Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №5

Расшифровка прошлого

Юрий Ильин

"Чудища" из прошлого, которого человечество не может помнить, для большинства людей не являют собой ничего более картинок в школьных учебниках, констатации факта, что да, были и такие твари на Земле, но теперь их нет. И может, хорошо, что нет: едва ли благочинного обывателя порадовало бы соседство с тиранозаврами, — даже на одной планете.

Какими были вымершие животные, и почему они погибли? Кроме динозавров, которые исчезли задолго до появления человечества, были существа, сосуществовавшие с людьми. Что случилось с мамонтами или, к примеру, нашими собственными непонятными родственниками — неандертальцами? Действительно ли они оказались тупиковой ветвью, или мы соседствуем с их прямыми или не очень потомка-

Над расшифровкой геномов шерстистых мамонтов и неандертальцев учёные кропотливо работают и даже добились некоторых результатов. А вот с динозаврами… В обозримом будущем материализации "Парка Юрского периода" можно не ждать. Хотя…

Эластичные ткани

Ранней весной 2005 года палеонтологи из Университета Северной Каролины наделали шуму известием, что им удалось извлечь из окаменелых, казалось бы, костей тиранозавра, фрагменты эластичных тканей.

Палеонтолог Мэри Швайцер и её коллеги с помощью специального состава, растворяющего содержащие кальций структуры, выделили фрагменты мягкой, гибкой структуры, напоминающей кровеносные сосуды. Мало того, их строение чрезвычайно сильно (просто-таки до идентичности) напоминало кровеносные сосуды современных страусов, что в очередной раз доказывает высокую степень родства современных птиц с древними ящерами.

Спустя несколько месяцев та же команда палеонтологов сообщила о ещё более интересной подробности. Оказалось, что те самые недоокаменелые останки принадлежали молодой самке тиранозавра, погибшей в период вызревания яиц.

По мнению исследователей, та эластичная ткань представляла собой тонкий слой так называемой медуллярной ткани — пронизанной сосудами костной ткани, который встречается в полых костях ног у самок современных птиц в период овуляции. Когда последнее вызревшее яйцо отложено, она полностью рассасывается в организме.

По словам Мэри Швайцер, медуллярная ткань, извлечённая из окаменелых останков тиранозавра, и фрагменты такой ткани у современных страусов оказались "практически идентичными по структуре, расположению и даже цвету". Это, вероятно, отчасти отвечает на вопрос, кто сегодня на самом деле является ближайшими родственниками динозавров.

Когда стало известно об извлечении эластичной ткани, естественно встал вопрос: уцелели ли в ней белки? Удастся ли их извлечь? Если это произойдёт, то можно получить целую ДНК тиранозавра?

Похоже, что сделать это, увы, пока не удалось. По крайней мере, никаких новостей на этот счёт с прошлого года не поступало. И, скорее всего, это вообще невозможно. Вероятность обнаружить ткани, где белки не замещены минералами после миллионов лет лежания в земле, стремится к нулю.

А вот с шерстистым мамонтом всё обещало быть намного интереснее…

Дело о мамонте

В 1986 году на Чукотке из вечной мерзлоты выкопали неплохо сохранившиеся останки шерстистого мамонта. Радиоуглеродный анализ показал, что им приблизительно 33 тысячи лет.

В начале февраля 2006 года международная группа генетиков во главе с профессором Евгением Рогаевым объявила, что им удалось полностью расшифровать митохондриальную ДНК шерстистого мамонта, основываясь как раз на том материале, который был извлечён ещё двадцать лет назад на Чукотке.

Несколькими месяцами ранее немецкие генетики отрапортовали о том, что они смогли расшифровать фрагменты митохондриальной ДНК мамонта. Учёные использо вали крошечный образец мамонтовой кости (массой всего 200 мг) из кладбища мамонтов у реки Бёрёлёх в Якутии. Им удалось извлечь, расшифровать и затем объединить 23 фрагмента митохондриальной ДНК мамонта.

Расшифровать фрагменты митохондриальной ДНК удавалось и ранее, но реконструировать всю последовательность длиной 16 842 нуклеотидов — секвенсировать, удалось только профессору Рогаеву.

С помощью митохондриальной ДНК клонировать живое существо невозможно, а вот для эволюционных реконструкций она оказывается как нельзя кстати: митохондриальная ДНК передается только по материнской линии и не рекомбинирует, то есть отцовские гены не перемешиваются с материнскими.

Благодаря расшифровке удалось установить, что популяция мамонтов, распространившаяся по всей Сибири, была в генетическом плане очень однородна. Рогаев и его коллеги также пришли к выводу, что генетически сибирские мамонты наиболее близки к индийским слонам, — хотя и отличаются от них довольно существенно. Общим предком был африканский слон, а разделение последующих ветвей произошло, по мнению команды Рогаева, где-то около 4 миллионов лет назад. Его немецкие коллеги называли несколько иной срок — 5,5 миллионов лет назад.

Между тем, из останков мамонтов удалось извлечь не только митохондриальную, но и ядерную ДНК. Её расшифровкой активно занимались Хендрик Пойнар и Рос Макфи — сотрудники Центра изучения ДНК древних животных при Университете Макмастера в Гамильтоне (штат Онтарио, США) и Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. С помощью системы Genome Sequencer 20 System они секвенсировали 28 миллионов базовых пар из фрагментов ДНК, содержавшихся в одном грамме костной ткани мамонта.

Когда полученные результаты сравнили с 13 миллионами базовых пар генома африканского слона, выяснилось, что совпадает около 98,55 % генома. Это лишний раз подтверждает, что разделение видов случилось приблизительно 5 миллионов лет назад.

В октябре уже этого года Пойнар сообщил на собрании Общества палеонтологии позвоночных в Оттаве, что его соратникам удалось провести несколько дополнительных сеансов анализа с использованием Genome Sequencer 20 и проанализировать ещё 20 миллионов базовых пар.

В теории, результаты этого проекта должны были бы позволить клонировать мамонта и воскресить сгинувший биологический вид. Однако недавно стало известно, что у проекта банально не хватает средств на "продолжение банкета". Для того чтобы оплатить дальнейшую работу на Genome Sequencer 20 им срочно требуются 500 тысяч долларов, которых у учёных нет.

Неандертальцы у ворот?

Школьные учебники биологии гласят, что на сегодняшний день Землю населяет один вид Человека разумного. Сколь бы сильно ни отличались друг от друга внешне представители разных рас, все шесть с лишним миллиардов людей, населяющих планету, относятся к одному и тому же биологическому виду, и генетическое разнообразие оказывается меньшим, чем у разных популяций шимпанзе, населяющих один только Африканский континент. По мнению генетиков, это означает, что около 70 тысяч лет назад общая численность представителей Homo sapiens составляла не более 2000 "голов".

В те времена вид Homo sapiens был ещё не единственным представителем рода Homo. На сегодняшний день главными "конкурентами" считают неандертальцев — Homo neanderthalis. Они соседствовали с Человеком разумным, но полностью исчезли с лица Земли 24–33 тысяч лет назад.

Причины их исчезновения, как и в случае с мамонтами, неизвестны, хотя на этот счёт есть немало гипотез. Одна из гипотез состоит в том, что Homo sapiens оказались более приспособленными к окружающей среде, более способными к разделению труда, и, наконец, производили более эффективный инструментарий и оружие. В итоге люди выжили неандертальцев из пригодных для проживания мест. Согласно другой известной гипотезе, неандертальцы и люди просто слились в один вид.

Генетически Homo neanderthalis и Homo sapiens идентичны примерно на 99,95 %, указывает Эдвард Рубин, сотрудник Объединённого института генетических исследований при Министерстве энергетики США, возглавляющий один из проектов по расшифровке фрагментов ДНК неандертальца.

Сходство, казалось бы, колоссальное, однако, например, и с шимпанзе у нас весьма много общего: 98 с лишним процентов одинаковых генов. Все особенности Человека разумного заключаются в той самой "крошечной разнице".

Полпроцента разницы — это, по всей видимости, куда как существенно. По словам Рубина, никаких признаков того, что в последние примерно 30–40 тысяч лет имело место межвидовое скрещивание, сколько-нибудь повлиявшее на генофонд Homo sapiens или Homo neanderthalis, увидеть пока не удаётся. "Мы не исключаем этого, но признаков скрещивания не видим", — говорит он.

Коллега Рубина, Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка — один из первых в мире исследователей, занимавшихся расшифровкой ДНК неандертальцев, согласен с тем, что неандертальцы и Homo sapiens друг с другом не скрещивались. Паабо и его сотрудники используют для расшифровки ДНК неандертальцев примерно такой же аппарат, как тот, что использовали Хендрик Пойнар и его коллеги для секвенсирования ДНК мамонта. Через два года они рассчитывают полностью отследить геном неандертальца.

Учёных интересует, что именно сделало нас "людьми разумными"? И хотя все отдают себе отчёт в том, что со всей степенью точности восстановить последовательность исторических событий не удастся, само понимание, какие именно гены и когда изменились, и что могло стать причиной их изменения, позволит человечеству, наконец, более-менее точно установить собственное происхождение. По крайней мере, биологическое.

Пока тайна не разгадана. И если даже это произойдёт, возникают некоторые вопросы, как это может повлиять на самосознание человечества, и повлияет ли вообще. Ведь, в общем и целом, западный мир более-менее свыкся с тем, что "человек произошёл от обезьяны", даром, что ничего такого Дарвин, в сущности, и не говорил, а лишь только называл обезьяну нашим ближайшим родичем… В то же время растёт число тех, кто гневливо потрясая хоругвями, громогласно вопрошает у окружающих, что им больше по душе, быть "потомками обезьяны" или "образом и подобием божьим". И хотя речь, в сущности, совсем о другом, определение тех самых генов, которым мы обязаны наличием у нас разума, так уж ли оно обрадует кого-то, кроме самих учёных?

Неандертальцы снова выйдут на мамонтов?

Дмитрий Шабанов

Главной идеей Николая Федорова, одного из основателей русского космизма, была патрификация — "воскрешение отцов" (умерших поколений людей). Федоров не знал, как естественные науки смогут решить эту задачу, но не сомневался, что они что-то придумают. Благодаря научному чуду, человечество выполнит свое предназначение, и Бог воплотится в нем. Не надо иронизировать над Федоровым — им двигало острое ощущение несправедливости того, что со смертью человека уходит целый мир.

В начале XXI века идеи наподобие федоровских реализуются синтетической геномикой, которая достигла определенных промежуточных успехов. Конечно, пока энтузиастов воскрешения интересуют не конкретные люди, а целые виды. Когда-то распространенная вера, что сущность личности человека исчерпывается его генотипом, теперь стала чем-то вроде веры в плоскую Землю. Увы, представления о том, что сущность вида можно выразить на языке четырех букв генетического алфавита, пока вполне жизнеспособны (хотя имеют столь же ненадежные научные основания).

Каковы же нынешние успехи синтетической геномики? Недавно исследовательский центр Крейга Вентера ["КТ" уже упоминала этого мультимиллионера, одного из лидеров расшифровки генома человека (в значительной части — своего собственного): "Трудно быть богом" ("КТ" #599–600)] сообщил о пересадке бактериального генома. Речь идет о двух видах [Надо понимать, что слово "вид" используется здесь достаточно условно. По крайней мере, вид у микоплазм — совсем не то, что, к примеру, вид у млекопитающих] микоплазм — одних из самых простых клеточных организмов, известных науке. Геном Mycoplasma mycoid.es (возбудителя пневмонии коров) был перенесен в культуру клеток бактерии Mycoplasma capricolum (вызывающей полиартрит у коз). Через некоторое время в этой культуре появлялись клетки вида-донора. Вероятно, микоплазма поглощала чужую хромосому (у этих бактерий нет клеточной стенки), а затем делилась и передавала ее одной из дочерних клеток. Следующий запланированный шаг — пересадка искусственной хромосомы, которую Вентер приравнивает к созданию искусственной жизни.

