№2, 2006 г.
№2, 2006 г.
© Животовский Л.А.
Место красит человека
Л.А.Животовский
Лев Анатольевич Животовский, д.б.н., гл.н.с. Института общей генетики им.Н.И.Вавилова РАН.
Рэй Брэдбери
“Были они смуглые и золотоглазые”“Из каких Вы мест?” - этот вопрос был обычным лет 40 назад, когда люди еще мало ездили и если заводили разговор с приезжим, чей вид, говор и поведение говорили о том, что вырос он в иных краях. Из книг мы знали, что аборигены Африки - черные, а Америки - краснокожие. И хотя негров и индейцев мы видели в те времена только на иллюстрациях к приключенческим романам, они подсказывали нам, что климат, рельеф, вода, животные, растения, люди - т.е. все то, что окружает нас с рождения, - каким-то образом лепят человека по своему образу и подобию.
В этом эссе речь пойдет о многообразном влиянии окружающей среды на адаптивные изменения у человека. Мы будем говорить о тех различиях, что существуют сегодня между расами и другими этническими группами, о том, как они эволюционно возникли, об адаптивных тенденциях современного человечества. Многое изучено лишь совсем недавно, и об этом можно прочитать только в научных публикациях. Однако в современной жизни, когда люди стали намного мобильнее, чем 40 лет назад, и выходцы из разных мест все чаще встречаются друг с другом, эти научные открытия прямо касаются чувствительных вопросов различия людей. Понимание экологических, генетических и социальных первопричин таких различий позволит грамотно относиться к ним.
Условия среды определяют основные различия между людьми. Мы - представители класса млекопитающих, и у всех зверей с нами много общих биологических черт. Унаследованы они от общих предков, живших десятки миллионов лет назад (млекопитающие зародились 30-40 млн лет назад). У нас с ними одни и те же гены и признаки, определяющие “каркас” организма. Хотя млекопитающие во многом схожи, но выглядят и живут они по-разному, поскольку, как говорят биологи, занимают разные экологические ниши. За сотни тысяч и миллионы поколений каждый вид “вписался” в свою нишу, соответственно которой и устроены его особи: одно дело жить в воде, как киты, другое - на суше, как слоны, третье - в джунглях, как обезьяны.
Человек ближе всего к высшим обезьянам. С ними нас эволюционно связывает общность прошлых условий жизни: ведь минуло “лишь” 7 млн лет с тех пор, как ветви, ведущие к человеку и наиболее родственному из современных высших обезьян - шимпанзе, отделились от общего предка. Но все это время предки человека жили в иной экологической нише, чем предки человекообразных обезьян. Адаптация к новым условиям и привела за это время к нынешним отличиям между нами и шимпанзе.
Однако разные экологические ниши занимают не только разные виды, но и отдельные группы и популяции. Каждая из них адаптировалась к своей среде и со временем стала отличаться от других популяций. Эволюционная генетика позволяет понять, как развивались генетические механизмы приспособления и как возникали наследственные различия между людьми из разных мест. Перейдем к примерам.
На прародине человечества, в Центральной Африке, сильнейшим внешним фактором были высокая температура и интенсивная солнечная радиация. Поэтому терморегуляция тела стала тем механизмом, который обусловил основные существующие ныне отличия аборигенов экваториального пояса Земли от европейцев. Действительно, у негров Африки сильно пигментированная кожа (с большим количеством меланина), а вот у шимпанзе и гориллы - светлая, лишь с темными участками на ладонях, подошвах и лице у взрослых особей. С большой долей вероятности можно предположить, что наши далекие африканские предки также имели светлую кожу. Но почему же тогда исконные обитатели Африки темнокожие? Палеоэкологические и палеонтологические находки говорят о том, что, вероятнее всего, первые обезьянолюди вышли (или были вытеснены) из-под полога леса на более открытые пространства Экваториальной Африки. Как приспособление к тропической жаре, для спасения от перегрева, у предка человека за прошедшие миллионы лет возник механизм потоотделения через формирование системы потовых желез - с одновременным уменьшением волосяного покрова для более эффективного испарения пота и охлаждения тела.
