Неандерталец. В поисках исчезнувших геномов

Глава 20 Человеческая суть?

Замечательное место — наш институт в Лейпциге. Там все занимаются более или менее одним вопросом: что значит “быть человеком”? Но при этом все исследования ориентированы на материальные, фактологические данные, на экспериментальную работу. Одно из интереснейших направлений, которое поддерживается у нас в институте, возглавляет Майк Томаселло, директор отделения сравнительной и возрастной психологии. Его группа изучает, как различается формирование когнитивных функций у человека и человекообразных обезьян.

У него в группе для оценки когнитивных различий обезьянам и детям предлагаются сходные тесты на “сообразительность”. Особенно интересно, как детки и обезьянки вовлекают взрослого наблюдателя в свои планы по добыванию конфетки или игрушки с помощью хитроумных конструкций. Как показывают исследования Майка, до десяти месяцев между человеческими и обезьяньими малышами когнитивных различий практически не обнаруживается. Но зато после года дети начинают делать нечто, чего обезьянки не делают никогда. Они начинают привлекать внимание к предметам, которые их интересуют, показывать на них. Более того, после года большинству детишек это действие, показывать на предметы, кажется чрезвычайно занимательным. Они показывают на лампу, цветок, кошку не потому, что хотят этим объектом завладеть, а просто потому, что забавно привлекать к ним внимание мамы, папы или кого бы то ни было. Им ужасно нравится само по себе привлечение внимания другого человека. По-видимому, около года ребенок начинает открывать для себя, что у других людей, как и у него, имеются интересы и свой взгляд на мир, и пытается научиться управлять вниманием других людей.

Майк предполагает, что побуждение управлять вниманием других людей появляется у ребенка раньше других уникальных для человека когнитивных свойств^[62]. Это свойство с определенностью указывает, что у ребенка началось становление модели психического состояния, как выражаются психологи, то есть у него формируется представление, что другой человек воспринимает мир по-своему. В принципе нетрудно понять, как из способности встать на место другого и управлять его вниманием и интересом могла развиться, колоссально расширившись, человеческая предрасположенность к социальной активности, к манипулированию, к политике, к совместной деятельности и отсюда к сложно устроенным обществам. По-моему, Майк и его группа нащупали здесь некое основополагающее различие, благодаря которому мы пошли совсем иным историческим путем, нежели человекоообразные обезьяны и многие вымершие виды людей, в том числе и неандертальцы.

Еще одно отличительное качество, которое особенно выделял Майк, — это способность к имитации у детей. Они гораздо более склонны повторять за родителями или другими взрослыми, чем обезьяньи малыши. Другими словами, дети “обезьянничают” гораздо больше самих обезьян. А взрослые, в свою очередь, поправляют и меняют поведение своих малышей гораздо больше, чем обезьяньи родители. Во многих обществах такое поведение во многом зарегулировано, это то, что мы называем наставничеством, обучением. На самом деле большая часть общения взрослых с детьми в явной или неявной форме посвящена именно обучению. А общественные институты, взявшие под контроль эту способность, мы знаем как школы или университеты. У обезьян, напротив, наставничество практически не наблюдается. Меня просто восхищает, что наша способность легко обучаться от других начинается с совместного, разделенного с кем-то внимания и на первых порах проявляется, когда малыш просто показывает папе лампу, заставляя его посмотреть на нее.

Для человеческих обществ столь явный акцент на обучении как таковом имеет фундаментальные последствия. Обезьяны могут получить собственный опыт только путем проб и ошибок, без помощи родителей или других учителей из их группы, тогда как люди исключительно эффективно воспринимают опыт предыдущих поколений. В итоге, если инженеру нужно улучшить механизм, то не обязательно изобретать все с нуля. Инженер будет иметь в виду все изобретения, сделанные предыдущими поколениями, от сложного двигателя, появившегося в XX столетии, до колеса, доставшегося нам из античности. Инженеру останется только добавить кое-какие изменения, чтобы улучшить свою конструкцию, а последующие поколения инженеров примут с благодарностью эти улучшения и с их учетом будут уже строить свои. Майк назвал это явление эффектом храповика, не позволяющим откатываться назад. Колоссальный культурный и технологический прогресс человеческого общества совершенно очевидно коренится именно в этом.