Что получается с бактериями, получится и с млекопитающими? Специалисты из Института Макса Планка в Лейпциге описали, какие именно нарушения происходят в ископаемой ДНК — например, ДНК неандертальца. Зная правила изменения генетического текста, можно будет определить его исходный вид. Например, детальное сравнение наследственной информации Homo neandertalensis и Homo sapiens должно помочь определить те белки, с изменением которых связано наше эволюционное становление. Это может быть важно, например, для медицины — можно создать управляющие этими белками лекарства.

Лекарства лекарствами, но энтузиасты и в Европе, и в Америке увидели в этой ситуации шанс на восстановление недавно вымерших видов. Соберем полные геномы мамонтов и неандертальцев, поместим их в яйцеклетки слона и современного человека (соответственно), и, глядишь, воскрешенные неандертальцы снова смогут охотиться на воскрешенных мамонтов! Дает ли перестановка геномов бактерий шанс на такую перспективу?

Большинству из грамотных и культурных людей (а все прочие вообще не заморачиваются подобными вопросами) кажется, что механизмы развития должны быть в главных чертах общими для всех организмов, от бактерий до млекопитающих. Мифология синтетической теории эволюции предусматривает, что эволюция началась со случайного возникновения механизма наследственности, в котором случайные ошибки матричного копирования обеспечивают изменчивость, достаточную для того, чтобы из бактерий появились секвойи, киты и люди. Но погодите, эволюция ведь — способ выработки адаптаций (приспособлений), приведения индивидуального развития в соответствие с возможностями, предоставляемыми внешней средой. В соревновании за жизнь выигрывали те группы, которые вырабатывали требуемые адаптации быстрее. С ходом времени количество взаимосвязей между геномом и клеткой в целом стремительно росло. Клетка "училась" управлять своим геномом, одной из своих многих подсистем. Наследственная информация — не причина и не квинтэссенция клетки, а один из ее инструментов для приспособления к среде!

Эволюция эволюции привела к тому, что индивидуальное и историческое развитие бактерий и людей существенно отличается. Сегодня нет никаких надежд повторить на мамонтах или неандертальцах результат, полученный на микоплазмах. Бактерия — молекулярный робот, а в наших клетках количество взаимосвязей между элементами несоизмеримо выше. Чтобы клонировать упомянутые виды, нужны не их геномы, а их живые клетки, которые неоткуда взять [Хотя на сегодняшнем уровне развития биологи не смогли бы сладить даже с живой клеткой — клонирование млекопитающих продолжает сталкиваться с серьезными проблемами].

Появится ли когда-то такая возможность? Помните классический пример ошибочности заявлений об ограниченности науки? В качестве примера фундаментально недоступного знания Огюст Конт назвал химический состав звезд. Прошло не так много времени, и был открыт спектральный анализ. Завтра сообщат о фундаментальном прорыве в изучении регуляции онтогенеза? Я первый этому порадуюсь: мне будет интересно. Впрочем, надежды на такой прорыв у меня мало, ведь сложность рассматриваемых процессов многократно превосходит сложность любых задач, когда бы то ни было решенных человечеством. Оно решит их не сейчас, а позже? Когда? Путь, который нужно пройти, очень долог. Просуществует ли требуемое время само человечество, будет ли оно практиковать фундаментальные научные исследования?

И подумайте, какие сложности вызовет воскрешение неандертальцев. Как решить: надо будет их содержать в зоопарках или они будут получать паспорта и водительские удостоверения?

Без комментариев.

Поход за разумом

Елена Наймарк

В конце XIX века человечество взволнованно обсуждало, действительно ли предок Его Величества Человека — презренная обезьяна. Одним для смиренного признания животных прародителей оказалось достаточно стройной логики Дарвина. Другим требовалось что-то более осязаемое, нежели логика и косвенные доводы.

В 1893 году голландский антрополог Дюбуа нашел на острове Ява череп, сочетающий в себе обезьяньи и человеческие черты. Его обладателя так и назвали питекантропом, то есть "обезьяночеловеком", а много позже все-таки причислили к человеческому роду под именем "человек прямоходящий". Вскоре в Германии были найдены неандертальцы, а во Франции — кроманьонцы. В 1925 году Раймонд Дарт откопал в Южной Африке древнейшие останки обезьяноподобного существа с маленькой черепной коробкой, ходившего на двух ногах и имевшего человеческие зубы. Это существо получило имя австралопитек — "южная обезьяна". Спустя треть века Льюис и Мэри Лики в ущелье Олдувай (Танзания) обнаружили останки двуногого существа, изготовлявшего примитивные каменные орудия из речной гальки, и назвали его Homo habilis, то есть человек умелый.

Таким образом, необходимые звенья цепи превращений обезьяны в человека были собраны. Дотошные любители фактических подтверждений были удовлетворены. Все выстроилось в простую линию: человекообразные обезьяны спустились с деревьев на землю и стали двуногими австралопитеками. Из-за прямохождения у древних гоминид освободились руки, что привело к эволюции руки и увеличению мозга — и вот появился "человек умелый". Он, в свою очередь, эволюционировал, совершенствуя навыки ручной работы и структуру мозга, и мало-помалу превратился в "человека прямоходящего". Дальнейшая его эволюция привела к образованию охотника-неандертальца и через него человека разумного. (Поначалу неандертальцев считали предками Homo sapiens, но вскоре их сочли тупиковой ветвью эволюции Homo.) Человек постепенно становился на ноги и выпрямлялся, умнел и потихоньку учился разговаривать — все в рамках теории естественного отбора и неторопливого накопления полезных признаков. За столетний период изучения сформировалось совершено определенное представление, кого называть человеком, то есть относить к роду Homo. По словам Льюиса Лики, человек — это двуногое прямоходящее существо с объемом черепа не меньше 600 см³. Иными словами, австралопитеков с когортой их обезьяньих предков оставляем за чертой Homo, а все, что появилось после австралопитеков, причисляем к людям. Почти все новые находки, кроме черепа человека с озера Рудольф (Homo rudolfensis), попавшие к ученым в течение XX века, хорошо укладывались и в теорию постепенного превращения обезьяны в человека, так что это определение человека было вполне оправдано. Соответствие теории и фактов было до того успокаивающим, что недоверчивое отношение к эволюционному превращению обезьян в людей считалось либо невежеством, либо социальным эпатажем.

Лавка древностей

В 1974 году антрополог Джохансон откопал в Эфиопии остатки австралопитека, точнее, австралопитечки, которая жила около 3 млн. лет назад, то есть раньше, чем все ее известные сородичи. Именно эта древняя дама, названная Люси, была признана тогда нашей древнейшей праматерью. Через двадцать лет (1995) в Кении Мив Лики обнаружила еще более древних австралопитеков, возрастом 4 млн. лет.

Ни находка Люси, ни обнаружение ее предков не нарушили линейной человеческой истории, только "удревнили" ее корни.

Но вот в конце XX века появились сообщения о двух новых видах австралопитеков — Australopithecus garhi и А. bahrelghazali, которые жили около 2,5 млн. лет назад — одновременно с другими видами австралопитеков. Теперь уже невозможно было выстроить линейную цепочку от самого древнего и примитивного австралопитека к "самому двуногому и рукастому" человеку. Ведь не меньше четырех видов древних гоминид претендовали на роль предков человека умелого. Все запуталось.

Еще большую путаницу внесли находки нескольких фрагментов костей, извлеченные на свет божий тремя годами позже все тем же кланом Лики. Древние кости лежали в слоях вулканического пепла возрастом 3,5 млн. лет. Принадлежали они человекоподобному существу, ходившему на двух конечностях, с небольшой черепной коробкой, но плоским лицом и мелкими зубами. По всем признакам это был не австралопитек, но и не Homo. Тогда кто же он и какое отношение имеет к превращению обезьяны в человека? Лики назвали новоявленного члена человеческой семьи кениантропом плосколицым, подыскав ему среди ранее известных загадочных черепов близкого потомка — Homo rudolfensis. Кениантроп по ряду признаков больше походил на представителей рода Homo, чем австралопитеки. Перед антропологами встал вопрос, с каким родом следует соотносить кениантропа и от кого вести род Homo: от австралопитеков или кениантропов? Если непосредственными предками человеческого рода считать кениантропов, то его прямым потомком будет Homo rudolfensis; тогда в стороне от дел останутся человек умелый и поздние австралопитеки, от которых раньше тянули линию людей. Если же оставить предками человека австралопитеков, то куда девать ветвь кениантропов?

Пока ученые гадали, какие перестановки сделать в эволюционном ряду древних гоминид, Мартин Пикфорд отправился в Кению за новым материалом. И вот среди холмов Туджен в 2000 году экспедиция обнаруживает остатки нового, доселе неизвестного представителя гоминид. По характерным особенностям скелета ученые установили, что он обладал небольшим мозгом, но вполне человеческими зубами и довольно уверенно ходил на двух ногах. По этим признакам существо следовало бы отнести к непосредственным предкам Homo. Но возраст этих существ составлял 6 млн. лет! Они жили на 2 млн. лет раньше австралопитеков и на 2,5 млн. лет раньше кениантропа! Orrorin tugenensis — такое ученое название получило это существо, а публика дала ему пышное прозвище — "Millennium Man" — человек тысячелетия.

В том же году появились сообщения еще об одном представителе гоминид — ардипитеке кадабба, найденном международной антропологической командой в Эфиопии, в слоях с датировками 5,8–5,7 млн. лет, то есть чуть моложе оррорина. Его имя говорит само за себя: "кадабба" на местном афарском языке означает "основатель рода". Как и оррорин, кадабба обитал в лесистой местности, но ходил на двух ногах, и клыки у него были маленькие, не обезьяньи.

Вскоре на юге Сахары, в пустыне Дьюраб, был найден еще один древнейший прачеловек — сахелантроп. Превосходно сохранившийся череп одной особи и фрагментарные остатки еще пяти особей позволили воспроизвести облик сахелантропа: относительно плоское лицо, маленькая черепная коробка объемом не больше 350 см³, вытянутая в затылочной части наподобие обезьяньей, и вместе с тем непохожие на обезьяньи слабые клыки. Он жил около большого озера, бродил по его берегам на двух ногах. Это самый древний из известных гоминид, живший 6–7 млн. лет назад. Слава открытия древнейшего прародителя разделилась по крупицам: сахелантропа описала целая международная команда из 38 ученых. И правильно: пусть древнейший человек принадлежит всему человечеству.

Последняя сенсационная антропологическая находка — человек с острова Флорес. На этом маленьком островке на востоке Индонезии ученые обнаружили прекрасно сохранившиеся кости крошечного существа, ростом с пятилетнего ребенка, однако по всем анатомическим признакам вполне взрослого. Телосложением он напоминал уменьшенных питекантропов с объемом мозга около 380 см³, без шерстистого покрова и с плоским лицом, на котором выступали вперед челюсти с крупными зубами. Он пользовался отнюдь не примитивными каменными орудиями и охотился на местных карликовых слонов стегодонов. Эти люди, названные Homo floresiensis, но немедленно получившие кличку "хоббиты", жили 38–18 тысяч лет назад. Получается, что они были современниками и неандертальцев, и кроманьонцев… Предполагается, что 850 тысяч лет назад одна из ветвей "человека прямоходящего" — питекантропа — во время миграции в Азию попала на остров. После этого их эволюция шла изолированно, что привело к появлению мелкого островного вида. Для многих островных видов самых разных животных и растений характерны более мелкие размеры, чем у их континентальных прародителей. Правда, находятся и скептики, утверждающие, что остатки "хоббитов" принадлежат уродливым или больным особям сапиенсов. Дабы установить истину, ученые продолжают раскопки в ожидании нового материала.