Оголение кожи спасло человека от перегрева, но привело к нежелательным последствиям - открыло тело губительному действию ультрафиолета на ДНК и, в конечном счете, на процессы клеточного деления и сперматогенеза. Как защитная реакция организма на лучи палящего солнца африканских саванн усилился синтез вырабатываемого в коже пигмента меланина, который поглощал большую часть ультрафиолетовых лучей. Наличие пигментных зерен и обусловило темный цвет кожи. Однако природа поставила преграду неограниченному росту содержания меланина. Кожа должна была быть частично проницаема для ультрафиолета, поскольку именно он запускает синтез витамина D, который регулирует фосфорно-кальциевый обмен в организме. Так, у коренных народов Африки в чреде поколений количество меланина эволюционно (через отбор соответствующих генов) стабилизировалось на оптимальном для экваториальных районов уровне.
Механизм эволюционной стабилизации уровня меланина, запущенный в обратную сторону, привел к вторичному осветлению кожи в холодных районах планеты, когда вылившийся из Африки поток человечества повернул на север. Адаптивность людей к условиям севера сформировалась за счет такого уменьшения количества меланина, при котором поток поглощенных организмом ультрафиолетовых лучей еще обеспечивал синтез витамина D. В результате пигментация кожи у представителей разных народов в целом уменьшается по мере удаления от экваториальной зоны планеты (см. рис.).
Изменение пигментации кожи у представителей разных народов в зависимости от географической широты. Чем ближе к экваториальной зоне, тем сильнее пигментация кожи у аборигенных народов, что представлено на карте участками различной затемненности. Требуются десятки тысяч лет, чтобы отбор привел к изменению цвета кожи, поэтому в тропической зоне Америки интенсивность пигментации у индейцев гораздо меньше, чем у аборигенов Африки. Действительно, поскольку предки американских индейцев (потомки североазиатских народов) проникли в Новый Свет сравнительно недавно - 12-15 тыс. лет назад, этого эволюционного времени было недостаточно для развития темной окраски. В то же время коренное население Австралии — негроидное: материк был заселен около 60 тыс. лет назад. Следует иметь в виду, что отбор в сторону большей или меньшей пигментации идет на фоне других факторов среды, в том числе состава пищи. Так, наличие достаточного количества витамина D в рыбной диете уменьшает потребности организма в синтезе собственного витамина D и, тем самым, может уменьшить отбор на осветление кожи в северных районах у народов, тысячелетиями занимавшихся морским промыслом. Вероятно, поэтому некоторые народы Севера, например, гренландские эскимосы, имеют темную кожу.Другой пример, демонстрирующий последствия адаптации человека к тропическому климату, - рост пигмеев Экваториальной Африки, живущих под пологом леса. Они невысокие, но не только потому, что маленьким удобно в густых лесных зарослях. Основная причина - опять-таки терморегуляция: во влажных лесных дебрях тропиков небольшой рост обеспечивает лучшее соотношение площади поверхности и массы тела, оптимизируя потоотделение и предохраняя организм от перегревания. И еще один пример: у аборигенов жарких пустынь высокий рост и тонкие икры - чтобы большая часть тела находилась подальше от раскаленной земли.Все это говорит о том, что приспособление к местным условиям (часто к одному или немногим факторам, например солнечной радиации) может вызвать заметные морфологические и физиологические различия между людьми. Таким путем эволюционно формировались основные наследственно обусловленные отличия между народами, обитающими в различных климато-географических условиях, и не только по росту или цвету кожи, но и по другим признакам (цвету волос и глаз; форме тела, черепа или носа; структуре волоса и его длине; усвояемости различных продуктов питания и др.). Параллельно, вследствие определенной пространственной изоляции, складывались свои языки и культура, т.е. возникли тесно сплоченные этнические группы, отличающиеся между собой по внешнему облику, образу жизни, языку, нравам, обычаям и верованиям. Географически разделенные “континентальные” группы человечества назвали расами, а наследственные признаки, отличающие их (в первую очередь цвет кожи), - расовыми.
