И.Э. ЛАЛАЯНЦ

И снова о происхождении

В V в. до н.э. Сократ говорил: «Я знаю, что ничего не знаю». Декарт (1596–1650), выразивший свое отношение к сознанию афоризмом «Мыслю – следовательно, существую», считал, что мысль всегда может быть четко сформулирована. Много позже Фрейд (1856–1939) пришел к выводу, что лишь ничтожная часть души человеческой освещена светом сознания, большая же сокрыта в глубинах подсознательного. Карл Юнг (1875–1961), хотя и близко сотрудничал с Фрейдом, возражал против объяснения поведения человека только исходя из сексуальной подоплеки. Юнг ввел представление о типах личности – экстравертах и интравертах, а также о природе и различиях между индивидуальным и коллективным бессознательным. Последнее состоит из «архетипов», или «первообразов», которые формируются под влиянием таких общих для всего человечества явлений, как смерть, выбор партнера и т.п., и проявляются в религии, мифах, сказках и т.д.

Юнг и Фрейд ничего не знали о наскальной живописи французский пещеры Ласко и испанской Альтамиры с их удивительными изо-бражениями лошадей и быков. А если бы знали, то наверняка могли бы вывести из творчества первобытных художников множество психоаналитических следствий. Наскальная живопись есть и в южноафриканской пустыне Калахари. Древние художники изобразили все тех же коров и быков, а кроме этого и охотников, потрясающих копьями.

Сейчас уже ни у кого не вызывает сомнений, что Homo sapience впервые появился в Африке и затем мигрировал на другие континенты. Статья Алана Темплтона из Университета Дж.Вашингтона (Сент-Луис, США) в журнале Nature содержит новые подтверждения этого факта.

Еще в 1998 г. Темплтон, основываясь на данных предварительного анализа, заявил, что все человечество – одна раса: современные расы имеют 85% общих генов, а оставшихся 15% генетической вариабельности явно недостаточно для биологического разделения людей. Нынешние же расовые различия, проявляющиеся в виде различной окраски кожи, определяются незначительными генетическими маркерами, которые закрепились в геномах людей вследствие климатических особенностей мест обитания. Человеческие популяции разных континентов могли бы иметь несхожие эволюционные «траектории», если бы не постоянные миграции, с которыми и распространялись новые мутации.

Ныне эти рассуждения полностью подтверждены данными молекулярного анализа. Темплтон и его сотрудники проанализировали ДНК из мужской половой хромосомы Y и женских XX, а также 6 аутосом у почти 100 человек, представляющих 10 наиболее крупных популяций. Данные молекулярного анализа были обработаны с помощью компьютерной программы ГЕОДИС, учитывающей расселение людей по земному шару. Эта программа позволила выделить устойчивые группы, или кластеры, генов, наследуемые как единое целое.

Неандерталец говорил? На такую возможность указывает, по крайней мере, наличие подъязычной кости, имеющейся и у нас

В отличие от предыдущих исследований, при статистическом анализе не использовали никакой исходной модели эволюции и распространения наших предков. И, тем не менее, программа ГЕОДИС подтвердила уже сделанный ранее вывод: человек появился в Африке и мигрировал волна за волной на Ближний Восток, чтобы оттуда заселять просторы Земли.

Темплтон считает, что всего в истории человечества было три крупных волны миграции из Африки. Первую волну датировать по данным генов пока не удалось. Зато вторая и третья на временной оси заметны довольно хорошо: 840–420 и 150–80 тыс. лет назад. Третья волна совпадает по времени с периодом жизни первобытной Евы (150 тыс. лет назад), расчитанным ранее на основании анализа митохондриальной ДНК.

Это очень важный результат, на который теперь будут ориентироваться все последующие исследования.

К расселению человека имеет отношение и новая находка, сделанная в ЮАР, где ранее были обнаружены костные останки первых австралопитеков и каменный отпечаток «мальчика из Таунга». Раскопки в пещерах Бломбос на самом берегу Индийского океана, проводимые совместно учеными Нью-Йоркского университета и Южно-Африканского музея в Кейптауне, начались 10 лет назад. Недавно журнал Science сообщил, что в одной из пещер были найдены два куска красной охры, сточенные с одной стороны до образования плоскости. На этих плоскостях каменным резцом первобытные обитатели процарапали перекрещивающиеся друг с другом линии, образующие подобие налагающихся друг на друга треугольников. Для датировки находки ученые применили несколько разных методов, которые дали удивительную дату в 77 тыс. лет! А ведь до сих пор считалось, что «взрыв» изобразительной деятельности древних людей произошел около 40 тыс. лет назад. Похоже, человечство обладает абстрактным мышлением чуть ли не вдвое дольше, чем считалось ранее.