Согласно данным молекулярной биологии, линии людей и человекообразных обезьян разошлись около 6–6,5 млн. лет назад. Датировки находок сахелантропа, оррорина и кадаббы лежат совсем близко от этого узла. Выходит, что многие человеческие признаки: двуногость, прямохождение, мелкие зубы, плоское лицо — появились в эволюционной ветви гоминид почти сразу после размежевания с обезьянами. И никакого постепенного превращения обезьяны в человека не было. Были существа, получившие в дар от эволюции по кусочку от этого человеческого пирога. И дальше они уже развивались обособленно, кто как мог.

Нужно заметить, что эволюция различных групп животных и растений, к которым эволюционисты, да и широкая общественность относятся не так трепетно, как к гоминидам, отнюдь не линейна. В начале развития каждой крупной группы животных и растений появляются представители с различными наборами примитивных и продвинутых признаков. Признаки перемешиваются почти случайным образом: ранний представитель группы может получить совершенный ротовой аппарат и малопригодные ноги или глаза. А рядом с ним часто обнаруживается и такой, который обладает совершенными глазами, а пережевывать пищу умеет плохо и передвигается наподобие древнего червя. Такая картина ученых не удивляет: это скорее правило, чем исключение. Другое дело, что мозаика признаков пока не имеет внятного научного объяснения. Судя по новейшим находкам, и человеческую историю не миновал этот необъяснимый эволюционный рок мозаики признаков.

Так или иначе, мы теперь знаем, что превращение обезьяны в человека вовсе не было прямым и постепенным, и кандидатов в человеческие предки оказалось много. На заре человеческой истории целый букет различных видов гоминид начал эволюционный поход к современному разуму. Подробности этого похода нам пока неизвестны — известны только его многочисленные и разномастные участники.

Первые пешеходы

Человек, чтобы распрощаться с животным прошлым, должен был подняться во весь рост. То есть встать на ноги. Сразу же возникают три вопроса: скептика — "а точно ли?", лентяя — "а зачем?" и инженера — "а как?". И антрополог вынужден изворачиваться, чтобы на них ответить.

Скептиков, не веривших, что древние люди ходили на двух ногах, а не опирались на передние конечности и не висели на деревьях, убедить было проще всего. Тут в арсенале антрополога полно фактов. В 1976 году Мэри Лики обнаружила на окаменевшем вулканическом пепле отпечатки ног. Возраст слоя с пеплом — около 3,5 млн. лет, то есть по этому месту в то давнее время бродил на двух ногах австралопитек. А следы-то были вполне человеческие — с пятками и пальцами ног. На некоторых следах видно, что большие пальцы прилегают к остальным, а не противопоставлены им, а это уже, несомненно, признак человеческий, а не обезьяний. Да и походка у того австралопитека была вполне человеческая: он ступал на пятку, потом переносил тяжесть на плюсну и отталкивался пальца-

Помимо прямых доказательств — цепочки следов — есть и ряд надежных анатомических признаков прямохождения. Это строение костей ступни и щиколотки, строение шейки бедра, костей таза. По костям одного лишь мизинца ученые способны заключить, как передвигался его обладатель. Также хорошо увязывается с прямохождением положение затылочного отверстия в черепе. Оно показывает, вертикально или под углом находилась голова к оси тела, а значит, определяется и наиболее характерная поза. Кроме того, о прямохождении судят по местам прикрепления шейных мышц и мышц плеча. Иными словами, признаков таких много, и необязательно иметь фотографический портрет предка, чтобы восстановить его облик. Для этого достаточно найти небольшой набор его костей. Поэтому в конце XX века, когда у Человека разумного объявилось множество новых предков, не составило труда выяснить, как они двигались.

От сахелантропа (6–6,5 млн. лет) нашли целый череп и несколько фрагментов скелета. О его двуногости судят по положению затылочного гребня. К этому гребню крепились мышцы, поддерживающие голову в нужной позиции.

От оррорина (6 млн.) сохранилось бедро. Как говорят специалисты, его строение "не исключает возможность бипедализма" (то есть двуногости), но, к сожалению, и не доказывает его строго.

Ардипитек кадабба (5,2–5,8 млн.) предоставил исследователям челюсть с зубами, несколько фрагментов костей рук и ног и палец ноги. В данном случае даже одного пальца достаточно, чтобы признать кадабба двуногим. Вдобавок кости его конечностей очень похожи на кости Люси. А уж про эту древнюю даму, от которой остался почти целый скелет, известно досконально — она ходила на своих двоих.

От близкого вида Ардипитек рамидус (4,4 млн.) сначала нашли только куски черепа и челюсти, но потом откопали еще несколько костей, включая и плечевую. Она, очевидно, не несла нагрузки, то есть не использовалась при ходьбе. Да и затылочное отверстие черепа сдвинуто вперед.

Недавняя находка в Эфиопии явила человечеству нашего предка, жившего около 4 млн. лет назад. Руководитель раскопок Джохансон Хайле-Сайласси пока не берется судить, к какому роду причислить находку, но общий облик этого прачеловека восстанавливается без труда. Он завещал науке скелет исключительной сохранности, так что имеется возможность досконально изучить анатомию и эволюцию прямохождения древних людей. Кстати, ученые надеются, что столь полная информация поможет ответить на вопрос инженера — "как?". Как двигался человек и как должны были измениться конструкция суставов и перераспределиться нагрузки?

При исследовании этого прачеловека открылась любопытная деталь, связанная с эволюцией прямохождения. Оказалось, что он имел весьма длинные ноги, значит, был способен быстро ходить и бегать. У австралопитечки Люси, жившей на полмиллиона лет позже, ноги заметно короче. Но ведь в ходе эволюции ноги у человека не укорачиваются, а удлиняются! Как же вышло, что у более древнего представителя гоминид ноги длиннее, чем у более позднего? Этот факт удивляет тех ученых, которые все еще пытаются уложить эволюцию гоминид в прокрустово ложе направленных и постепенных изменений. Если же помнить о возможности мозаичного распределения признаков, то ничего сверхъестественного в длинных ногах древнейшего человека нет.

Итак, антропологи доказали, что даже самые древние представители гоминид предпочитали ходить на двух ногах. Теперь предстояло ответить лентяям: а зачем людям было вставать на ноги?

До недавних находок ответ представлялся простым. Обезьяны спустились с деревьев для того, чтобы осваивать саванну. По плоской саванне быстрее бегать на двух конечностях. Именно бегать, а не ходить, так как двуногие получают преимущество в скорости только при беге, но не при ходьбе. Не случайно самые быстрые динозавры оторвали передние лапы от земли, да и некоторые современные ящерицы спасаются бегством на двух конечностях. (Правда, у тех и у других важную роль в технике бега играет длинный хвост, которого с самого начала были лишены человекообразные.) А обезьяны были к тому же предрасположены к двуногости: у них ноги и руки выполняют разные функции и по-разному иннервируются. Для принятия этой простой гипотезы нужно было совсем немного: показать, что древнейшие двуногие жили в саванне. Но факты оказались несговорчивыми.

Так, останки ардипитека и оррорина соседствуют с ископаемой лесной растительностью. Значит, эти люди жили в лесу, а вовсе не в саванне. А если вокруг был обезьяний древесный рай, то зачем оррорину ходить на двух ногах? Получалось, что древнейший предок спустился с деревьев вовсе не затем, чтобы побегать по безлесным саваннам.

В связи с этим была выдвинута гипотеза, что двуногость могла поначалу сформироваться как приспособление для плавания и передвижения в воде. Например, шимпанзе, самый близкий к человеку примат, находясь в воде, стоит и передвигается на двух ногах 90 % времени и только 10 % опирается на руки. Сторонники "водной гипотезы" происхождения двуногости приводят и другие аргументы. У Люси оказался необычно плоский таз и особенный бедренный сустав. Он устроен так, что ноги лучше двигались не вперед-назад, а в стороны, то есть Люси и ходила враскорячку, и бегать быстро не могла. С такими особенностями удобнее плавать, чем ходить. Кроме того, самый древний человек сахелантроп жил на берегу большого озера и питался моллюсками и рыбой. И вообще в человеческом мозгу много незаменимых жирных кислот (организм может получить их только с пищей, а сам синтезировать не способен), которые ближе всего по составу к рыбьим или содержащимся в теле моллюсков. Чтобы развить мозг и поумнеть, древний человек должен был поедать водяную живность в большом количестве. Оставим ученым судить о весомости этих аргументов.

Другие специалисты доказывали, что человек перестал висеть на ветках и начал карабкаться по стволам (оррорин имеет явные признаки подобного "ствололаза"). Третьи защищают идею об изначальном передвижении на двух ногах при вспомогательной опоре на костяшки пальцев рук. Так могли передвигаться, например, лесные аутсайдеры — те, кого конкуренция заставила искать новое место под солнцем, будь оно в лесу, на берегу озера или в саванне.

Гипотез много, общепринятой — ни одной. Но разнообразие мнений не должно смущать — оно указывает лишь на то, что у науки пока нет удовлетворительного представления об эволюции прямохождения.

На древней кухне

С появлением новых молекулярных методов исследования стали ясны детали истории и биологии некоторых из них. Например, чем питались австралопитеки, зачем-то поменявшие кроны деревьев на травянистые равнины? Раньше полагали, что австралопитеки были падальщиками, доедали то, что оставляли насытившиеся гиены и саблезубые тигры. По другим версиям, они унаследовали от своих обезьяньих предков растительноядность. Оказалось, что эти гипотезы можно проверить, изучив изотопный состав зубной эмали австралопитеков. Австралопитеки действительно добывали пищу в саваннах, но их диета была чрезвычайно разнообразной: от кореньев и плодов до насекомых и падали. Мясная доля в их рационе со временем возрастала: у самых древних австралопитеков больше изотопов, маркирующих растительные компоненты пищи, а у поздних таковых гораздо меньше. Вероятно, древние гоминиды постепенно учились отгонять хищников от недоеденной добычи. Жившие одновременно с австралопитеками парантропы, видимо, тоже были всеядными (всем другим лакомствам предпочитавшие термитов). Раньше предполагалось, что мощные зубы и челюсти были нужны парантропам для пережевывания жесткой волокнистой пищи — в основном кореньев и плодов. Новые данные об их рационе заставляют пересматривать эту гипотезу: сейчас неясно, зачем паран тропам понадобились столь внушительные челюсти и зубы.

По изотопному составу коллагена костей определили и рацион живших после австралопитеков человека умелого и питекантропа. Они были мясоеды, и пищей им служили остатки трапез крупных хищников. В тех случаях, когда на костях травоядных жертв имеются и следы зубов хищников, и следы каменных рубил, — царапины, оставленные каменными орудиями, всегда располагаются поверх зубных отметин. Похоже, что Человек умелый не мог добыть себе мясо охотой и добирался до туши уже после хищника. А питекантропы умели более эффективно отгонять хищников от жертвы — может быть, из-за того, что ростом стали повыше, а может быть, они пользовались для этого огнем. Ведь именно питекантропы стали первыми обитателями Земли, кому покорился Красный цветок.

Пищевые пристрастия потомков питекантропов не изменились: они остались верны мясной диете. Однако уже гейдельбергский человек не удовлетворился презренным занятием падальщика и стал учиться охоте. В его арсенале появилось копье. В Германии, в Шенингене, найдены охотничьи метательные копья возрастом 400 тысяч лет — из стволов елей, без наконечников, заостренные огнем. Центр тяжести у них находится в 1/3 длины от острия — точно как у современных метательных копий.

Виды гоминид, известные ныне, и вероятные филогенетические связи между ними.

