Читать онлайн «Изгнание из Эдема». Страница 12

Было бы несправедливо утверждать, что мы, люди, вообще  не унаследовали никаких генов от исчезнувших видов  гоминидов. Наоборот, большинство генов в наших  клетках как раз унаследовано нами от вымерших видов гоминидов  и приматов. Некоторые гены человека встречаются  в останках некоторых видов приматов, вымерших задолго  до нашего появления на Земле. Не так давно ученые  выделили слабые фрагментарные следы митохондриевой  ДНК в целом ряде костей неандертальца, и сегодня они  практически в состоянии ответить на главный вопрос: в  каком именно родстве мы с ними находимся и присутствуют  ли хотя бы некоторые их гены в клетках людей современного  типа?

Впрочем, в этой книге нас в первую очередь интересует  подлинная революция в понимании генетической предыстории  человечества за последние 200 тысяч лет. Новые  открытия в области генетики вторглись в ту туманную и  неизученную сферу, в которой прежде доминирующее положение  занимали маловыразительные коллекции каменных  орудий из Европы и Африки да немногочисленные  фрагменты скелетов, плохо поддающихся датировке. Прежде  чем обратиться к детальном рассмотрению следов генов,  на мой взгляд, будет небесполезно познакомиться с  некоторыми идеями, связанными с генетической наследственностью  и ее принципами. Эти концепции по большей  части достаточно просты и связаны с нашими расхожими  представлениями о наследственности, однако их нередко  истолковывают в превратном свете, что объясняется  либо сознательным обманом, либо тем, что они изложены  на невразумительном «научном» жаргоне.

Идея генетической наследственности знакома людям с тех  пор, как им удалось одомашнить целый ряд видов диких  животных и растений. Скотоводы издревле предпринимали  целенаправленные попытки устранять в стаде такие  нежелательные признаки, как чрезмерный рост или агрессивность  поведения[43]. Селекция зерновых культур осуществлялась путем отбора наиболее крупнозерных и урожайных  сортов. Однако большая часть так называемых фермерских  навыков была основаны на ошибочных посылках,  хотя последние и носили функциональный и практичный  характер. Интерес к выяснению точных механизмов и законов,  определяющих работу факторов наследственности,  резко возрос в середине XIX в. после выхода в свет фундаментального  труда Чарльза Дарвина «Происхождение видов»[44], однако по сути понимание принципов наследственности,  изложенное Дарвином, оказалось немногим более  глубоким, чем у его предшественников. Зато другой его современник,  австрийский священник и ботаник Грегор Иоганн  Мендель, живший в XIX в., впервые сформулировал  логические принципы осмысления того, каким образом  осуществляется наследственная передача тех или иных наследственных  признаков. Его выводы были основаны на  обширных математических расчетах принципов наследования  цвета и формы гороха.

В принципе Мендель показал, что для передачи любых  физических особенностей, или признаков, например, цвета  цветков, любое растение гороха использует два гена  (правда, он использовал здесь другой термин), которые и  определяют выраженность или интенсивность признака.  Вариативность преобладания тех или иных генов и обусловливает проявление признаков у растения. В процессе  полового размножения каждое из растений-родителей  способно передать своему потомству только один из этих  генов. Таким образом, растение наследует от каждого из своих родителей сложную смесь признаков, и комбинированный эффект этих двух генов и определяет физические  признаки очередного поколения. Поскольку любой из родителей может иметь функциональные гены различных  типов, например, наследовать разное число лепестков применительно к каждой паре генов, но реально объектом  произвольного выбора может стать только один из них,  пропорциональные доли различных типов потомства в своей совокупности составляют картину, которую можно  уверенно прогнозировать, зная признаки, которыми обладает  каждое из растений-родителей.

Таким путем Мендель сумел показать, что наследование признаков осуществляется путем передачи дискретных наборов  информации. И вариативность потомства определяется точным, но произвольным смешением этих наборов, или генов, в каждой особи, будь то растение или человек.

Мендель приложил немало труда, отбирая наиболее  простые, универсальные и легко распознаваемые признаки  и изучая их на индивидуальном уровне. На деле же выраженность  некоторых физических признаков определяется, мягко говоря, не одним геном, и поскольку мы являемся  достаточно сложными организмами, в наших клетках насчитывается около 30 тысяч пар функционирующих генов.  Таким образом, заметные невооруженным глазом различия между единокровными отпрысками одной и той же  семьи являются не результатом некоего сбоя в процессе  наследования, а возникают в связи с тем, что в процессе  полового размножения принимает участие большое число  генов, образующих произвольные сочетания. А поскольку  число генов и тем более их комбинаций крайне велико,  это создает невероятно широкий потенциал для вариантов. Наоборот, удивительное сходство близнецов показывает, насколько точной может оказаться трансформация  наследственности в физической оболочке. Выдающимся  достижением таких ученых, как Уотсон, Крик и Розалинда  Франклин, стал осуществленный ими перенос постулатов  открытия Менделя в область биохимии, или молекулярной  биологии, как сегодня принято называть эту сферу биохимии.