За термином “раса” тянется длинный хвост негативных ассоциаций, связанных с представлением о биологической неравноценности разных народов. Но из всего сказанного выше очевидно, что их следует рассматривать как “экологические расы”, генетически отличающиеся лишь по признакам, обеспечивших лучшую адаптацию к соответствующим условиям среды, а в остальном сходных. В современном мире с развитой защитой от солнечной радиации и других факторов среды и при усиливающихся генных потоках между расами такие признаки переходят в разряд “нейтральных”. Они являют собой еще один тип наследственного разнообразия людей (полиморфизма), аналогичного полиморфизму групп крови, цвета волос и глаз, и т.п.
Распространенность наследственных патологий в разных этнических группах и географически далеких регионах также обусловлена эволюционными процессами. Многие наследственные заболевания возникают как “вредные” мутации - “поломки” функционально важных генов. Если хоть какие-то носители таких мутаций доживают до репродуктивного возраста, они передаются следующим поколениям. Сохранившаяся мутация распространяется сначала среди географически близких популяций, а затем, через миграции, - в более отдаленные места. Так, на основе чисто случайного появления мутаций, их диффузии в соседние популяции и локального отбора со временем возникают этнические и региональные различия по тем или иным наследственным патологиям. При этом специфические факторы среды могут либо усиливать, либо, наоборот, ослаблять эффект вредной мутации, т.е. распространенность того или иного заболевания может сдерживаться или усиливаться.
Важно подчеркнуть, что среда действует не только через отбор и эволюционное изменение генофонда вида в чреде поколений, но и прямо - через распространение новых идей, развитие технологий и проявление задатков. Так, технические инновации, начиная с древних времен (например, поддержание и использование огня; обработка орудий труда, новые материалы и пр.) и кончая современными нанотехнологиями, быстро распространяются по планете благодаря так называемому культурному наследованию, т.е. получению знаний и навыков от окружающих людей. Значит, говоря о человеке и его эволюции, мы должны понимать под средой не только ее физические свойства (температуру, влажность, освещенность и т.п.), но и интеллектуальную атмосферу, поступки окружающих, жизненные ориентиры и пр. Однако это уже иная тема, выходящая за пределы данного эссе.
Тем не менее с позиций культурного наследования многие бытующие представления о генетическом различии народов оказываются ложными. Например, в свое время был введен показатель IQ - коэффициент интеллекта. Проведенные исследования, казалось бы, ясно демонстрировали, что негры отличаются от европейцев не только цветом кожи, но и более низким IQ. Потом выяснилось, что у представителей желтой расы IQ выше, чем у белых, после чего исследования на эту тему приостановились. Стало ясно, что коэффициент IQ вообще необъективен как показатель интеллектуального развития. Его изобрели представители технической цивилизации, которые при составлении вопросов опирались на багаж знаний и навыков, приобретаемых в определенной социальной среде с первых лет жизни. Если бы африканские или полинезийские аборигены составили свой IQ-тест, они бы включили туда вопросы, отражающие их понимание природы, животных и человека. И по такому тесту многие из европейцев выглядели бы умственно отсталыми. Таким образом, прежде чем интерпретировать научные открытия с позиций превосходства одного народа над другим, следует понять суть этого открытия с позиций генетического и культурного наследования: именно их взаимодействие и обеспечивает уникальность каждого народа, каждой культуры и отдельной семьи.