_{А — по Senut В; Б — по Libermann. ЧО — современные человекообразные обезьяны (не гоминиды); Hs — Homo sapiens, включая неандертальцев; Hh — H.heidelbergensis; Her — H.ergaster; He — H.erectus; H/Ah — Homo (либо Australopithecus) habilis; Kr — Kenyanthropus rudolfiensis; Kp — K. platypos; P-s — вновь «сконструированный» французами род Praeanthropus; Ag — Australopithecus garhi; Ab — A.bahrelghazali; Aaf — A.afarensis; Aan — A. anamensis; Aa — A. africanus; Pb — Parantrophus boisei; Pr — P.robustus; Pa — P. aethiopicus; Arr — Aridipithecus ramidus ramidus; Ark — A.r. kadabba; Ot — Orrorin tugenensis; St — Sahelantrophus tchadensis}

Неандертальцы и сапиенсы тоже умели пользоваться копьями. Но копья у этих видов были разными. Неандертальцы использовали древко с каменным наконечником для ближнего боя, а у сапиенсов копье с наконечником служило для дальних бросков. Ближний бой с хищником не сулит ничего хорошего, поэтому находят множество костей неандертальцев с характерными повреждениями, полученными в подобных схватках. Такие же повреждения встречаются и у кроманьонцев, но не столь часто. Сапиенсы держались подальше от крупного зверя и убивали его с безопасного расстояния. И неандертальцы, и первые сапиенсы были мясоеды, почти весь их рацион состоял из животной пищи. Сапиенсы, в отличие от неандертальцев, разнообразили свое меню рыбой и моллюсками. Переход к земледелию, разумеется, повлиял на ход эволюции. Ведь это привело к резкому увеличению доли растительной пищи, и человек изменил своей исконной диете.

Неандертальцы и сапиенсы в течение многих тысячелетий обитали на одной территории. Воображение рисует жестокие схватки между агрессивными приземистыми неандертальцами и тощими хитрыми сапиенсами. Но если битвы и случались, то, видимо, не они сыграли главную роль в вымирании неандертальцев. Неандертальцы и сапиенсы были приспособлены к различным климатическим условиям и тяготели к разным ландшафтам. В израильских пещерах Схул и Казеф найдены многочисленные остатки древних людей и их орудий. Ничего удивительного в том, что древние люди жили в пещерах, нет. Удивительно чередование обитателей этих пещер, не раз переходивших "из рук в руки": до 130 тысяч лет назад там жили неандертальцы. Между 130 и 80 тысячами лет — люди современного типа. Выше — опять находятся кости неандертальцев возрастом 65–47 тысяч лет. Еще выше — снова сапиенсы. Очевидно, что первая попытка сапиенсов закрепиться в этом районе закончилась неудачей. В заманчивом жилище вновь поселились неандертальцы. Нет никаких признаков того, что в этой борьбе сапиенсы располагали более совершенной технологией, чем неандертальцы: в этом отношении они были равны. Исследователи предполагают, что свою роль тут сыграли изменения климата: при похолоданиях одерживали верх неандертальцы, при потеплениях — более теплолюбивые сапиенсы. Примерно 75 тысяч лет назад действительно было похолодание, которое могло способствовать "возвращению" неандертальцев и отступлению сапиенсов. Кроме того, известно, что пребывание неандертальцев в этих местах сопровождается более засушливым климатом, а сапиенсов — более влажным. Древние сапиенсы явно предпочитали более комфортный климат, нежели неандертальцы.

Почему же сапиенсы в концов концов взяли верх над сильными, выносливыми и неглупыми (объем их мозга не уступал нашему) неандертальцами? Некоторые специалисты считают, что главной причиной была более совершенная общественная организация сапиенсов, их способность к согласованным коллективным действиям. Об этом свидетельствуют более развитые лобные доли головного мозга сапиенсов. Одна из важнейших функций лобных долей как раз и состоит в способности обуздывать собственные желания, если те идут вразрез с волей коллектива.

Сапиенсы — переселенцы или захватчики?

Человек со своей уникальной способностью существовать практически в любых условиях ("одежда, жилища — вот что нам нужно" — говорил Страшила Мудрый) приспособил под жилье практически всю землю. Но так было не всегда. У человека, то есть у рода Homo, была своя родина. В начале XX века таковой считалась Юго-Восточная и Центральная Азия. Это мнение основывалось на географии самых древних находок представителей рода человеческого, то есть питекантропов. В середине века родину человека перенесли в Африку — там нашлись и человек умелый, и питекантропы, более древние, чем азиатские. А теперь нам стало известно, насколько интенсивной была эволюция гоминид в Африке 6–2 млн. лет назад, так что африканские корни человечества на сегодня выглядят практически узаконенными паспортными данными.

Почти любая группа животных или растений после выхода на эволюционную арену начинает расселяться по свету. Этот эволюционный период называется фазой расцвета. Так же и род человеческий, зародившись в африканских тропиках, пустился в путь. Можно, конечно, утверждать, что человеком двигало присущее высшему разуму любопытство или нетерпеливость, однако расселительная фаза присуща и другим земным обитателям.

Питекантропы отправились в долгий поход из Африки в Европу и Азию около 2 млн. лет назад. Они несли с собой орудия примитивной галечной культуры. Это обработанная галька и кремневые отщепы. В период потепления человек вместе со слонами и носорогами преодолел преображенную аравийскую пустыню и вышел на просторы Евразии. Самые ранние находки переселенцев датируются 1,8–1,6 млн. лет и в Юго-Восточной Азии, и в Европе. Благодаря недавним находкам, сделанным в Грузии, в Дманиси, мы знаем, что человек смог столь же рано "прописаться" и в Европе. "Человек грузинский" — так назвали свою находку исследователи этой древнейшей европейской стоянки. Они восстановили облик древнейших обитателей Грузии по челюстным костям и черепным крышкам четырех особей. Рядом с костями найдены и галечные орудия. Эти люди сочетали признаки и человека умелого, и питекантропа. Объяснить смешение признаков двух видов ученые пока не берутся. Но наиболее вероятный путь европейских питекантропов проходил по западному берегу Каспия, именно там найдено большинство раннепалеолитических стоянок. В Азии питекантропы расселялись через Иран, Индию, Казахстан и далее в Китай и на Юго-Восток.

Тем временем оставшиеся в Африке люди изобретали новые технологии. Их ноу-хау представляло собой двухстороннее, заостренное по периметру серией мелких сколов каменное рубило, так называемый бифас. Вооруженные новой техникой и подбодренные хорошей погодой — пошла новая волна потепления, — африканские питекантропы вновь пустились в путь. Распространение бифасов и других орудий, изготовленных по той же технологии, вычерчивает на карте Евразии их путь. Это снова Ближний Восток, а оттуда транзитом в Европу и Центральную Азию, потом в Монголию и Сибирь. Эволюция выходцев второй волны привела к появлению неандертальцев. К той эпохе относятся замечательные свидетельства человеческой жизни. Пещерная стоянка, названная "Денисова пещера", сохранила непрерывные следы деятельности наших предков от 300 тысяч лет назад (а возможно, даже 500 тысяч) до современности! Археологи по каменным орудиям, кухонным остаткам, остаткам растений и животных восстанавливают образ жизни обитателей пещеры. Охотники с каменными бифасами постепенно сменялись обладателями костяных изделий. Потом на их место пришли люди с копьями, металлическими орудиями, за ними скифы, тюрки. Последний обитатель пещеры монах-отшельник Дионисий потерял там свой крест. Крест достался археологам, и именем монаха была названа эта пещера.

Еще одно удивительное свидетельство неандертальской культуры обнаружено в конце XX века в Монголии. Там в южной Гоби располагалась Кремневая долина — гигантская орудийная мастерская возрастом около 300 тысяч лет. На каждом метре этой мастерской — а площадь ее 20 кв. км! — в среднем откапывают шестьсот обработанных кремневых артефактов. По предварительным подсчетам, эта мастерская просуществовала примерно 200 тысяч лет. Так что есть все основания надеяться, что вскоре мы детально узнаем, как совершенствовались технологии азиатских неандертальцев.

Примерно 100 тысяч лет назад из Африки снова двинулся отряд людей. На сей раз в поход отправились самые передовые представители человеческого рода — Homo sapiens, которые несли с собой новые технологии и новые орудия, костяные и каменные. На просторах Азии и Европы они встретились со своими сородичами неандертальцами. Какой была эта встреча?

Тут к археологам подключились генетики. По изменчивости отдельных генов людей из разных частей планеты можно установить, где находится "точка сборки", то есть очертить территорию существования "изначального" гена. Обычно для анализа используют гены митохондрий, которые передаются строго по женской линии — от матери к детям, а также гены мужской Y-хромосомы, которая передается строго по мужской линии — от отца к сыну. Генетики высчитали, что и митохондриальная Ева — прародительница всех женщин, и Y-хромосомный Адам проживали в Африке около 150 тысяч лет назад. И все современное человечество происходит от этой пары. Конечно, это не значит, что данная счастливая пара жила в одиночестве, размножилась и дала плодовитое потомство. Это означает, что от большой африканской популяции в современном мире остались только митохондрии одной женщины и Y-хромосома одного мужчины, живших 150 тысяч лет назад. Зато другие гены человечество унаследовало от других, в том числе и более древних сапиенсов. Так что можно говорить и о лактазных Адаме и Еве, живших 1,9 млн. лет назад (питекантропах), гемоглобиновых Адаме и Еве, давших потомство 650 тысяч лет назад, и многих других Адамах и Евах, смотря какой ген анализировать. Так или иначе, генетики настаивают на отсутствии смешения неандертальских и сапиентных генов. Это означает, что сапиенсы, даже если и встречались с неандертальцами, не скрещивались с ними, или от таких пар не могло быть потомства.

Существует гипотеза о захватнических кампаниях сапиенсов: лучше социализированные, они легко побеждали неандертальских охотников-одиночек[2] и, в конце концов, вытеснили их. Другая гипотеза утверждает, что сапиенсы и неандертальцы долго жили бок о бок. Ведь в пещерах не видно никаких скачков при переходе от неандертальской к сапиентной культуре, будто люди бережно сохраняли наследие предков, кем бы те ни были. Наконец, есть предположение, что азиатская популяция неандертальцев, в отличие от европейской, все-таки могла скрещиваться с сапиенсами и, в конце концов, полностью смешалась с пришельцами. Эта смелая гипотеза основана на некоторых находках человеческих костей древнего возраста, имеющих смешанный комплекс неандертальских и сапиентных признаков. Остается подождать, пока генетики не расшифруют побольше генов неандертальцев и древнейших сапиенсов. А пока слишком мало данных, чтобы уверенно судить о том, как вели себя наши древние предки на новом месте. Будем надеяться, что более мирно и воспитанно, чем их потомки.

Вопросы по делу и не очень[3]

Зачем бесконечность?

Как могла возникнуть способность оперировать понятием бесконечности — в частности, воспринимать натуральный ряд как целое? Вряд ли эта способность могла быть фактором приспособленности?

— Эволюционным путем возник наш многофункциональный мозг, способный ко многим вещам, в том числе и к абстрагированию. Но само абстрактное мышление развилось в ходе не биологической, а культурной эволюции. В языках некоторых народов хорошо видна неразвитость абстрагирования. Например, у айнов (древний народ, живущий на Сахалине и в Японии) к началу XX века были разные числительные для предметов разной формы и разного размера. Попав в современные школы, эти люди столкнулись с неожиданными трудностями. Если учитель задавал вопрос: было пять деревьев, одно срубили — сколько осталось? — следовал встречный вопрос ученика: а какие были деревья — высокие или низкие? Учитель не понимал, в чем дело, а ученик не мог сосчитать, потому что у него для высоких деревьев одна система числительных, для низких — другая.

Где спецификации?

Возьмем вид животного, обладающий некоторым набором "умений", и его эволюционного предка, этим набором не обладающего. Можно ли предъявить хотя бы гипотетическую последовательность жизнеспособных переходных форм? Можно ли на генетическом уровне отследить эти переходы?

