Ми — це наш мозок

Як могло статися, що не надто інтелігентний син

із багатої сім’ї врешті виклав ідею, найважливішу зі

всіх, які коли-небудь були в людей?

Мідас Деккерс про Чарлза Дарвіна, газета «De Volkskrant» від 02.01.2010

Рух «Intelligent Design» («ID») («Розумний задум») у минулі роки відчайдушно і безуспішно намагався, в тому числі й у Нідерландах, тотально покінчити з Дарвіновою теорією еволюції. Звичайно, з точки зору права дозволено заперечувати існування еволюції, але публічне заперечення наявної наукової інформації, як це люблять робити прихильники «ID», чітко показує, що вони підходять із подвійним стандартом. Богохульство в Нідерландах досі вважається злочином, а от хула на Дарвіна дозволена. Частиною кампанії «ID» було заперечення величезного внеску молекулярної біології у наше розуміння еволюції. Так, у книзі Кееса Деккера про Розумний задум (2005) натураліст професор Арі фан ден Бойкель (Arie van den Beukel) пише: «Часто нам нав’язують думку, що висновки молекулярних біологів за останні десятиліття рішуче підтримують теорію Дарвіна. Це дуже далеко від істини». На кількох прикладах я хотів би проілюструвати, яку нісенітницю поширює категоричне твердження цього прихильника «ID».

Навіть уявити собі важко, що ще 1859 року Дарвін, не маючи у своєму розпорядженні сьогоднішніх знань про молекулярну будову, написав, що все живе походить від одної-єдиної прадавньої форми, оскільки всі живі тканини хімічно мають стільки спільного. Тим часом молекулярна біологія поставила цю пророчу ідею на міцний фундамент. Простежити еволюцію ДНК можна, наприклад, за: (1) поступовими молекулярними змінами у генах, які кодують утворення білків, (2) подвоєнням генів і утворенням з них нових функціональних генів, (3) елімінацією генів, (4) еволюційними змінами у незакодованих на білок частинах, РНК, які беруть на себе важливі функції регуляції в клітині. Молекулярні дослідження постійно приносять дедалі нові відкриття та ідеї про те, яким шляхом ішла еволюція і чому все відбувалося саме таким чином, а не інакше. Те саме стосується відповідальних за нервову систему генів. З огляду на великі молекулярні збіги, нервова система червів, комах і хребетних від риб до людини повинна була мати одного-єдиного поперед­ника, приблизно 600 мільйонів років тому. Щетинистий хробак (Platynereis dumerelii), довжина якого становить лиш один сантиметр, є живою викопною істотою. Цей хробак у ході свого ембріонального розвитку проходить ту саму молекулярну програму, що й ми, ссавці, на етапі раннього розвитку.

Дарвін би, звичайно ж, оцінив молекулярне дослідження ДНК мітохондрій всім відомих зябликів, яких виявив на Ґалапаґоських островах під час експедиції на кораблі її величності «Бігл». Як він і припускав, тринадцять видів справді походили від одного-єдиного предка. Цей предок 2,3 мільйона років тому прибув на Ґалапаґоські острови з Південноамериканського континенту. Молекулярна біологія також підтримала ідею Дарвіна шукати предків людини в Африці, так само, як ідею про хвилі міграції людей з Африки та континентальної міграції у Європу та Китай. Тим часом стало відомо, що були дві міграційні хвилі людей з Африки. Перша — міграція Homo erectus 2—1,6 мільйонів років тому, друга — міграція сучасної людини, Homo sapiens, 50 000—60 000 років тому.

Нещодавно почалися пошуки молекулярно-генетичних змін, які за 300 000 поколінь після відгалуження від шимпанзе привели до виникнення людини. Дедалі частіше звертають увагу на те, що геном людини і шимпанзе відрізняються всього на 35 мільйонів цеглинок ДНК — а це всього лише 1 відсоток. Тим часом ця цифра стала міфічною. Напевне, ближчою до істини буде цифра 6 відсотків. Проте такий великий збіг мало про що свідчить, оскільки в принципі відповідальними за трикратне збільшення ваги нашого мозку з моменту відгалуження від шимпанзе може бути лише декілька генів. Таку можливість підкріплює цілий ряд недавніх спостережень. Одна з характерних відмінностей від мозку шимпанзе полягає в тому, що в людському мозку гени, які беруть участь у мозковому обміні речовин, розгортаються значно сильніше. Схоже, що відповідальними за це є лише декілька генів (факторів транскрипції). До подібного висновку приводить одна із стратегій перевірки генів, які, імовірно, відповідають за розвиток людини: розшукують гени, мутація в яких викликає в людини мікроцефалію та розумову відсталість. При успадкованій хворобі «первинної мікроцефалії» мозок такий же малий, як у великих мавп, але не має змін у принциповій структурі. Люди з первинною мікроцефалією у всьому іншому виглядають зовсім нормально і не мають жодних неврологічних відхилень. Таке порушення розвитку може локалізовуватися у принаймні шести різних місцях ДНК. Усі ідентифіковані досі гени беруть участь у поділі клітин. Тому цілком логічним виглядає їх причетність до збільшення розмірів мозку в процесі еволюції. Один із них — це ген ASPM, який після відгалуження людини від шимпанзе 5,5 мільйона років тому пройшов через прискорену зміну цеглинок своїх ДНК. Висувають гіпотезу, що мозок людини ще продовжує розвиватися, оскільки генетичний варіант ASPM виник тільки 5800 років тому і відтоді він швидко поширився серед популяції. Генетичний варіант мікроцефального гена (MCPH1— варіант D), імовірно, потрапив у ДНК Homo sapiens щойно в останній льодовиковий період, приблизно 37 000 років тому, хоча носієм цього варіанта є 70 відсотків сьогоднішнього населення світу. Таке швидке поширення можливе лиш тоді, коли цей варіант несе в собі чітку еволюційну перевагу.