Человечество изменяет среду, подстраивая ее под себя. Животные в окружающей их среде действуют избирательно и активно: перемещаются в места с достаточной пищей и более подходящим климатом, строят убежища, изобретают новые приемы охоты и защиты. Таким образом, среда обитания как бы тоже эволюционирует за счет ее направленного выбора и переустройства. Животные лучше приспосабливаются, если быстро меняют свое поведение. А для этого нужно то, что мы называем умом. Именно в переустройстве своей среды человек преуспел по сравнению с другими животными, в том числе приматами, что и обеспечило ему безусловное доминирование на планете.
Эволюция человека разумного за последние десятки тысяч лет была не просто эволюцией биологического вида как физической адаптацией к условиям жизни, но в первую очередь эволюцией мысли и вызванной ею эволюцией культуры. Человек для выживания пользовался не только своей физической силой и преимуществами группового образа жизни. Новые знания открывали новые возможности. Кочующие орды переходили от охоты и собирательства к одомашниванию животных и выращиванию растений, развивали средства передачи информации, находили новые материалы и технологии. Все это лучше обеспечивало людей пищей, делало их более защищенными и в конечном итоге увеличивало их численность.
Хотя человек - лишь один из видов приматов, т.е. попросту - обезьяна (с шимпанзе у нас совпадают 98-99% генома), но чрезвычайно умная, способная материализовать мысль, строить в голове модели и затем воплощать их технически. Благодаря этому человек меняет среду обитания намного активнее, чем другие животные, подстраивая ее под себя. Скажем, еще 30 тыс. лет назад люди занимались только охотой и собирательством, имели только каменные орудия и выживали, только находясь в хорошей физической форме. Сейчас мы ходим в магазины, живем в отапливаемых квартирах, используем разнообразную технику, лечимся эффективными препаратами. Но при этом многие не могут поднять свой вес и боятся темных ночей в лесу. Возникает вопрос: кто более приспособлен, мы или кроманьонский человек тысячи лет назад?
Несомненно, подчас изменения в окружающей среде обитания не во всем полезны для самого человека. Так, расширяя площадь обрабатываемых или отводимых под иные цели земель, мы уничтожаем леса и загрязняем реки, обрекая себя в будущем на нехватку зеленого ресурса и питьевой воды. Тем не менее следует рассматривать приспособленность человечества к среде, которая существует сегодня, и сравнивать ее с приспособленностью первобытного человека к условиям его жизни, существовавшим в его время. И тогда ответ на поставленный вопрос может быть только один: человечество сейчас более приспособлено, чем в доисторические и даже недавние времена! Действительно, мы изменили среду обитания в свою пользу настолько, что способны защитить себя от действия низких и высоких температур, произвести много пищевых продуктов и эффективно лечиться.
Можно услышать, что в качестве критерия благополучия следует оценивать “качество жизни” человека. Однако единого мнения по поводу того, что такое “качество жизни”, нет, и едва ли можно сказать, каково оно было 30 тыс. лет назад. Но мы точно знаем, что в далеком прошлом шансы на выживание у ребенка с каким-либо врожденным дефектом (например, с вывихом бедра или пороком сердца) были существенно ниже, чем у их здоровых сверстников. В отличие от древних времен, сегодня человеку не мешает выжить, скажем, неспособность быстро бегать: сейчас и в селе, и в городе существует множество профессий, для которых такое умение абсолютно не нужно, да к тому же имеются технические средства передвижения. Среди первобытных людей зрелости достигали не все, а до 30-40 лет доживали единицы, но совсем не потому, что малая продолжительность жизни была заложена в генах. Дикие звери, раны, недостаток пищи уносили многие жизни задолго до начала старения. В процессе технической эволюции, с улучшением условий жизни и развитием медицины уменьшалась детская смертность и увеличивалась доля людей, доживающих до зрелого возраста. И это тоже говорит о возрастании приспособленности человека как вида в измененной им среде.