«Мы все — производные наших генов». Секретные ключи к  этому эдуардовскому трюизму сформулировали и перенесли  на простые листы картона двое ученых-первооткрывателей  — Джим Уотсон и Фрэнсис Крик. Произошло это в  1953 г.[45]. Их «ключи» представляли собой диаграммы четырех  химических соединений (базовых нуклеотидов),  уникальные взаимосвязи между которыми, зафиксированные  на двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты  (ДНК), заключают в себе кодированный ключ ко всему  живому на Земле. Эти картонные ключи позволили раскрыть  секрет механизма, соединяющего постулаты Менделя  с теорией эволюции путем естественного отбора, сформулированной  Дарвином в его знаменитом труде «О происхождении  видов». Уотсону и Крику удалось с исчерпывающей  точностью объяснить, каким образом тысячи уникальных  свойств, варьирующихся у разных особей, передаются  из поколения в поколение. Короче говоря, это открытие  явилось едва ли не самым выдающимся достижением биологической  мысли в XX в.

В каждой из клеток нашего тела присутствует невероятно  длинная спираль ДНК. Она состоит из генов. Спираль  эта хранит, воспроизводит и копирует все индивидуальные  свойства нашего организма — нашу генетическую наследственность.  Спираль ДНК хранит коды протеинов  (белков) — этих строительных кирпичиков, из которых  состоит наше тело. Коды каждого из белков «записаны» посредством различных сочетаний четырех химических  соединений, так называемых базовых нуклеотидов (обозначаемых  буквами A, G, С и Т), которые подают все указания,  связанные со строительством нашего тела. Мы наследуем  ДНК каждого из наших родителей, и поскольку и от  того и от другого мы получаем уникальные сочетания генов,  каждый из нас обладает спиралью ДНК слегка видоизмененной,  или, лучше сказать, уникальной формы. Наша  собственная ДНК — это как бы отпечаток пальца, но только  на молекулярном уровне.

При половом размножении ДНК родителей копируется  и передается эмбриону в равных пропорциях. Важно понимать,  что, хотя большая часть ДНК каждого из родителей  при воспроизводстве передается потомкам по отдельности,  небольшие фрагменты генов каждого из них в каждом  поколении перемещаются и перемешиваются друг с  другом. Однако подобное смешение — это отнюдь не произвольное  массовое смешение генов, постулированное  Менделем, а крохотные взаимопереходы, дублирование,  выбросы и обмен между материнской и отцовской составляющими  ДНК их ребенка. Это явление обозначается специальным  техническим термином — рекомбинация[46]. К счастью  для исследователей ДНК, существуют два небольших  участка нашей ДНК, которые никогда не подвергаются рекомбинации.  По фрагментам спирали ДНК, не подвергшимся  рекомбинации, гораздо удобнее изучать признаки  вида в далеком прошлом, поскольку информация, заключенная  в ней, не претерпевает искажений при передаче от  поколения к поколению. Эти два фрагмента спирали ДНК  получили название митохондриевой ДНК и нерекомбинированной  части Y-хромосомы.

Было бы не совсем правильно утверждать, что ровно половину  нашей ДНК мы получаем от своего отца, а вторую,  точно такую же половину, — от матери. Дело в том, что существует  крошечный фрагмент ДНК, который передается  только по материнской линии. Это так называемая митохондриевая  ДНК, поскольку она содержит уникальный  круглый виток в небольших трубкообразных «пакетах»,  так называемых митохондриях, которые функционируют  как своего рода батарейки в цитоплазме клеток. Некоторые  специалисты по молекулярной биологии утверждают,  что в древнейшую эпоху развития жизни на Земле митохондрия  представляла собой отдельную, независимую  особь со своей собственной спиралью ДНК и обладала  секретом выработки громадных масс энергии. Впоследствии  митохондрии проникли в простейшие одноклеточные  организмы и навсегда остались в них, размножаясь, как  дрожжи, посредством бинарного деления клеток. Особи  мужского пола, хотя они получают и используют митохондриевую  ДНК своей матери, не способны передавать ее  своему потомству. Мужская сперма имеет свои собственные  митохондрии, помогающие ей проделать длительный  путь от вагины до яйцеклетки, однако в процессе проникновения  в яйцеклетку мужские митохондрии разрушаются  и гибнут. Образно говоря, мужчина подобен воину, вынужденному  оставить оружие у входа в вечность.