Також знайдено гени, зміни яких асоціюються з людською мовою. Мутації в гені FOXP2 спричиняють спадкові порушення в мові та мовленні. Схоже, що ASPM і мікроцефалін також асоціюються з мовою.

У ході еволюції виникали також нові функціональні гени. Найкращим прикладом є ген бачення в трьох кольорах у приматів. Через подвоєння «зеленого» опсину, потім мутації і селекцію у приматів виник «червоний» опсин. Еволюційна перевага кольорового бачення полягає в тому, що можна відрізняти червоні стиглі плоди від незрілих. Навіть досі червоний колір означає для нас збудження, а панівна в природі зелена барва має заспокійливу дію, навіть у плацебо (див. розділ ХVІІ.4). Ось чому операційні зали фарбують у зелений колір. Також відбувалася втрата генів. У миші є 1200 генів рецептора запахів, а в людини їх залишилося тільки 350. Можливо, втрата одного з них, гена MYH16, непрямим чином вплинула на розмір людського мозку. Цей ген проявлявся у могутніх щелепних м’язах наших предків. Його зникнення дало можливість збільшити людський череп (як адаптація до збільшення мозку).

Є й інша стратегія пошуку генів, які були необхідними для розвитку нашого мозку, — визначення загального генома різних представників еволюційного шляху, який пройшла людина. Наразі дослідник шведського походження Сванте Пеебо (Svante Pа¨а¨bo) з Інституту еволюційної антропології ім. Макса Планка в Лейпцигу визначає всю послідовність базових пар ДНК генома вимерлих 30 000 років тому неандертальців. Він отримує ДНК з трьох викопних екземплярів жінок-неандерталок, яким 38 000—44 000 років. Дослідник розробив техніку, як відрізнити сильно фрагментовані ДНК неандертальців від забруднень, викликаних бактеріями і сучасною людиною. Він сподівається, що за декілька років зможе порівняти повну ДНК неандертальця та сучасної людини, і таким чином можна буде визначити, які саме генетичні зміни в ході еволюції дали нам можливість зробити гігантський стрибок уперед. Після того як вивчили 60 відсотків ДНК неандертальців, зараз уже видно перші разючі результати. У європейців, китайців та папуасів знайдено сліди сексуальних контактів із неандертальцями, які відбулися приблизно 80 000—50 000 років тому на Близькому Сході. Від 1 до 4 відсотків нашої ДНК походять від неандертальців. Це не стосується африканців. Тож постає запитання, які властивості ми успадкували від неандертальців. Досі було знайдено 51 ген, який після відгалуження від неандертальців дуже стрімко розвивався. Також виявлено численні відмінності в маленьких фрагментах ДНК, які кодують РНК і беруть на себе регулювальні функції (див. нижче); також було виявлено 78 генів, однакових у всіх сучасних людей, але відмінних у неандертальців. Серед відмінних генів є відносно багато тих, які відіграють важливу роль у функціях головного мозку, а тому в найближчі роки допоможуть нам скласти уявлення про історію виникнення особливих властивостей сучасної людини.

Якщо говорити про 6-відсоткову відмінність між ДНК людини та шимпанзе, то слід згадати, що навіть незначні генні модифікації, так звані поліморфізми, можуть повністю змінити просторову структуру білка, а разом з нею його функції. Крім того, з одного гена можуть утворюватися багато різних білків. Член нашої дослідницької групи Тетяна Ішуніна ви­явила, що в мозку присутні більш ніж 40 варіантів одного білка, з яким стикаються трансмітери естрогену, рецептор естрогенів Альфа (ER a). Дія, яку мають всі ці різні форми, варіюється залежно від віку, ділянки мозку, типу клітин і процесу хвороби. Нещодавно на додачу до цього з’ясувалося, що в питаннях еволюції мозку нам не слід так сильно зосереджуватися на генах, які кодують білки. Адже 98 відсотків генома кодують не білки, а тільки РНК, і головним чином мікро-РНК могли відіграти важливу роль у збільшенні розмірів людського мозку. Багато процесів у клітині регулюються відрізками РНК, і часто виявляються великі відмінності між ними в людей та в шимпанзе. Досі найбільшу різницю між людиною та шимпанзе виявили в HAR1 (Human Accelerated Region 1), частині недавно відкритого гена РНК. РНК, що утворюється на ранній стадії розвитку (HAR1F), специфічний для нейронів Кахала-Ретціуса в мозку. Після 17—19 тижнів вагітності в людини проявляється HAR1F разом із білком реліном. Цей фактор необхідний для утворення шестишарової кори головного мозку, яка так сильно розвинена в людини. Зміни в цьому гені людини, імовірно, відбулися більше одного мільйона років тому, а отже, могли бути вирішальними для виникнення сучасної людини.

У ході еволюції в наших ДНК накопичилася величезна кількість непотребу і повторень. Ці рубці нашої еволюції дають нам важливу інформацію про історію нашого виникнення, проте навряд чи можуть послужити аргументом існування мудрого творця, у якого вірять послідовники вчення «Розумний задум», не кажучи вже про те, що в ДНК вони бачать «мову Бога». І нічого не змінилося, відколи Дарвін 1871 року заявив, що спростувати найважливіший принцип еволюції можливо хіба що за умови, що дивитимешся на всі природні явища очима дикуна. Через більш ніж 130 років прихильники «ID» посідають самотнє місце серед небагатьох «дикунів», які заперечують еволюцію.