— Такие переходы часто связаны с тем, что одна и та же структура организма может приобретать некоторую дополнительную функцию, которая потом становится основной. Плавательный пузырь у рыб изначально был выростом пищевода. Рыба заглатывала туда воздух, и это давало повышенную плавучесть. Но ведь в оболочке пузыря есть кровеносные сосуды, там идет диффузия газов, поэтому он с самого начала выполнял и другую функцию, второстепенную, малозначительную — функцию газообмена. Но когда естественный отбор начал этому способствовать — на основе пузыря возникло легкое. Мягкие ткани практически не сохраняются, поэтому промежуточные формы сложно проследить на ископаемых рыбах. Но сравнительная анатомия для современных двоякодышащих рыб (протоптеруса, например) четко показывает гомологию (соответствие по положению относительно других органов и по динамике индивидуального развития) плавательного пузыря и легких. Есть и другие доказательства "эволюционной преемственности" этих органов, и все вместе это обеспечивает достаточную строгость выводов по современным меркам естественных наук. Таких примеров много.

Но можно ли дать ответ на уровне инструкции по сборке автомобиля — сначала ставим эту гайку, потом крепим эту ось, и так далее?

— С такой подробностью отследить эти процессы невозможно в принципе! В биологии таких ответов не было, нет, и никогда не будет. Если принимать только такие ответы, а все остальное считать недостоверным, то биологию надо закрывать. Как мы можем во всех деталях проследить, кто кого родил? Это нереально.

Как это работает у микробов?

Ограничимся бактериями — можно ли в этом случае проследить или искусственно стимулировать появление новых видов?

— О да, есть масса работ по искусственной эволюции микробов. Их ставят в определенные условия, и прямо на глазах исследователей начинаются эволюционные изменения. Но можно ли получить новый вид? — казуистический вопрос, потому что всегда можно сказать: "а это не новый вид!" Понятие вида не определено с математической строгостью. Тем более у бактерий, где нет четких эндогамных кластеров — групп особей, которые предпочитают скрещиваться только внутри группы (один из важнейших признаков вида у высших организмов). С одной стороны, скрещивание у бактерий устроено проще, чем у позвоночных, — это прямой обмен генами, часто между совсем далекими формами. С другой стороны, есть формы, которые вообще не обмениваются генами, а размножаются как клоны. Так что понятие вида к микробам трудно приложимо.

Кстати, есть важные эксперименты с мутациями бактерий, проясняющие некоторые аспекты возникновения многоклеточности. Берутся бактерии, которые живут в толще воды и плавают поодиночке. Когда они используют весь кислород в этой толще, преимущество получают те, кто всплывет на поверхность. Но у этих бактерий иногда происходит мутация, в результате которой они выделяют порции липкого вещества. Делясь, мутанты остаются склеенными. Важно, что склеившиеся бактерии автоматически всплывают на поверхность — в отличие от одиночных. На поверхности начинают образовываться круглые пятнышки — колонии бактерий, которые имеют доступ к кислороду. Тем самым мутанты получают преимущество, когда в толще кончается кислород. Но на выделение липкой слизи мутанты тратят энергию. Если же в колонии появляется мутант-обманщик, который живет в колонии, она его держит на поверхности, но сам он слизь не выделяет, — то уже он получает эволюционное преимущество. Мутанты-обманщики начинают активно размножаться — до тех пор, пока колония не разрушится, и все они не потонут. Так процесс и идет.

Колония еще не организм, потому что естественный отбор продолжает действовать на уровне отдельных бактерий. Но эксперименты можно и продолжить. Сначала надо понять, что должно произойти, чтобы решить проблему обманщиков. И так далее, по пути хотя бы к подобию настоящего многоклеточного организма.

А взять всем известный пример эволюции микробов — появление устойчивости к антибиотикам. Прослежено, каким образом она вырабатывается и передается. У микробов, как и в целом в природе, есть приспособления для ускоренной передачи полезных признаков. Представление, что все мутации случайны, что вся эволюция основана только на случайных мутациях, — сильно устарело.

Мутанты и симбионты

Как оптимизируются мутации?

— Хорошо изученный пример — изменение генома в иммунной системе. Это сочетание целенаправленного и случайного поиска. Если в организм проник незнакомый микроб, клетка иммунной системы "не знает", какой нуклеотид нужно заменить в своей ДНК, чтобы убивать именно этот микроб. Но клетка умеет целенаправленно редактировать свой геном. Популяция антител формируется в организме в два этапа. Сначала, в ходе эмбрионального и постэмбрионального развития, определенным образом варьируются определенные участки определенных генов клеток иммунной системы. Из полученного множества лимфоцитов выбраковываются те, которые производят аутоиммунные тела (нападающие на сам организм). Остальные размножаются, и в итоге организм получает набор лимфоцитов, которые атакуют практически любые молекулы, кроме тех, что есть в организме. На этом этапе набор заготовок комбинируется в нескольких миллионах вариантов, и из них в каждом лимфоците собирается один ген антитела. А вот когда в организм попадает инфекция, начинается второй этап, точная подгонка антител. Лимфоциты, которые лучше всего атакуют нового возбудителя, начинают вносить случайные, точечные мутации в гены своих антител. Механизм этого процесса расшифрован. После мутаций проверяется, что получилось. Если не удалось убить нового возбудителя, мутирование продолжается, и так до тех пор, пока не будет нащупан эффективный вариант антитела. Тогда соответствующий лимфоцит начинает бурно размножаться. В итоге мы получаем приобретенный иммунитет. Мутации случайны, но конечный результат закономерен и предсказуем. Мы знаем, что дней через пять после прививки, допустим, оспы нужные антитела появятся.

Но как возникли эти механизмы? Как определились места, где допускаются мутации? Как возник сам генетический код? Такие вопросы можно продолжать бесконечно.

— Да, и я отвечу только на первый из них: точно известно, откуда в иммунной системе взялись белки, отвечающие за вырезание и комбинирование кусочков генома. Они были получены извне. Существуют похожие на вирусы мобильные генетические элементы — транспозоны. Они не так легко, как вирусы, передаются "по горизонтали", но иногда это случается. Главная же особенность транспозонов в том, что они очень хорошо умеют вырезать куски генома и переставлять их с места на место. Они этим живут испокон веков. Вот они-то и принесли эти механизмы в организм позвоночных.

Простейший такой элемент имеет только один ген — ген фермента транспозазы. Этот фермент находит в чужом геноме нужное место и встраивает туда свой мобильный элемент. Когда-то в ходе эволюции произошло важнейшее событие — позвоночные животные вступили в симбиоз с этими элементами, и функция, которая эволюционно возникла для размножения транспозонов, пригодилась для создания приобретенного иммунитета.

Это очень важный принцип эволюции — а может быть, и самый главный. Без симбиоза темпы эволюции были бы в миллионы раз меньше.

Сама эукариотическая (имеющая ядро) клетка возникла в результате серии последовательных симбиозов безъядерных прокариотических клеток — они превратились в митохондрии и другие органеллы. Если бы этого не произошло, на Земле до сих пор жили бы только бактерии — ведь в природе так и не появились многоклеточные прокариотические организмы. Они не раз вплотную подходили к многоклеточности — но не могли преодолеть некий предел сложности организации.

Симбионты и биосфера

Как работает симбиоз в эволюции на более крупных масштабах?

— Иногда он работает в масштабах всей биосферы. Современную биосферу во многом создали растительноядные животные: насекомые, грызуны, жвачные. Они перерабатывают биомассу растений, поддерживают соотношение лесов, степей, болот. Есть теория (которую я разделяю), что нынешняя тундра, тайга и болота в Америке и Евразии сформировались на месте высокопродуктивных мамонтовых степей, после того как исчезли крупные травоядные, опора степной экосистемы. Сейчас в Африке, в парке Серенгети, можно видеть гигантские стада антилоп, стада слонов, носорогов — такая же картина была в Евразии и Северной Америке 10–12 тысяч лет назад. Роль травоядных животных в биосфере огромна — но парадокс в том, что они практически не умеют переваривать растительную пищу. У них так и не выработались нужные ферменты. Тем не менее, свое главное дело они все же делают — за счет симбиоза. У всех травоядных в пищеварительном тракте есть симбионты, которые и переваривают растительную пищу: бактерии, инфузории, жгутиконосцы. В некотором смысле корова служит просто термостатом для развития инфузорий, да еще и обеспечивает их пищей!

То есть корова — устройство, которое создала инфузория для повышения своей приспособленности?

— Здесь была совместная эволюция — если уж прибегать к метафорам, то корова и инфузория совместно создавали друг друга. Причем заметьте, что инфузория тоже ведь не может переварить целлюлозу! Это делают бактерии, живущие в симбиозе с инфузорией. Она глотает кусочки целлюлозы и отдает их своим бактериям — а потом питается той органикой, что производят бактерии. А корова питается тем, что производит инфузория. Если бы не симбиоз, животный мир как таковой не получил бы столь мощного развития. Он был бы вообще не нужен биосфере.

Посмотрим и на растительный мир — сейчас доминируют высшие сосудистые наземные растения. Им всем нужен азот в доступной форме — нитраты или аммоний. Но они не имеют молекулярных механизмов, чтобы эти вещества производить. Перевести азот из атмосферы в усваиваемую растениями форму умеют лишь некоторые бактерии. Без симбиоза с азотофиксирующими бактериями не было бы современного растительного мира. И растительный, и животный мир основаны на глобальных симбиозах.

В эволюции участвуют симбиозы как единое целое, поэтому каждому виду не нужно создавать свои приспособления заново, с нуля. Существует обмен новшествами в пределах биосферы в широчайшем спектре: от горизонтального переноса генов до взаимодействия и кооперации в сообществах.

Что такое "я"?

Есть ли прогнозы о дальнейшей эволюции человека?

— Прогнозы тут ненадежны, факторов слишком много, и мы заведомо знаем далеко не все. Но кое-что сказать можно. Например, эволюционная судьба вида сильно зависит от его численности. Если численность высока, а изолированных популяций практически не осталось, эволюция резко замедляется. Новая мутация не может быстро распространиться на все материки, на миллиарды живущих ныне людей. Даже если она дает какие-то серьезные преимущества, для этого понадобится очень много времени. Быстрые эволюционные изменения происходят в маленькой изолированной популяции. Посадите группу людей на необитаемый остров и не трогайте их в течение миллиона лет. Когда вы придете посмотреть, что получилось, — скорее всего вас встретит новый вид.

Долгожданный новый человек!

— Вот именно. В реальности же за последние 20–30 тысяч лет строение организма, строение мозга не меняется. Разве что одни генетические варианты становятся более распространенными, нежели другие (на языке генетики — меняются частоты аллелей). Например, лактаза, фермент, который расщепляет молочный сахар, образуется только у младенцев. Поэтому практически все взрослые когда-то не могли пить молоко. Но вот появилось животноводство, и в тех районах, где оно было особенно развито (в Северной Европе, например), мутанты, у которых этот фермент продолжал работать во взрослом возрасте, получали преимущество — они лучше питались, быстрее росли, производили больше детей. Сегодня в Китае, других странах Азии, где нет традиционной культуры молочного животноводства, 70–80 % взрослых людей не могут пить цельное молоко. А в Швеции — наоборот, почти все могут.

Еще интересный пример — в районах, где высока опасность малярии, получила распространение мутация, вызывающая серповидно-клеточную анемию. Это тяжелое наследственное заболевание, однако, такие мутанты не болеют малярией — а анемией заболевают, только если у них обе копии соответствующего гена мутантны. Если же мутантна одна копия, то и анемии у них нет, и малярией они не болеют — то есть получают эволюционное преимущество (хотя, по сути, мутация вредная).

Каковы перспективы искусственной эволюции?

— Это сложнейшая тема. Для иллюстрации приведу лишь один пример. Недавно выяснилось, что у некоторых человекообразных обезьян имеется врожденный иммунитет к вирусу ВИЧ. У человека соответствующий белок немного другой, он защищает нас от давным-давно вымершего вируса, который бушевал в Африке 2–3 млн. лет назад. Так вот, можно сделать трансгенных людей, от рождения невосприимчивых к ВИЧ. Для этого вы должны отдать свою яйцеклетку, генетики над ней будут колдовать, вставлять какие-то плазмиды, и если все сработает, у ваших детей, развившихся из такой яйцеклетки, будет это свойство. Но как отшлифовать подобные технологии? Неудачные эксперименты здесь невозможны.

