Без Чарльза Дарвина не было бы современной биологии. Теорию Дарвина долгое время не признавали, и даже сейчас большая часть населения Земного шара не верит в эволюцию.
Однажды королева Виктория посетила зоопарк и увидела там орангутана. В своем дневнике она потом написала о том, что обезьяна «пугающе, болезненно и оскорбительно» похожа на человека. Хотя очевидно, что королева ничего не понимала в эволюции, ее беспокоило сходство между животным и ей самой, правительницей империи, которой в то время принадлежала немалая часть мира.
Изображение: QWerk / Wikipedia
Что же такое эволюция? Это очень просто. Дарвин описал ее как «видоизменение потомства». Возьмем ДНК и время (три миллиарда лет) и получим изменения, мутации, по мере того как генетический код передается от предков к потомкам.
ДНК — это язык. Вы не сможете говорить ни на одном языке, не зная слов и правил, согласно которым они сочетаются, и поэтому эволюция — это грамматика биологии.
Мы уже знаем, что эволюция — это видоизменение потомства. Но вслед за этой идеей возникла другая. Что если генетические изменения в следующем поколении могут корректировать шансы этих особей на выживание, а значит, и на оставление потомства? Дарвин назвал это естественным отбором. Как узнать, что то же самое верно для эволюции человека?
Перед нами есть живой пример — вирус иммунодефицита человека, ВИЧ. Классический в эволюционной биологии и имеющий огромное значение для понимания нашей собственной эволюции.
ВИЧ относится к РНК-вирусам (в его основе лежит РНК, а не ДНК). Он передается через половой контакт или кровь и внедряется в белые кровяные тельца, лейкоциты. ВИЧ попадает в клетку через ее поверхность, после чего передает ей свою генетическую информацию, таким образом заставляя ее производить копии вируса. Через несколько лет иммунная система слабеет, и человек становится жертвой инфекционных заболеваний или рака. ВИЧ сравнительно недавно распространился за пределы Африки — не более 60 лет назад. Но его родина — Черный континент.
В Ботсване каждый шестой — носитель ВИЧ. Самое интересное заключается в том, каким, согласно прогнозам, будет возрастное распределение в этой стране к 2020 году. Тем, кому в 70-х годах было 16 лет, сейчас должно быть 50-60 лет. Типичное возрастное распределение в африканских странах — преобладание молодого населения над старым. И если посмотреть на прогноз, то через некоторое время стариков почти не останется — до почтенного возраста они просто не доживут из-за ВИЧ. Это большая проблема, требующая осмысления.
Эволюция ВИЧ позволяет нам не только искать эффективные методы по предотвращению распространения этого вируса, но и, что намного важнее, дает бесценную информацию об эволюции вирусов вообще, а также об эволюции человека.
В 1867 году Чарльз Дарвин нарисовал знаменитую схему фамильного древа живых организмов, родственных друг другу и произошедших от некоего вымершего предка, символизирующую видоизменение потомства. Мы проделали то же самое с ВИЧ, собрав информацию о штаммах вируса со всего мира. Выяснилось, что, скажем, в России существует одна группа вирусов иммунодефицита человека, отличающаяся от группы, распространенной в Северной Америке, и от группы, распространенной в Африке. Вот наглядный пример видоизменения потомства.
Благодаря древу мы можем проследить родство всех этих вирусов с одним вирусом-предком и понять, каким он был. Также эта схема позволяет изучить развитие отличий в их генетическом строении за определенный период. Составив математическую модель, мы можем реконструировать тот самый вирус, который вышел за пределы Африки в 20-е годы прошлого века, руководствуясь скоростью его мутации.
Неопровержимое свидетельство эволюции — это окаменелости. Сложно представить себе окаменелости вируса, но один американский биолог поехал в Конго и обнаружил в образце тканей человека, умершего в 1959 году от неизвестной болезни, штамм ВИЧ, который отлично вписывался в упомянутое выше древо.