О миграции и дивергенции человека говорят и данные исследований почти 3 тыс. черепов представителей разных народов, населяющих все обитаемые континенты Земли. Компьютерной обработке подвергали более 30 измерений черепа

Не все согласны с подобной трактовкой находки, указывая, что и неандертальцы, которых «заменил» современный человек, оставляли различные метки и знаки на камнях и делали вполне современно выглядящие орудия. Тем не менее авторы находки полагают, что поведение человека развивалось параллельно с анатомическими изменениями. Если это так (чему пока, правда, мало конкретных доказательств), то вновь встает вопрос, обсуждавшийся Темплтоном.

Речь идет о том, как произошла «смена» неандертальца современным человеком. Генетический анализ доказывает, что смена прошла мирно, путем постепенного скрещивания. Образование гибридов позволило постепенно заместить одну популяцию другой. Нечто подобное много раз происходило в истории человечества, когда «завоеватели» постепенно растворялись в автохтонной популяции.

Но все это не решает главной проблемы, а именно: в чем отличия нашего мозга от мозга обезьян, благодаря которым предки человека сделали такой удивительный эволюционный рывок? Ведь разница между нашим геномом и геномом шимпанзе не превышает 1,5%!

Что же в действительности отличает нас от человекообразных обезьян, если геномы наши различаются всего лишь на 1,5%?

Ранее нас пытались убедить в том, что у человека самый большой мозг, но это далеко не так, поскольку, например, у слона он значительно больше. Наше преимущество – в соотношении массы мозга и всего тела и в том, что наш мозг, имеющий массу примерно 2% от массы тела, потребляет до 20–25% всей глюкозы, основного энергоносителя в живом организме. Важно соотношение масс различных отделов мозга.

При сканировании мозга человека и человекообразных обезьян было установлено, что у гиббонов лобная доля составляет всего лишь 29% от всего мозга, в то время как у человека в среднем 38%, у горилл и шимпанзе – не менее 35%. Если же сравнивать и массы тел, то получится, что у человека лобная доля в 3 раза больше, чем у человекообразных обезьян того же размера!

Головной мозг («срединная» – парасагиттальная поверхность полушария). Справа – полушарие мозжечка, под ним – ствол мозга. В середине – гипофиз, изображенный художником в гипертрофированном виде. Полукруглая структура под полушарием – мозолистое тело. Под ним – зрительный бугор, или таламус, ниже которого – гипоталамус, воронка которого переходит в гипофиз

Изображено правое полушарие мозга. Под мозолистым телом – таламус, впереди него – полосатое тело, или стриатум

Гораздо более выражена у человека и специализация отдельных частей коры, особенно префронтальной, которая прилегает к лобной. Именно сюда ученые «помещают» такие высокоабстрактные функции нашего мозга, как мышление и творчество, эмоции и язык.

Зоологи из Кембриджского университета с помощью компьютера проанализировали сотни статей в различных журналах и книгах, выискивая информацию об обезьяньем и человеческом уме. Сравнение проводили по трем параметрам. Во-первых, стремление к новизне, т.е. способность находить новое решение экологических и социальных проблем. Во-вторых, способность к социальному обучению, т.е. приобретению тех или иных навыков, а также восприятию информации от других особей. И, наконец, использование всякого рода орудий.

Эти три параметра были «наложены» на размер мозга. Выше уже говорилось, что параметры мозга увеличиваются по мере роста физических размеров животных. Но в Кембридже ввели индекс «исполнительного мозга».

Вся импульсация с периферии нервной системы поступает в «молодой» неокортекс через подкорковые структуры таламуса и стриатума, управляющие, в частности, нашими произвольными движениями согласно «командам», приходящим из моторной коры. Это «подсознание» вовлечено также в социальное обучение, т.е. связано с «умом», интеллектом. Ранее, указывают кембриджские ученые, полагали, что интеллект зависит от одного мозгового домена, теперь же ум «растекается» и уходит вглубь, о чем смутно догадывались Фрейд и Юнг. Немаловажно и увеличение массы мозга, поскольку большой мозг позволяет отвечать на большее количество новых стимулов и подвергаться более широкому спектру селекционного давления.