Сегодня уже достаточно хорошо известно, какие зоны в мозге отвечают за те или иные интеллектуальные функции. В последние годы достигнут огромный прогресс и в понимании механизмов памяти. Так что, в принципе, можно представить себе и генетические модификации, повышающие мощь интеллекта, способность к запоминанию и анализу информации — просто за счет увеличения объема соответствующих отделов мозга.

Но вот к чему подходов пока совсем не видно, так это к пониманию биологической основы нашего "я". Что такое "я", как реализуется самосознание, как оно возникает в природе — об этом мы знаем сегодня несравненно меньше, чем о механизмах эволюции в целом.

Заразные гены

Дмитрий Шабанов

Журнал "Nature" публикует не только статьи о состоявшихся достижениях, но и эссе, авторы которых пытаются нащупать дальнейшие пути развития науки. Одно из последних принадлежит Нигелю Гольденфельду и Карлу Вёзе (Nigel Goldenfeld, Carl Woese), американским ученым, которые прочат очередную революцию в биологии. С их точки зрения, новые данные об обмене генетической информацией между представителями разных видов организмов вызовут в биологии смену парадигмы.

Речь идет о горизонтальном переносе генов — передаче наследственной информации от организма к организму вне генеалогической (вертикальной, от предков к потомкам) последовательности. Сам феномен известен давно: так, например, передаются гены устойчивости к антибиотикам от одних болезнетворных микроорганизмов к другим. Много лет на него смотрели как на некую оплошность природы. Энтузиасты надеялись объяснить с его помощью феномен эволюции, прагматики искали в нем естественные технологии генетической инженерии… Лишь недавняя лавина молекулярно-биологических данных позволила понять, насколько это явление распространено в природе.

Десятилетиями в микробиологии торжествовал принцип, возведенный в догму Робертом Кохом: изучаемый микроорганизм нужно вырастить в чистой культуре. Зачастую для культивирования используются потомки одной-единственной бактериальной клетки. Выращиваемые в таких условиях микроорганизмы оказываются одинаковыми, что считается критерием их правильного выделения. Увы, такие условия совершенно противоестественны! Естественным является именно функционирование микроорганизмов в сложной среде, информационный обмен с которой, включает передачу фрагментов ДНК.

В таких условиях для двух основных групп "микробов" — бактерий и архей (или архебактерий) — вообще трудно говорить о видоспецифичном геноме (наборе наследственной информации). Благодаря горизонтальному переносу этот геном постоянно пополняется новыми фрагментами, а благодаря собственной эволюции теряет многое из приобретенного. Проследив генеалогию какого-нибудь микроорганизма, мы увидим, что через него течет "река" разнородной по происхождению генетической информации. В этом потоке отражается вся биосфера!

Как регистрируют горизонтальный перенос генетической информации? Иногда удается увидеть исходный текст у одного организма и его копию у другого. Чаще, однако, приходится использовать косвенные данные — вычленять участки ДНК, которые отличаются по соотношениям разных пар нуклеотидов или по частоте использования разных триплетов для кодирования одних и тех же аминокислот (эти признаки, в общем, видоспецифичны). Найдя в чьем-то геноме кусок текста, отличающийся от окружения по частоте "букв" (нуклеотидов) или "слов" (триплетов), мы можем предположить, что имеем дело с заимствованием. Со временем хозяин откорректирует текст, приведя его в соответствие с "собственным стилем".

Итак, работа современных генных инженеров, создающих генетически модифицированные организмы и тем самым порождающих волну протестов и "страшилок", оказывается для земной биосферы обыденным делом [Заодно, правда, теряет правдоподобие один из аргументов, которым генные инженеры пытаются успокоить страхи растревоженного общества — что "чужие гены" никак не могут расползтись по биосфере. Оказывается, не все так очевидно. Впрочем, вставки в геномы модифицированных организмов тоже являются продуктами развития биосферы, как и "родные" гены культурных растений].

Что самое интересное, горизонтальный перенос свойствен не только микроорганизмам. Например, проведенные недавно учеными из Беркли исследования геномов риса и проса (злаков, которые разделяет не менее 30 млн. лет независимой эволюции) показало, что между этими видами происходил горизонтальный перенос генетической информации. В этих растениях найдены практически идентичные транспозоны — участки ДНК, способные перемещаться внутри геномов и между ними с места на место! Чаще всего транспозоны переносят информацию внутри вида, но могут и перешагнуть видовой барьер, ведь грань между транспозонами и вирусами весьма условна. С активностью преобразованных транспозонов может быть связана реорганизация генома, которая происходит при видообразовании.

Горячие головы видят в горизонтальном переносе объяснение прогрессивной эволюции. Вот так появляются новые признаки: подует ветер, принесет вирус с куском новой информации, и — глядь! — у организма появилось новое полезное свойство. Так, выдающийся палеоботаник В. А. Красилов считает, что в эпоху происхождения цветковых растений именно вирусы разносили от одних голосеменных к другим "блоки" генетической информации, ответственные за формирование цветка. Увы, в это поверить нелегко. Дело в том, что конструкция любого организма — нелегкий компромисс между модульностью и монолитностью. Любое из населяющих Землю существ — одновременно и целостная система, и конгломерат относительно независимых признаков. Теми из свойств организма, которые связаны со всеми остальными в тугой узел взаимосвязей, невозможно заразиться "от ветру". Именно поэтому роль горизонтального переноса в эволюции высокоорганизованных и высокоинтегрированных групп снижается. Может, когда-нибудь у генных инженеров дойдут руки проверить идею Красилова и они перенесут "гены формирования цветов" в геномы сосен, гинкго или саговников? Скорее всего, инородные фрагменты не смогут встроиться в систему управления развитием растения, для которого характерен иной способ размножения.

Даже когда крупное новшество у высокоинтегрированных животных оказывается связано с каким-то продуктом горизонтального переноса, его не следует считать прямым следствием захвата чужеродной информации. Приведем один пример. У млекопитающих развитие плаценты (органа, обеспечивающего физиологическую связь зародыша и матери) требует, кроме прочего, работы гена PeglO. Этот ген чрезвычайно сходен с одним из широко распространенных транспозонов. Такой факт можно интерпретировать двояко. Наивный человек, убежденный, что всякий признак — проекция определенного гена, сделает вывод, что появление плацентарных млекопитающих (и в конечном счете нас с вами) — следствие "заражения" "геном плаценты". Отсюда недалеко до веры в генетического Демиурга, который управляет эволюцией, время от времени, запуская в оборот новые вирусы и очередные прогрессивные качества.

Более зрелой представляется иная трактовка. Новые функции, вырабатываемые в ходе эволюции, могут связываться не только со старыми участками генетического текста, которые выполняют собственные задачи, а с новыми, свободными. Эти новые гены могут как раз оказываться занесенными со стороны кусками. Так опытный шофер, ремонтируя сломавшуюся в дороге машину, может сделать требующуюся деталь из какого-нибудь найденного на обочине обломка. Функция этого обломка в отремонтированной конструкции не содержалась в нем исходно — она возникла вследствие его определенного положения в новой системе. Такая трактовка подтверждается тем, что находящийся в тесном родстве с "геном плаценты" транспозон в любом ином месте и окружении вовсе не вызывает формирования чего-то подобного.

Наоборот, горизонтальный перенос служит не двигателем, а скорее тормозом эволюции! Существа, которые приобрели относительно изолированный геном, морфологически, физиологически, поведенчески эволюционируют намного быстрее, чем плотно вплетенные в единую сеть биосферы микроорганизмы. Эволюция направлена от континуума геномных возможностей к отдельным генотипам. Почему же биологи поняли это так поздно? Тому есть несколько причин. Во-первых, биология должна была достичь технического уровня, позволяющего зарегистрировать сам факт разнообразия путей передачи наследственной информации. Во-вторых, изучение надорганизменных систем психологически затруднительно для исследователей, которые сами являются организмами (см. лирическое отступление ниже). В-третьих, распространению нового понимания препятствует трактовка организма как воплощения (реализации) генетической программы.

Метафора наследственной информации, как программы, настолько въелась в сознание современных биологов и небиологов, что многим из них попросту трудно ее осознать. А что же такое организм, как не воплощение хранящегося в его генах плана? То, что использует эти гены! Наследственная информация — не истинная суть организма, а используемая им библиотека. На протяжении большей части истории жизни эта библиотека была общей для самых разных существ, и лишь потом некоторые из них завели себе изолированные "книжные шкафы".

Когда речь идет о людях или наших ближайших родственниках, высших животных, мы имеем дело с относительно изолированными видами. Каждый из них характеризуется определенной общностью генетической программы, занимая определенное место в экосистемах. Дискретность бактерий и архей носит иную природу. Она скорее связана с дискретностью возможных образов жизни, экологических ниш.

Итак, есть все основания согласиться с авторами эссе в "Nature". Мы стоим на пороге нового понимания жизни вокруг нас. Понятия организма, вида, генома, наследственной информации нуждаются в серьезном уточнении. В то же время не следует считать такой подход совсем уж новым. Это его нащупывал в своем "Космосе" Александр фон Гумбольдт, высказывал в лекции перед царской семьей Сергей Николаевич Виноградский, воплощал в теории Геи Джеймс Лавлок, пытается под именем "природоведческой микробиологии" развивать академик РАН Георгий Александрович Заварзин… Но в любом случае, развитие биологии подарит нам еще немало неожиданностей.

Как объять необъятное

Мы сами являемся организмами и окружающие нас другие системы воспринимаем по аналогии с самими собой. Как ни естествен для нас такой подход, он не единственно возможный…

Позапрошлой весной автор этих строк оказался во время нереста остромордых лягушек возле небольшого нерестового водоема — пруда среди заросших дубами холмов. Были сумерки — "час меж собакой и волком". На мелководье собралось несколько тысяч самцов лягушек. В это время они преображаются благодаря ярко-голубой брачной окраске. Песня самца остромордой лягушки похожа на клокотание кипящей крупными пузырями воды. Многоголосый хор нескольких тысяч самцов сливался в невероятный гул. Этот объединенный голос тысяч особей разносился по окрестным холмам, созывая неторопливых, разбухших от икры самок…

Подходя к нерестовому котлу, самка находит себе самца и вместе с ним отметывает свою порцию икры. Те самки, которые прибывают позже других, вынуждены нереститься на сплошном поле из кладок. Часть их икринок оказывается оплодотворена молоками не "своего" самца, а других — тех, что были отцами соседних кладок. Пройдет немного времени — и из икринок выйдут головастики, ферменты вылупления которых превратят в жидкость слизистые икряные оболочки. Даже если за время их развития уровень воды в весеннем пруду упадет, разжиженная икра стечет под уклон к отступившей воде. Ну и пусть десятки тысяч особей (а головастик, как и икринка, — это особи!) обсохнут на окраинах пруда — сотни тысяч попадут в воду, где продолжат развиваться. По мере роста они будут обмениваться разнообразными химическими и физическими сигналами. При необходимости те из головастиков, которые опередят прочих, притормозят рост отстающих, чтобы снизить конкуренцию за недостающие ресурсы. В иных случаях, наоборот, рост разновозрастных и неродственных личинок окажется синхронизирован — популяция сама выберет стратегию своего оптимального развития.

