Автор: Лоуренс Харст
Способность современной медицины поддерживать нас в живых заставляет думать, что эволюция человека остановилась. Улучшение здравоохранения разрушает ключевую движущую силу эволюции, поскольку некоторые люди живут дольше, чем могли бы в естественной среде что повышает вероятность передачи их генов. Но если мы посмотрим на скорость эволюции нашей ДНК, то увидим, что эволюция человека не остановилась – возможно, она происходит даже быстрее, чем раньше.
Эволюция — это постепенное изменение ДНК вида на протяжении многих поколений. Процесс может происходить путем естественного отбора, когда определенные признаки, созданные генетическими мутациями, помогают организму выживать или размножаться. Таким образом, такие мутации, скорее всего, будут переданы следующему поколению, поэтому они возрастают в популяции. Постепенно эти мутации и связанные с ними признаки становятся более распространенными среди всей группы.
Глядя на глобальные исследования нашей ДНК, мы можем видеть доказательства того, что естественный отбор недавно внес в нас изменения и продолжает это делать. Хотя современное здравоохранение ограждает нас от многих причин смерти, в странах, где нет доступа к хорошим медицинским услугам, население продолжает «эволюционировать». Оставшиеся в живых после вспышек инфекционных заболеваний способствуют естественному отбору, передавая свою генетическую устойчивость к потомству. Наша ДНК несёт в себе доказательства устойчивости к таким смертельным заболеваниям, как лихорадка Ласса и малярия. Естественный отбор в ответ на малярию все еще продолжается в регионах, где заболевание остается распространенным.
Люди также приспосабливаются к окружающей среде. Мутации, позволяющие людям жить на больших высотах, стали более распространенными среди населения Тибета, Эфиопии и Анд. Распространение генетических мутаций в Тибете, возможно, является самым быстрым эволюционным изменением у людей, происходящим за последние 3000 лет. Это быстрое увеличение частоты мутантного гена, который увеличивает содержание кислорода в крови, дает местным жителям преимущество в выживании на больших высотах, что приводит к большему количеству выживших детей.
Диета является еще одним источником для адаптации. Данные ДНК инуитов (этническая группа коренных народов Северной Америки – прим.перев.) демонстрируют их адаптивность к богатому жиром рациону арктических млекопитающих. Исследования также свидетельствуют о естественном отборе в пользу мутации, позволяющей взрослым вырабатывать лактазу — фермент, расщепляющий молочные сахара — вот почему некоторые группы людей способны переваривать молоко. Для более чем 80% западных европейцев это естественно, но в некоторых частях Восточной Азии, где молоко пьют гораздо реже, невозможность переваривать лактозу является нормой. Как и в случае с высотной адаптацией, отбор для переваривания молока не раз развивался у людей и может служить примером эволюции.
Мы вполне можем адаптироваться и к нездоровой диете. Исследование семейных генетических изменений в США в 20-м веке показало рост выживаемости для индивидуумов, которые способны сохранять низкое артериальное давление и уровни холестерина в условиях современных диет.
Тем не менее, несмотря на эти изменения, естественный отбор затрагивает только около 8% нашего генома. Согласно теории нейтральной эволюции, мутации в остальной части генома могут свободно изменять частоту в популяциях случайно. Если естественный отбор ослаблен, мутации, которые он обычно зачищает, не удаляются так же эффективно, что может увеличить их частоту и, следовательно, увеличить скорость эволюции.
Но нейтральная эволюция не может объяснить, почему некоторые гены развиваются намного быстрее, чем другие. Мы измеряем скорость эволюции генов, сравнивая ДНК человека с ДНК других видов, что также позволяет нам определить, какие гены быстро эволюционируют только у людей. Одним из быстроразвивающихся генов является ускоренная область 1 человека (HAR1), которая необходима во время развития мозга. Случайный участок человеческой ДНК в среднем более чем на 98% идентичен компаратору шимпанзе, но HAR1 развивается настолько быстро, что он похож только на 85% обезьяньего.
Хотя ученые засекать эти изменения, мы все еще не до конца понимаем, одни гены эволюционируют быстро, а другие крайне медленно. Первоначально считалось, что это результат исключительно естественного отбора, теперь мы знаем, что это не всегда так.
В последнее время внимание сосредоточено на процессе преобразования генов, которое происходит, когда наша ДНК передается через нашу сперму и яйцеклетку. Создание этих половых клеток включает в себя разрушение молекул ДНК, их рекомбинацию, а затем восстановление разрыва. Тем не менее, молекулярный ремонт, как правило, происходит весьма необычно.
Молекулы ДНК состоят из четырех различных химических оснований, известных как C, G, A и T. Процесс восстановления совершает исправления с использованием оснований C и G, а не A или T. Хотя неясно, почему существует это смещение, оно делает G и С более распространенными.
Увеличение G и C в местах регулярного восстановления ДНК вызывает сверхбыструю эволюцию частей нашего генома, процесс, который легко принять за естественный отбор, поскольку оба вызывают быстрое изменение ДНК в сильно локализованных участках. Этот процесс затронул около пятой части наших наиболее быстро развивающихся генов, включая HAR1. Если изменения GC вредны, естественный отбор обычно противостоит им. Но с ослаблением отбора этот процесс может в значительной степени остаться незамеченным и даже может помочь ускорить эволюцию нашей ДНК.
Сам уровень человеческих мутаций также может меняться. Основным источником мутаций в ДНК человека является процесс деления клеток, сперматогенез. Чем старше становятся самцы, тем больше мутаций происходит в их сперме. Поэтому, если их вклад в генофонд изменится — например, если мужчины откладывают рождение детей — также изменится и частота мутаций. Это устанавливает скорость нейтральной эволюции.
Понимание того, что эволюция не происходит только благодаря естественному отбору, дает понять, что процесс вряд ли когда-нибудь остановится. Освобождение наших геномов от давления естественного отбора только открывает их для других эволюционных процессов, и. результате еще труднее предсказать, какими будут будущие люди. Однако вполне вероятно, что с развитием современной медицины у будущих поколений будет больше генетических проблем.
Оригинал: The Conversation