Нередко также приходится слышать, что современный человек, выиграв в техническом совершенстве, физически, генетически проиграл и стал слабым. С этим можно согласиться, но с оговоркой: за исключением врожденных аномалий развития, эту “слабость” вызывают чаще всего не генетические причины, а лишь комфортные условия жизни, причем с самого младенчества. На долю нашего современника нечасто выпадают физические нагрузки, бывшие повседневными для первобытного человека; однако если такое случится, он, скорее всего, реализует “дремлющие” в его геноме физические возможности. Думается, что если бы кроманьонец схватился врукопашную с бойцом спецназа, то наш далекий предок вряд ли победил бы. Точно так же умение выжить в диких условиях определяется тем, насколько оно востребовано. Таежные охотники Сибири и кочевые жители Азии дают нам примеры такого умения. Да и многие из нас смогли бы, если бы мы и наши родители с младенчества росли в тех условиях - ведь генетически и по физическому потенциалу люди не так уж сильно отличаются друг от друга.
Исследования показывают, что генетические различия между всеми людьми на Земле (включая пигмеев Африки и аборигенов Америки) затрагивают лишь одну тысячную часть всего генома! На самом деле генетическое сходство между людьми еще выше - ведь большинство различий между ними приходится на “молчащие” участки ДНК и не затрагивает функционально важные гены. Да мы не очень-то сильно отличаемся по внешнему виду и от своего близкого эволюционного родственника - неандертальца, не говоря уже о кроманьонском человеке, от которого отсчитываем нашу ближайшую эволюционную историю.
Итак, человечество в целом как биологический вид удовлетворяет трем основным критериям увеличивающейся приспособленности: растет общая численность; расширяется географический ареал (встречается теперь во всех точках планеты и даже начинает выходить за ее пределы); увеличивается средняя продолжительность жизни. И человечество - это единый вид, состоящий из географически и этнически различающихся популяций с эволюционно малыми генетическими различиями между ними.
Глобальное изменение среды обитания и возможные последствия. В ходе изменений окружающей среды генофонд человечества должен меняться соответственно условиям. Теперь для жизни в современном обществе нужны такие физические, физиологические и психологические качества, какие не требовались нашим далеким предкам. Как бы мы ни уговаривали себя и других, что разные народы планеты будут жить в своих условиях, этого не будет. Сегодня генофонд человечества все более выравнивается: аборигенные народы Африки, Америки, Океании и Азии несут в себе следы смешения, начавшегося со времен великих географических открытий; а межэтнические генные потоки все усиливаются - население разных континентов перемешивается. Значит, даже те небольшие генетические различия между расами и другими этническими группами, что были вызваны эколого-географическими причинами, будут стираться. Кроме того, в жизнь всех народов властно вторгаются современные технологии. Если по романам Фенимора Купера мы знаем, что американские индейцы быстро освоили огнестрельное оружие, то сейчас в северных чумах или пещерах берберов наряду с примитивными орудиями можно увидеть мобильные телефоны и телевизоры, да и лечатся они современными средствами.
В конце 60-х годов XX в. возникло движение ведущих экологов мира - так называемый Римский клуб, который серьезно обеспокоился возможной экологической катастрофой, неизбежной, если человечество не прекратит экстенсивное техническое развитие. Сигналы катастрофы, на которые мы сейчас все меньше обращаем внимания, показались тогда столь серьезными, что в 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоялось совещание ООН, где собрались главы 180 государств, чтобы обсудить два возможных пути развития мировой экономики. Один путь, экономически и технически апробированный столетиями буржуазного и капиталистического развития, - так называемое поддерживаемое развитие (в неточном переводе именуемое устойчивым развитием), т.е. глобализация экономики, усиление рыночных механизмов. Другой, который предлагали ведущие экологи мира, основан на концепции достаточности, равенства и качества жизни. Однако способов реализации этой концепции, кроме не оправдавшего себя социалистического пути развития *, не нашли.