Роль матери в формировании мозга подчеркивается недавним открытием австралийских ученых из Квинсленда. В опытах на крысах они доказали, что недостаток витамина D у будущих матерей ведет к гибели нервных клеток в формирующемся мозге плода и, как следствие, к шизофрении. Это подтверждается и эпидемиологией: наиболее часто шизофрения отмечается у людей, родившихся в середине марта, т.е. на пике «темного» времени года, когда матери не получают достаточного количества ультрафиолета, стимулирующего синтез витамина D в коже. То же относится и к жительницам города, а также к женщинам афро-карибского происхождения, живущим в северных странах.

Каро-Бет Стюарт (Университет штата Нью- Йорк, США) считает, что различия между людьми и шимпанзе могут быть связаны с мужскими гаметами. Свой вывод она делает на основе сравнения аминокислотных последовательностей спермальных протаминов. Это белки, на которые раньше не обращали большого внимания, считая, что их роль заканчивается сразу же после слияния спермия с яйцеклеткой. Однако все оказалось гораздо сложнее.

Дело в том, что протамины человека уж очень быстро «ушли» от протаминов горилл и шимпанзе. За какие-то 5 млн лет в их последовательностях накопилось 16% различий (напомним, что различие геномов человека и шимпанзе не превышает 1,5%). Очень быстро эволюционировала группа протаминовых генов РА 1-3 и гиcтона НI (буквы латинские и представляют начало названий двух белков).

Взаимодействие белка со спиралью ДНК:
а – общий план, ДНК в центре; b – более детальное изображение взаимодействующих гидрофобных субъединиц (внизу у левой р50 виден боковой радикал тирозина в виде фенильной группы, направленной к ДНК)

Такую быструю эволюцию функционально важных белков К.-Б. Стюарт назвала буквально «молниеносной». У большинства приматов, говорит она, аминокислоты в протаминах вообще не менялись за эти 5 млн лет. Какие же преимущества обрел человек от столь быстрой смены аминокислотных последовательностей?

Изменения в протаминах касаются тех областей белковых цепей, которые контактируют с ДНК. Протамины «наличествуют» в момент оплодотворения, когда происходит программирование генома будущего зародыша. Этот процесс и перепрограммирование геномов не дают покоя ученым, занимающимся клонированием: именно из-за неудачного перепрограммирования генома диплоидного ядра происходит гибель клонов и зародышей, а также родившихся животных. Именно из-за разных программ отличаются друг от друга даже идентичные, или однояйцовые, близнецы, не говоря уж о разнояйцовых, появившихся на свет из яйцеклеток, оплодотворенных разными спермиями.

Взаимодействие ДНК–белок: а – спираль ДНК в самом центре (вид сверху вдоль ее оси); b – вид сбоку, хорошо видны две спиральные переплетающиеся цепи ДНК; с – вид сверху. На всех трех планах хорошо видны альфа-спирали и плоские бета-структуры белковых цепей

Различные протамины могут запускать разные спектры генетической активности, что приводит к рождению разных котят или щенят в одном помете. Ведь ген – это не жесткий диск компьютера с одной раз и навсегда записанной программой, а потенция к развитию. Один ген может давать белки, различающиеся, например, по длине аминокислотной цепи. Не будем забывать и о сплайсинге, когда по-разному выщепляются интроны из «сырой» иРНК. Кроме того, ген может амплифицироваться и т.д. и т.п.

Удивительно то, подчеркивает исследовательница, что протамины присутствуют и в развивающемся мозге! Их гены активны, т.е. экспрессируются, как в формирующихся полушариях, так и стволе мозга, управляющем такими жизненно важными функциями, как дыхание и сердцебиение. По всей видимости, протамины крайне важны для реализации программ и в предшественниках нервных клеток, меняя закрученность и расплетание спиралей ДНК.

Даже идентичные (однояйцовые) близнецы отличаются друг от друга в результате реализации разных генетических программ, «запускаемых» протаминами, взаимодействующими с ДНК генов

Выяснить суть этих процессов крайне важно как с теоретической, так и с практической точек зрения, если мы хотим понять, что же нас все же отличает от братьев наших меньших...