Мой энтузиазм по отношению к работам Майка вырос из убеждения, что уникальные человеческие свойства, такие как совместное внимание, способность к обучению сложным вещам, имеют генетическую базу. И доказательств у нас для этого на самом деле предостаточно. В прошлом были такие случаи — сегодня их считают неэтичными экспериментами, — когда люди дома выращивали своих детей вместе с детенышами обезьян. Маленькие обезьянки выучивались многим человеческим вещам — манипулировать хозяйственной утварью, строить простые предложения из одного-двух слов, кататься на велосипеде и курить сигареты. Но они так и смогли освоить сложные навыки и не вовлекались в многоплановые отношения до той же степени, что и дети. Иными словами, они не достигали человеческого разумения. Для полного восприятия человеческой культуры нужна, как мы понимаем, определенная биологическая база.

При этом, естественно, не имеется в виду, что одни только гены ответственны за восприятие человеческой культуры, они лишь необходимый для этого субстрат. Представим умозрительную ситуацию, когда ребенок воспитывается без всяких контактов с другими людьми. У такого вряд ли разовьются все те способности, какие мы связываем с человеческой сущностью, в том числе и понимание особости, наличие своих интересов у других людей. У этого несчастного воображаемого дитяти никогда, вероятно, не появится наиболее тонко организованное свойство, которое вырастает из нашей способности к совместному вниманию. Я имею в виду язык. Я убежден, что для становления человеческого разума необходимы социальные стимулы. Для обезьян, однако, не важно, в какой момент и в каком объеме они становятся объектом человеческого обучения и человеческой социальной среды, они все равно способны развить лишь самые элементарные культурные навыки. Одного социального обучения мало. Чтобы усвоить человеческую культуру, нужна предрасположенность, обусловленная генами. Уверен, что и человеческое дитя, выращенное в семье шимпанзе, не сможет начать думать как шимпанзе. Потому что для этого нужна своя предрасположенность, обусловленная генами шимпанзе, которых человек не имеет. Но, как и положено людям, нас больше интересует, что делает нас людьми, чем что делает шимпанзе обезьянами. В этом случае не следует стесняться своего “человекоцентризма”. У нас есть объективная причина для подобного парохиализма. Ведь именно люди, а не шимпанзе пришли к господству на планете и в биосфере. И в этом нам помогла мощь культурных и технологических навыков; с их помощью мы нарастили свою численность, поселились и живем даже там, где без них не смогли бы и выжить, под нашим влиянием меняется, иногда в плачевную сторону, внушительная часть биосферы. Поэтому волнующей, а вернее насущнейшей проблемой, с которой столкнулись сейчас ученые, стала расшифровка причин нашего уникального развития. И одним из путей может быть сравнение геномов неандертальца и современного человека. Именно чувство волнительной и настоятельной необходимости руководило мной, заставляя преодолевать все новые и новые технические препятствия на пути к геному неандертальца.

Согласно данным палеонтологической летописи, неандертальцы появились 300–400 тысяч лет назад, а вымерли где-то 30 тысяч лет назад. За это время их технологии не слишком изменились. На протяжении своей истории они использовали примерно одни и те же орудия, а их история между тем была в четыре раза длиннее истории людей современного типа. Только под конец своего существования, как раз когда они могли встретиться с людьми, у них кое-где появились некоторые нововведения. Тысячелетие за тысячелетием они то расширяли, то сокращали свои территории, следуя за изменениями климата в Европе и Западной Азии, но так и не сумели переплыть через море и заселить новые части мира. Они расселялись примерно так же, как любые другие крупные млекопитающие, и в этом походили на другие виды вымерших людей, живших в Африке последние 6 миллионов лет или в Евразии последние 2 миллиона лет.

Но все круто изменилось, когда в Африке появились люди современного типа и двинулись по миру толпой переселенцев. За следующие 50 тысяч лет — время вчетверо или в восемь раз короче всего периода существования неандертальцев — эта толпа заняла каждый пригодный уголок планеты, а потом изобрела новые технологии и отправилась на Луну и дальше. И если у этого технологического и культурного взрыва имеется — а я уверен, что да — генетическая подоплека, то мы ее сможем увидеть, сравнив геномы неандертальцев и современных людей.

Эта мечта не давала мне покоя, руки чесались добраться до анализа сущностных различий человека и неандертальца. Тем более что к лету 2009 года Удо наконец откартировал все фрагменты неандертальского генома. При этом я понимал, что мечты мечтами, но нужно быть реалистом: различия в геномах не могут рассказать все. Открою маленький грязный секрет геномики: нам не известно ничего, точнее практически ничего, о том, как наш геном превращает вещество в отдельно взятое, живое и дышащее существо. Если я, например, отсеквенирую свой геном и передам последовательность генетику, то он определит, в какой части планеты я живу или жили мои предки. Он может сделать такой вывод, сравнив полиморфизмы в моем геноме с их географической вариабельностью в разных частях света. Но что я за человек — умный или глупый, высокий или низкий, или еще что-нибудь про меня, — этого он не скажет. Мы сейчас бросили столько сил на изучение геномов, в основном нацелившись на борьбу с тяжелыми болезнями, такими как Альцгеймер, рак, диабет или сердечная недостаточность, но пока не слишком преуспели. В настоящий момент мы в состоянии лишь сказать с высокой степенью неопределенности, имеется ли у человека склонность к этим болезням. Поэтому, возвращаясь к реальности, я понимал, что многого неандертальская геномика нам не откроет. Никаких дымящихся пистолетов на месте преступления не предвидится.

