Хотелось спросить, наблюдается момент, когда получается просто новый ген? Получается новый старт кодон?
Алексей Кондрашов: Вы имеете ввиду белок-кодирующий ген?
Илья: Да.
Алексей Кондрашов: Таких случаев описано 10 штук, сколько я знаю - по состоянию на прошлый год. То есть когда совсем де ново возникает белок-кодирующий ген. Причем случай №2 был описан моей бывшей аспиранткой Шяо-пеи Янг, чем я очень горжусь. Это вещь крайне редкая. Часто бывает, что кусочек некодирующей ДНК решает, что он теперь хочет кодировать, но обычно он присоединяется к уже существующему гену. Но чтобы вообще белок-кодирующий ген возник совсем де ново – это редкость.
Ася Казанцева: Раковые клетки можно рассматривать, как нечто похожее на нового паразита, потому что у них может отличаться геном и потому что, по крайней мере, в эксперименте они могут передаваться от одного животного к другому. Но только это очень глупый паразит. Из-за того что он каждый раз возникает заново, то он соответственно убивает своего хозяина. Но возможно ли теоретически когда-нибудь возникновение такой раковой линии, которая научится переползать от одного животного к другому, и тогда будет эволюционировать тоже на снижение летальности?
Алексей Кондрашов: Вот тасманийского дьявола сейчас такая линия уничтожит.
Ася Казанцева: А я не знаю. Расскажите про тасманийского дьявола.
Алексей Кондрашов: Есть такой сумчатый хищник на о. Тасмания, называется тасманийский дьявол. И у них появился рак. У них, когда они занимаются сексом, то они кусаются с ужасной силой от восторга, и они просто друг друга заражают этим раком и сейчас большая часть популяции просто вымерла. Это вроде бы первая открытая в природе опухоль, которая передается от организма к организму. Так что то, что вы говорите, оно просто происходит. Такая уникальная ситуация, когда есть возможность для раковой клетки перепрыгивать с хозяина на хозяина в природе. Это сейчас огромная проблема, потому что сумчатых хищников осталось очень мало. И вид может просто вымереть из-за этого.
Ася Казанцева: Но получается, что правильные паразиты, они паразитируют в сторону снижения летальности. То есть если бы популяция тасманийских дьяволов была бы побольше, то это стал бы некий новый паразит, который заразил бы ее всю, но при этом перестал бы их убивать.
Алексей Кондрашов: Вы знаете, это огромная тема - эволюция паразитов и возникновение новых паразитов. Я как раз старался о паразитах не говорить вообще ничего, потому что там много еще можно говорить всего и про грипп, и про иммунодефицит, и про атипичную пневмонию и т.п. Много замечательной и ужасной науки на эту тему есть.
Вопрос из зала: Эволюцию человека вы более или менее объяснили, а вот все-таки можно пару слов, куда идет эволюция патогенов? То есть какой-нибудь пример этого направления?
Алексей Кондрашов: Если следующая лекция будет Каверина, то ничего не буду говорить про эволюцию патогенов, потому что его ученость превосходит мою очень сильно в этой области.
Аэлита: Здравствуйте. Вопрос мой следующий: вы говорили о том, что в человеческой популяции в настоящее время можно говорить об остановке механизма естественного отбора. А вы можете сказать примерно, когда это произошло собственно? То есть это с развитием медицины началось или это произошло раньше, когда общество расслоилось на классы и понятно что, например, у крестьянина больше вероятность умереть, чем у дворянина, потому что у него условия жизни тяжелее? Или это произошло совсем-совсем произошло рано, когда человечество перешло к более продуктивному способу добычи пищи?
Алексей Кондрашов: Нет, конечно, произошло совсем недавно. Во-первых, и сейчас естественный отбор не остановился полностью. Были замечательные работы в Институте Общей Генетики Большаковой Ревазова в 1980-е годы. Они изучали корреляцию плодовитости родственников у русских и у туркмен. И те и те популяции, жили в условиях советского, но какого-никакого здравоохранения. У русских корреляции практически не было, потому что использовались противозачаточные средства, а у туркмен корреляция была очень большая. То есть если у туркменской женщины много детей, то у ее двоюродной сестры тоже мы ожидаем больше детей. То есть здесь зависит это действие естественного отбора не только от медицины, потому что медицина для русских и туркмен была примерно одинаковой - это были русские, которые жили в Туркмении, но и от культуры. А 200 лет назад естественный отбор бушевал вовсю, потому что детская смертность была 70%. С точки зрения здравоохранения самым радикальным событием была чистая вода, когда дети перестали умирать от диареи. Возникновение сельского хозяйства и примитивных технологий, я думаю, гораздо больше приводило, просто к увеличению, говоря экологически, к увеличению емкости ниши и, соответственно, к росту численности популяции, но естественный отбор продолжался.
И сейчас он не полностью выключен, хотя в популяциях вроде Японии его выключение уже очень близко к полному. Но это явление буквально последних десятилетий. Этот процесс бесконтрольного накопления вредных мутаций, он еще запущен далеко не во всех популяциях, он только-только начался. Но я, действительно, не хочу это драматизировать, потому что это все слишком серьезные вещи, чтобы их драматизировать. И столько всяких вызовов стоит перед человечеством, которые могут всех уничтожить в масштабе одного-двух поколений, что долго думать, что с нами будет через 10 поколений, просто безответственно. Но изучать надо, конечно.
Комментариев нет:
Отправить комментарий