Так вот, сумерки, пение лягушек и усталость сместили восприятие подошедшего к нерестовому котлу человека. Он почувствовал, что стоит не перед определенным числом организмов, а перед сущностью более высокого порядка — популяцией. Потенциально бессмертный живой объект находился на одном из ключевых этапов своего годичного цикла. Производство новых особей оправдает потери существующих, ведь только через их поток и смену и осуществляется бытие популяции. Казалось бы, человек не может быть замечен этой сущностью — он ведь находится на более низком уровне бытия, чем она. Тем не менее, когда завороженный человек приблизился к одному из нерестовых котлов, поющие лягушки испугались, замолчали и торопливо попрятались на дне. Голос популяции изменился: она заметила чужака и отреагировала на его присутствие…

Вы скажете, такой опыт переживания контакта с сущностью более высокого порядка относится к сфере интересов психиатра, а не биолога? Вы, конечно, правы. Но, поверите ли, такой опыт очень помогает представить себе популяцию единым целым, а не совокупностью отдельных особей… А вы лучше попытайтесь вообразить всепланетную общность живых организмов, связанную горизонтальным переносом генетической информации, как популяция лягушек связана совместным размножением! Удобно ли описывать и изучать эту общность, пользуясь традиционными понятиями и расхожими мыслительными штампами? Новым задачам должен соответствовать и новый способ мышления!

… И парадоксы систематики

Первое дело первого человека до сих пор не доделано. Адам, по свидетельству Библии, до грехопадения (определившего необходимость добывать хлеб насущный в поте лица своего) придумывал имена для животных. Ныне поименовано более миллиона видов, а очередь безымянных все еще скрывается за горизонтом. Классифицирование названных видов позволяет разобраться в миллионе имен и сделать информацию об их сходстве и различии более компактной.

Систематики до сих пор спорят, существует ли единая, правильная классификация. Оптимисты верят, что это та классификация, которая точно отражает филогению — эволюционную историю. Вот узнаем с помощью молекулярных методов, как шла эволюция, и поставим все на свои места… Увы, эволюционные изменения многомерны, и, проецируя их на иерархическую систему, мы неизбежно теряем значительную часть информации. Какую? Ту, которую сочтем менее важной. Считаете, что "объективными" методами можно определить, какая часть информации наиболее важна? Оставьте эти иллюзии!

Интерпретируйте, к примеру, такой факт. С тех пор как разошлись эволюционные пути человека и шимпанзе, человек приобрел 154 новых гена, а наши "отсталые" родственники шимпанзе — 233! Как измерить и сравнить эти изменения? По числу генов? По длине последовательностей ДНК? По изменению образа жизни? Одна из влиятельных школ систематики говорит: если изменение видов нельзя оценить "объективно", то его не следует учитывать вообще и реконструировать надо лишь порядок ветвления эволюционного древа. Страусово решение: зачем нужна классификация, которая не учитывает основной результат эволюции — изменение видов?

С другой стороны, сложности в трактовке каких-то результатов не означают, что эти результаты бесполезны. Зачастую родство (или его отсутствие) разных групп организмов, устанавливаемое молекулярными методами, оказывается столь явным, что приходится менять устоявшуюся классификацию.

Орнитологи давно выделили две группы грифов: Старого Света (собственно грифов) и Нового Света (катартид). Хотя было ясно, что эти группы не находятся в тесном родстве, результаты анализа ДНК оказались неожиданными. Американские грифы — это на самом деле аистообразные. К их числу относятся и современные кондоры, и самые крупные из когда-либо летавших птиц. Речь идет о тераторнисах ("ужасных птицах"), "грифах", которые в неогеновом периоде питались останками гигантских млекопитающих. У одного из них, аргентависа, размах крыльев достигал 7 м, а вес 120 кг! Помните, в "Детях капитана Гранта" Жюля Верна кондор похитил и утащил по воздуху мальчика? Реальные кондоры на такие подвиги не способны. Но в нашем фольклоре европейские аисты носят детей в клювах (держа за пеленочку), а американские — в когтях!

Новейшие молекулярные данные касаются примитивных групп крылатых насекомых. Выяснилось, что термитов надо не выделять в особый отряд, а рассматривать как семейство отряда тараканов. Неважно, что по сложности социальной организации термиты обогнали всех животных, кроме людей. Социальное совершенство термитов — следствие их способности расщеплять целлюлозу, основу древесины. В кишечниках термитов живет сложный эндосимбиотический комплекс. Его основу составляют высокоспециализированные жгутиконосцы (которых долго считали инфузориями, так как под микроскопом кажется, что они покрыты множеством подвижных ресничек, как инфузории). То, что считалось ресничками, оказалось спирохетами — удлиненными бактериями, способными извиваться. Населяющие кишечник термита спирохеты выстраиваются на поверхности жгутиконосца, синхронизируют свои движения и перемещаются вместе с ним, как единое целое. Жгутиконосцы сами по себе не могут расщеплять целлюлозу, но внутри них обитают симбиотические бактерии, овладевшие этой реакцией. Заглатывая маленькие щепочки, жгутиконосцы скармливают их своим внутренним бактериям, а продуктами переработки делятся с обеспечивающими их подвижность спирохетами. Ну а термиты питаются как продуктами активности своего внутреннего зоопарка, так и его питомцами.

Несмотря на все чудеса эндосимбиоза, переваривание целлюлозы для термитов — непростой процесс, в кишечнике одного насекомого ему не пройти. Поэтому одна и та же порция пищи проходит через пищеварительные тракты многих насекомых, поедающих фекалии друг у друга. В конечном счете, комочки из продуктов переработки пищи будут использованы для возведения термитников. Эти сооружения, иногда достигающие величественных размеров, обеспечивают защиту и благоприятный климат для совместного расщепления древесины. И теперь получается, что все это делают тараканы?! Представляете, какой победой генной инженерии и прочих биотехнологий стало бы создание прусаков, содержащих в кишечнике симбиогенетический комплекс, способный расщеплять целлюлозу? Такие тараканы поедали бы не только пищевые остатки, но и мебель с книгами.

Сфера приложения данных молекулярной систематики растет. Последняя новость: из остатков мягких тканей тираннозавра, найденных пару лет назад в Монтане, извлекли фрагменты молекул белка (коллагена, основы соединительной ткани). Анализ этих фрагментов пока принес лишь тривиальный результат: тираннозавр состоял в более близком родстве с курицей, чем с лягушками и тритонами. Стоило ли ради этого тревожить останки, ожидавшие своей судьбы 68 миллионов лет? Стоило! Ведь лиха беда — начало. Поймем, в каких породах макромолекулы сохраняются лучше, — научимся их эффективнее искать и толковее анализировать, и со временем узнаем что-то новое. Поживем — увидим…

Где скрываются снежные люди

Кирилл Еськов

"Хочется чего-нибудь эдакого…" — при том что, помянутые классиком как рядоположные "севрюжина с хреном" и "конституция" совершенно уже неактуальны: первая без ограничений продается в соседнем "Рамсторе", а вторая выложена в открытый доступ, но так никем и не читана, ибо — многа букв… Можно на этом месте порекомендовать для застольных бесед апробированный набор тем о загадках природы: НЛО с Тунгусским метеоритом, остров Пасхи с пустыней Наска, снежный человек с Лох-Несским чудовищем, — загадках, ответ на которые злонамеренно скрывается от рядовых налогоплательщиков Официальной Наукой&tm;. На некстати случившегося же за тем столом профессионального археолога, который поведает — в простоте своей — о том, что никаких мрачных тайн в тех рисунках из Наска не содержится, ибо это всего лишь замечательный астрономический календарь, посмотрят с нескрываемым отвращением: испортил песню, гад!

Криптозоология определяется Википедией как лженаука: "Это связано с тем,

что криптозоологией часто занимаются люди без биологического образования, а также тем, что ни одна находка криптозоологов, о которых они сообщали в СМИ, не получила подтверждения". Однако при заходе на сайт Cryptozoology.ru у нормального биолога (вроде меня) возникает желание всего лишь "отделить мух от котлет". Здесь интернет-опрос "Как снежные люди связаны с НЛО?" (sic!) мирно соседствует с отчетом о недавней зоологической экспедиции на Борнео, открывшей очередные новые для науки виды мышей-и-лягушек… Тут, кстати, приходит на память и романтическая (хотя и совершенно реальная) история мисс Латимер, чье имя увековечено в названии открытой ею кистеперой рыбы, и с детства любимый профессор Челленджер со товарищи — ну да, Как будто не все пересчитаны звезды,// Как будто бы мир не открыт до конца!

…Ладно: с мышами-лягушками, равно как с не так давно открытыми "живыми ископаемыми" — моллюсками-моноплакофорами и рачками-цефалокаридами (зоологические сенсации, вовсе не замеченные широкой публикой) все ясно. А вот как там насчет существ более корпулентных, и в силу этого более близких сердцу той публики — Лох-Несского чудовища, гигантского кальмара, реликтового гоминоида (помните: плезиозавр Лизавета, спрут Спиридон и снежный человек Федя из Колонии необъяснимых явлений при НИИЧАВО)? Если, понятное дело, исходить из того, что все это — нормальные зоологические объекты, по разным причинам не попавшие пока в руки ученых, а не нечто потустороннее?

Так вот, ученый — памятуя о пренцендентах с явленными нам вживе латимерией и метасеквойей — для начала отделит тех, чье существование в принципе допустимо (хотя и не доказано) от тех, кого можно считать мифом с полной на то уверенностью. Вот, к примеру, ящер-плезиозавр (или типа того), обитающий в шотландском озере Лох-Несс — на радость тамошней индустрии туризма… Ну, начать с того, что "мрачное и пустынное горное озеро Лох-Несс" на самом деле с 1825 года является частью пересекающего Шотландию с востока на запад Каледонского канала, интенсивность судоходства по которому не в пример выше, чем, скажем, на трассе Волго-Балта, и это не говоря уж о том, что в последние десятилетия тамошние места стали культовыми для туристов — как тут спрячешься? Еще хуже для "криптозоологов" то, что Лох-Несс, вместе со всей Шотландией, совсем еще недавно был сплошь покрыт ледниковым щитом — условия, явно не самые подходящие для выживания реликтовой рептилии…

Это, однако, косвенные доводы; самый же убийственный аргумент против существования "нео-плезиозавра" следует из экологии. На озере, разумеется, постоянно работают гидробиологи; я тут имею в виду не энтузиастов, безуспешно обшаривающих сонарами озерные глубины, а профессионалов, ведущих рутинную работу по изучению местной экосистемы: пробы воды и грунта, количественные учеты фитопланктонных водорослей и зоопланктонных рачков, etc. Так вот, структура пищевой пирамиды Лox-Несса ни на йоту не отличается от таковой соседних олиготрофных озер, и тамошняя экосистема просто-напросто неспособна прокормить хищника более крупного, чем лосось (а по части такого рода энергетических расчетов экология давно уже стала вполне точной наукой). Соответственно, никакой иной "Несси", кроме той, что рисуют по всей Шотландии на стикерах и майках (а также на эмблеме Лох-Несской биостанции Друмнадрахит — где, собственно, и ведутся эти экологические исследования), нет и не было. Ну, если, конечно, не брать в рассмотрение гипотезы о том, что Несси питается "святым духом", либо — подобно чудо-гусыне из фантастического рассказика Азимова — являет собою живой ядерный реактор (работающий, по доброй британской традиции, на полонии-210)…

Или вот сообщения о том, что в дебрях Сибири нет-нет, да и покажется недовымерший мамонт. Мамонт — это все-таки не исчезнувшие с лица Земли за десятки миллионов лет до появления человека динозавры; на этих еще каких-то 10 тысяч лет назад охотились наши не шибко озабоченные природоохраными идеями предки, так что — пуркуа бы и не па?.. Увы, с симпатичным мохнатым слоном, столь любимым зрителями мультфильма "Мамонтенок ищет маму", тоже ничего не выйдет — и, в общем-то, по той же самой причине: никак тому слону не прокормиться в нынешней Сибири.

Тут объяснения придется начать издалека. Когда в учебниках и научно-популярных книгах пишут, что "самой продуктивной на Земле экосистемой является дождевой тропический лес" это, конечно, верно: суммарная масса живых организмов (представляющая собою, в конечном счете, ассимилированную экосистемой при фотосинтезе солнечную энергию), приходящаяся на единицу площади тропического леса, колоссальна — деревья-то вон какие, и вон их сколько! Однако есть экосистемы, оборот вещества и энергии в которых оптимизирован по-иному: суммарная биомасса растений там относительно невелика, однако темпы ее прироста и обновления очень высоки (аналогия из области экономики: важен не столько размер капитала, сколько скорость его оборота). И вот по этому параметру вне конкуренции "травяные биомы" — степи и саванны, в которых основу растительного покрова составляют не деревья, а злаки.