* Автор, подобно многим другим современным российским деятелям, "не замечает" успешно идущей по социалистическому пути Китайской Народной Республики - V.V.Выбран был первый путь. Правда, он не решил поставленных экологических задач и сейчас оказался еще дальше от проблем голода и болезней в Азии и Африке. Но раз человечество продолжает идти по этому пути, то среда обитания будет и дальше изменяться в сторону, диктуемую крупными компаниями, сильными странами и сиюминутными выгодами. Отсюда - множество перекосов в устройстве стран и обществ. Не касаясь социальных, экономических и религиозных аспектов таких перекосов, посмотрим на биологические изменения, возможные в ближайшие поколения в таком глобальном мире.Во-первых, генетически модифицированные организмы, даже самые вредные из них, но экономически более конкурентоспособные и проталкиваемые на рынки мира крупнейшими компаниями, вытеснят естественные сорта и породы. Наши потомки уже в ближайшие десятилетия станут есть пищу, к которой еще нет биологической адаптации. Что-то пройдет спокойно, а что-то нет - могут появиться новые заболевания, усилятся аллергии. Более того, вырвавшиеся из-под контроля искусственные генные конструкции могут изменить не только растительный и животный мир вокруг, но и нашу кишечную микрофлору и реакции иммунной системы. Развивающаяся медицина будет противостоять этому, и мы будем принимать все больше лекарств и поддерживающих препаратов.
Во-вторых, часто можно слышать, что численность людей возрастает, и из-за перенаселенности начнутся стрессы. Но главное, что мы еще не осознаем, - так это то, что люди станут жить в Интернете и окажутся под давлением возрастающего потока информации. Изменятся ценности и критерии полезности человека для общества и соответственно оплата труда. Вот это действительно стресс, поскольку с такой ситуацией люди раньше не сталкивались и у большинства нет к ней адаптации. Выжить и приспособиться смогут только индивиды с определенным типом нервной системы и способностями к усвоению и переработке огромного объема информации.
В-третьих, в обязательном порядке пройдет генетическая паспортизация людей. С ней, помимо пользы, появятся свои минусы. Усилятся система контроля за людьми и их зависимость от государства. Доступность информации о ДНК каждого приведет к новым видам индивидуальных и государственных преступлений.
В-четвертых, будет отработана технология клонирования человека. Без нашего согласия могут появиться наши копии, а с ними - новые этические и юридические проблемы. Станет доступным искусственное прерывание беременности в зависимости от генотипа плода, что избавит человечество от рождения детей с заведомо трудноизлечимыми болезнями, но породит новый вид дискриминации.
В-пятых, успехи медицины и улучшение условий жизни заметно увеличат продолжительность жизни. Но человеческий организм эволюционно сконструирован так, чтобы обеспечить нормальную жизнедеятельность лишь в течение репродуктивного возраста. Жизнь человека, как и любого другого живого существа, подобна ракете-носителю: она эволюционно отлажена так, чтобы успешно функционировать до отделения очередной ступени, а дальнейшая ее судьба разработчика не волнует. А значит, пожилой человек будущего - это искусственная инженерная конструкция, поддерживающая работу разлаживающихся с возрастом частей тела и обеспечивающая деятельность творца человеческой цивилизации - головного мозга, точнее, его основного продукта - мысли.
С позиций сегодняшних представлений, обрисованная перспектива - не из приятных. Однако думается, что 30 тыс. лет назад нашего предка кроманьонца стошнило бы при мысли о той жизни, какую мы ведем сейчас. Как следует из всей эволюционной предыстории Homo sapiens, человечество как биологический вид будет и далее процветать вопреки такому изменению среды, а скорее всего - именно благодаря ему. Возрастет численность человечества, и оно продолжит пространственную экспансию - вплоть до освоения космоса. В то же время появятся иные требования к организму, в том числе к иммунной системе, адаптация к гравитационным перегрузкам, устойчивость психики и пр. Внешне все еще мало отличаясь от бедного эволюционного родственниканеандертальца, но будучи уже в чем-то другим, человек станет космической силой, переустраивая Землю и осваивая околоземные и все более и более дальние миры и все глубже открывая суть своего “Я”.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проект 04-04-48639.