Теперь уже можно было задать другой вопрос: откуда появился ВИЧ? Практически все человеческие заболевания происходят от животных — у шимпанзе или горилл есть вирусы, похожие на ВИЧ. Существуют штаммы ВИЧ, происходящие от вируса иммунодефицита шимпанзе, в прошлом году открыли штаммы, происходящие от вируса иммунодефицита гориллы, есть штаммы, происходящие от вируса дымчатого мангобея. То есть вирус передавался человеку в разное время от различных животных.
Каким образом? Через мясо диких животных. Африканцы едят обезьян, как все охотники-собиратели. Несомненно, когда охотники убивали шимпанзе или горилл, животное наносило им удары и царапало их кожу, таким образом вирус проникал в организм человека.
Вероятно, это происходило много раз и в доколониальную эпоху. Один из охотников в деревне заражался, передавал вирус своей жене и так далее, пока все жители поселения не становились его носителями. Но никто из них оттуда не уезжал, и когда все они погибали от СПИДа, деревня просто вымирала — вирус не мог распространиться дальше. Понятно, что для глобальной эпидемии нужно достаточно мобильное население.
Мы практически точно можем сказать, где жил тот шимпанзе, который стал причиной распространения ВИЧ — в Киншасе, Демократической Республике Конго. В 1819 году Киншаса была небольшим городом, но к 1950-м сильно разросся, и теперь это просто огромный мегаполис. Туда многие ездят. Оттуда ВИЧ распространился по всей Африке, а потом и по всему миру.
Человек отреагировал на вирус иммунодефицита точно так же, как когда-то шимпанзе, ведь ВИЧ — агент естественного отбора, дарвиновская машина по созданию невозможных вещей. Когда вирус внедряется в клетку, он, словно шаттл, стыкующийся с космической станцией, должен найти подходящий ему «док» — белок-рецептор. У разных людей они разные — так же, как и в случае с группами крови. В зависимости от этого, шансы заболеть ВИЧ могут быть больше или меньше.
Наблюдения показывают, что у половины людей с двумя копиями гена, копирующего белок-рецептор CCL3, через 10 лет не обнаруживается развитие СПИДа. У тех же, у кого нет копий этого гена, иммунодефицит через тот же промежуток времени развивается практически со стопроцентной вероятностью.
Конечно, сейчас разработаны успешные методы терапии ВИЧ. Если бы их не было, все это переросло бы в гигантскую мировую эпидемию, которая убила бы сотни миллионов человек. Но при этом лет через сто оставшееся население планеты имело бы несколько копий гена, копирующего СCL3, и этот вирус стал бы для человека так же безобиден, как сейчас для шимпанзе.
Среднее количество копий этого гена у неафриканцев — три (не будем забывать, что ВИЧ пришел в другие части света недавно). В Африке же, где ВИЧ существовал многие сотни лет, среднее число его копий — девять, и когда этот показатель еще выше, вирус становится практически безобидным. Мы можем эволюционировать, как любой другой примат.
У нас есть, по сравнению с другими животными, два изменения в гене FOXP2, ответственном за это. Если мы посмотрим на певчих птиц и попугаев, то обнаружим, что у них есть одно из этих изменений — они способны копировать речь, но не понимать ее.
Интересно, что человек разумный скрещивался с неандертальцами и другими видами человека. Но ген FOXP2 присущ только человеку разумному. Неандертальцы не могли разговаривать друг с другом, как мы с вами.
С этой способностью человек получил возможность эволюционировать по-новому, поскольку он смог делиться впечатлениями, рассказывать другим о том, как сделать ту или иную вещь. Мы можем делать «окаменелости» нашего знания, записывать его и делиться им в интернете.
Это изменило и наше отношение к болезням. Как уже сказано выше, человек мог бы приспособиться к ВИЧ подобно шимпанзе, но теперь все изменилось. Двадцать лет назад Всемирная организация здравоохранения начала посылать специалистов в африканские деревни, и темпы заражения ВИЧ заметно снизились. Вот наша уникальная особенность. У нас есть язык, благодаря ему мы знаем, что такое история, и можем рассуждать о будущем.