Злаки с их стеблем-соломиной обладают, в отличие от большинства трав, не верхушечным, а вставочным ростом: если отъесть у них верхушку, они начинают лишь быстрее расти. В некотором смысле травяной биом подобен волшебному горшочку из сказки Братьев Грим — чем больше ту кашу ешь, тем больше ее становится. Именно поэтому в степях растительноядные животные (копытные, грызуны, саранчовые) могут без вредных для экосистемы последствий одномоментно изымать до 60 % растительной биомассы — цифра, совершенно немыслимая для лесных сообществ, вроде нашей тайги или того же тропического леса. Вот и выходит, что фотосинтезирующей биомассы в степной экосистеме в каждый отдельный момент вроде бы и немного (по сравнению с лесами), но за счет высокой скорости ее прироста можно прокормить гораздо больше (чем в лесах же) копытных и хищников — вспомните знакомые всем нам по телепередачам "В мире животных" картины африканских саванн или неисчислимые стада бизонов в распаханных ныне прериях…

Так вот, одним из таких высокопродуктивных травяных биомов во времена Великого Оледенения были холодные сухие степи, окружавшие ледниковый щит. Этот исчезнувший ныне ландшафт получил название "тундростепь". Термин возник оттого, что тамошняя фауна (ее так и называют — "мамонтовая фауна") представляла собой странную смесь: часть ее сохранилась в современной тундре (северный олень, овцебык), часть — в современной степи (сайгак, бизон), а часть (мамонт, шерстистый носорог, пещерный лев, саблезубый тигр) была характерна лишь для этой экосистемы и исчезла вместе с ней.

Древние тундростепи очень похожи по структуре растительного покрова на так называемые реликтовые степи Восточной Сибири и Аляски, существующие ныне в виде небольших пятачков на сухих южных склонах тамошних гор. В эпоху оледенения, когда колоссальные количества воды оказались заморожены в ледниковом щите (создававшем к тому же устойчивый антициклон, что дополнительно иссушает климат), эти сухие степеподобные ландшафты распространились на огромные площади. При наступившем же 10–12 тысяч лет назад потеплении, когда ледниковый щит растаял, отступив до примерно нынешних его границ, климат стал гораздо более влажным. Место тундростепей заняли тундра современного типа и северная тайга, где основу растительного покрова составляют не злаки, а мхи, которые практически несъедобны для большинства животных; изолированные пятнышки горных "реликтовых степей" просто неспособны прокормить популяции копытных и хищников, составлявших "мамонтовую фауну". Кстати, дольше всего мамонт прожил на арктическом острове Врангеля (открытый недавно карликовый островной подвид — очаровательное существо высотою около полутора метров — вымер всего 5 тысяч лет назад, против 10 тысяч лет на континенте), а там и поныне относительно широко распространены те самые реликтовые степи.

Итак, существование мамонта в нынешние времена совершенно невозможно: исчезла сама экосистема, в которую тот был встроен. И даже если в будущем мамонта сумеют воссоздать "в пробирке" генно-инженерными методами (благо замороженных в вечной мерзлоте тканей этого существа предостаточно), жить в природе ему будет все равно негде. Ну, по крайней мере, пока не закончится межледниковье, в которое мы живем, и не начнется следующее по счету оледенение.

Иное дело — "снежный человек". Мне, по крайней мере, неизвестны законы природы, налагавшие бы прямой запрет на существование в горах Центральной Азии реликтового гоминоида — "обезьяночеловека", или просто крупной человекообразной обезьяны. С вечными снегами он, надо полагать, вопреки своему названию не связан никак (кроме того, что иногда оставляет там следы), а обитать должен в поясе горных лесов, где вполне достаточно и пищи, и укрытий. Ясно, что любые сообщения о североамериканских "бигфутах" можно со спокойной совестью выкидывать не читая (ибо своих видов приматов на том континенте нет и никогда не было[4], а чтобы пройти туда из Азии через приполярную Берингию, как это сделали люди, надо хотя бы обладать огнем), но вот в Гималаях или на Памире — почему бы и нет? Есть даже вполне правдоподобные кандидаты на эту роль, например мегантроп — очень крупная (около двух метров ростом) ископаемая обезьяна[5] из Южной Азии, обладавшая рядом "человеческих" черт, которые сближают ее с африканскими австралопитеками, прямыми предками гоминид…

Итак, допускаю ли я (как зоолог-профессионал) принципиальную возможность существования реликтового гоминоида? — ответ: "Да". Верю ли я в его существование? — ответ: "Нет". А поскольку речь тут зашла не о "знаю/не знаю", а о "верю/не верю", я позволю себе высказать на сей счет вполне субъективное суждение, основанное на личном опыте.

…В начале 80-х мне довелось работать на плато Путорана в северной Сибири. Место вообще глухое и безлюдное (на карте "плотности населения" оно с полным на то основанием сохраняет девственную белизну), а мы с напарником к тому же сидели отдельно от всех в горах, километрах в пятидесяти от базового лагеря экспедиции. Сам я изучал тамошнюю почвенную фауну, а напарник мой — поведение снежных баранов и хищников, волков с росомахами. Надобно заметить, что со спецификой работы орнитологов и "мышатников" я знаком был неплохо, а вот специалиста по крупным млекопитающим наблюдал в деле впервые — и впечатление, прямо скажу, было ошеломляющее…

Мой спутник — зоолог-полевик старой, классической школы — умел отыскивать (и фотографировать) свое зверье до того лихо, что Дерсу Узала с Чингачгуком тут, что называется, нервно курят в сторонке… Замечу, что самому мне тех шастающих по горам вокруг нашей палатки зверей углядеть не удалось просто-таки ни разу — за изъятием случаев, когда напарник, стоя рядом, давал прямые инструкции, куда точно направлять бинокль, да еще и разъяснял при этом (сам-то даже в бинокль не заглядывая), что, именно сейчас вот происходит пред моими вооруженными глазами[6]. А уж как он читал следы… От развития тяжелого комплекса неполноценности меня тогда уберегало лишь то детское изумление, с каким он, в свой черед, наблюдал — сколько всякой микроскопической живности извлекаю я из какой-нибудь неприметной моховой кочки…

Так вот, кому как, а мне тех полутора месяцев, проведенных в той палатке, вполне хватило для обретения непоколебимой убежденности: там, где единожды ступила нога такого вот профессионала, ни одно животное крупнее крысы не имеет ни единого шанса остаться "неизвестным науке". Ну, а поскольку к концу двадцатого столетия мест, где та нога профессионала не ступала бы вовсе, почитай, уже не осталось (по крайней мере на суше) — выводы делайте сами… Такое вот мое субъективное мнение, да; по другому говоря — "экспертная оценка".

Эпоха "бури и натиска", когда европейские путешественники что ни год, то открывали по крупному позвоночному (горная горилла, окапи, гигантский варан и т. д.), в которой по сию пору черпают свой энтузиазм "криптозоологи", на самом деле уместилась в пару десятилетий на границе XIX и XX веков; именно тогда, кстати, отправился в свое путешествие за динозаврами конан-дойлевский профессор Челленджер. С той поры технология закрашивания "белых пятен" изменилась принципиально, и дело тут даже не в увеличении числа зоологов в цивилизованных странах. Куда важнее то, что соотечественники Челленджера, несшие свое "бремя белого человека" (да и не только они), успешно воспитали в колониях местные кадры, способные обеспечивать не только экспедиционные, но и стационарные исследования; а дальше, как и везде, колоритные кондотьеры уступили место "большим батальонам", что "всегда правы"… Между прочим, за всю эпоху "бури и натиска" не бывало случая, чтобы от первых слухов о существовании в неких тропических дебрях некоего загадочного зверя до триумфальной доставки в Европу его шкуры с черепом прошло больше трех-пяти лет — сравните-ка это со снежным человеком, которого вот уж сколько десятилетий как безуспешно "ищут прохожие, ищет милиция"…

После Первой мировой войны бурный поток зоологических открытий такого рода (то есть достойных внимания читателя воскресных газет) резко иссяк. В 1937 году в джунглях Индокитая был открыт дикий бык коупрей; сомнения на его счет высказывали неоднократно, и вот только что генетический анализ расставил точки над "ё": таки да, одичавший домашний скот. В конце 70-х по добыче промышлявших в Антарктике советских китобоев установили было новый вид китов, но позже его разжаловали в цветовую разновидность. В 80-90-х описали несколько видов копытных, обитающих во Вьетнаме, — оленей и антилоп; статус большей части этих форм столь же сомнителен, как и коупрея, хотя антилопа псевдорикс вроде бы действительно представляет собой новый для науки род… В любом случае, результатов за три четверти столетия негусто.

По-хорошему, в сухом остатке тут — лишь история открытия в 1938 году кистеперой рыбы: хранительница музея мисс Латимер, заинтересовавшаяся странной добычей южноафриканских рыбаков, и упрямый ихтиолог профессор Смит, после четырнадцатилетних поисков обнаруживший естественное местообитание латимерий в сотнях километров от места первоначальной, случайной как выяснилось, поимки — у Коморских островов близ Мадагаскара, на глубине более 200 метров. А ровно через шестьдесят лет, в 1998 году, на противоположном конце Индийского океана, в Индонезии, случился почти буквальный ремейк той давней истории. Американская туристка на местном рыбном рынке; фото остатков странной рыбы; экспедиционный грант, тут же выданный под ту фотографию (это к вопросу об Официальной Hayкe&tm;, злонамеренно игнорирующей-де любые сообщения с мест о загадочных находках); ну и — на следующий же год — новый вид латимерии, переданный американскими ихтиологами в Индонезийский национальный музей!

Обратите внимание: латимерия — редчайшая глубоководная рыба, никогда не поднимающаяся наверх, однако профессионалы, стоило им лишь взяться за дело, нашли ее — на раз. Гигантского кальмара архитевтиса (тоже ведь редчайшее существо) то найдут на берегу в дохлом виде, и сунут в научный спирт, то снимут целый фильм — как он себя ведет в естественных условиях, на километровой глубине. А вот Морской Змей, регулярно (якобы) резвящийся на поверхности, даже и на фото все как-то толком не попадет — прямо Маркус Вольф какой-то! Ну а как попадет — так непременно окажется полуразложившейся акулой…

Чур-чура! — я вовсе не хочу сказать, что "эпоха великих зоологических открытий" уже позади, что мир "открыт до конца", а гумилевские звезды "пересчитаны все". Тут достаточно вспомнить выловленного недавно в Южной Пацифике представителя губок-археоциат, считавшихся вымершими еще в кембрийском периоде, и открытый в 2000 году в Намибии новый отряд ортоптероидных насекомых (его одновременно нашли еще и в балтийском янтаре!). Новые технологии позволили начать регулярные исследования древесных крон в тропических лесах, что привело к открытию — в числе прочего — нескольких видов низших обезьян и лемуров. Однако все эти открытия сделаны сугубыми профессионалами, да и оценены-то по достоинству могут быть лишь ими же — это вам не мега-кальмар, питающийся яхтами непослушных олигархов…

Так вот, возвращаясь к николай-степанычевым звездам: похоже, те из них, что можно разглядеть без соответствующей астрономической подготовки и эквипмента, сосчитаны все ж таки полностью. Работы по пересчету остальных — еще непочатый край, но тут уже требуется некоторое знание матчасти. Тем же, кому эту матчасть учить влом, осталось, боюсь, лишь обсуждать на форумах связь снежного человека с НЛО и торсионными полями. Либо попытаться пропихнуть поиски снежного человека в Вятской губернии в число Национальных Проектов&tm;; а что — при правильном распиле отката вполне даже может пройти!