Но все же, имея в руках неандертальский геном, стоит задаться вопросом, что же разнит людей и неандертальцев. Этим путем сможем пойти не только мы, но и следующие поколения биологов и антропологов. Для начала следовало сделать каталог всех генетических изменений, которые произошли у людей после разделения линий людей и неандертальцев. Таких изменений найдется, по-видимому, много, и большая их часть не имела видимых последствий, но среди них обязательно будут и ключевые мутации, которые нас интересуют.

Этот каталог с инвентаризацией всех уникальных человеческих модификаций взялись начерно собирать Мартин Кирхер и Дженет Келсо, его руководительница. В идеале каталог должен включать все генетические изменения, которые произошли после того, как неандертальцы отправились своим эволюционным путем, а предки современных людей — своим. То есть там должна содержаться перепись всех позиций в геноме, по которым неандертальцы похожи на шимпанзе и других человекообразных обезьян, а все люди вне зависимости от их географического положения отличаются и от неандертальцев, и от обезьян. Но в 2009 году мы еще не были готовы сделать полную и корректную перепись. Прежде всего, у нас на руках было всего 60 процентов неандертальского генома, так что в любом случае каталог заполнится только на 60 процентов. Во-вторых, даже если мы зарегистрируем позицию, где человеческий эталонный геном отличается от геномов неандертальца и шимпанзе, то не обязательно любой человеческий геном будет похож на эталонный в этой позиции. Большинство таких позиций окажутся вариабельными, то есть будут отличаться у разных людей, но у нас нет достаточной информации, чтобы эту вариабельность оценить и учесть, отделить реальные отличия от ложноположительных сигналов (не нашли — не значит, что их в действительности нет). К счастью, параллельно приступили к работе несколько крупных проектов, нацеленных на исследование генетической вариабельности людей. Например, проект 1000 Genomes Project ставил своей задачей получение генетических вариантов одного процента всех людей на планете. Но тогда этот проект только стартовал. В-третьих, нас сильно ограничивало то обстоятельство, что неандертальский геном был собран из ДНК всего лишь трех неандертальцев, да и то большая часть фрагментов принадлежала только одному из них. Мне, правда, это не казалось слишком серьезной проблемой. Если обезьяний, предковый, вариант встретился у одного из неандертальцев, то нас не должно особо волновать, что у другого неандертальца может оказаться продвинутый, человеческий аллель. Нам достаточно знать, что в тот момент, когда неандертальская и человеческая линии разделились около 400 тысяч лет назад, в генофонде неандертальцев присутствовал этот предковый аллель. И его можно рассматривать в качестве кандидата на роль универсального отличительного сигнала неандертальцев от людей.

Дженет и Мартин сравнили человеческий эталонный геном с геномами шимпанзе, орангутана и макаки и, таким образом, зафиксировали все позиции, по которым человек отличался от обезьян. Потом сделали новое сравнение, теперь уже человека и трех видов обезьян с неандертальским геномом. Но при этом позаботились учесть только те позиции, для которых место в геноме определялось совершенно надежно. В результате получили 3 202 190 нуклеотидных позиций, отличающих неандертальцев и людей (человеческую линию) от обезьян. По большинству этих позиций неандертальцы были схожи с людьми. Оно и понятно — ведь неандертальцы существенно ближе к нам, чем к обезьянам. Но все же 12,1 процента позиций, схожих с обезьяньими, отличали неандертальцев от людей. На следующем шаге Дженет и Мартин посмотрели, найдутся ли позиции, где предковые (обезьяньи) варианты, обнаруженные у неандертальцев, все еще присутствуют и у современных людей. В большинстве подобных случаев у людей присутствовали и предковые, и продвинутые аллели, то есть у некоторых людей оказывались предковые аллели, а у других — продвинутые. Так и должно быть, потому что мутации в этих позициях произошли совсем недавно. Но некоторые из новых вариантов имели все люди без исключения (насколько мы могли судить по доступным данным). И именно они представляли для нас особый интерес.

А еще пристальнее следовало присмотреться к тем мутациям, которые могли иметь функциональные последствия. Перво-наперво это модификации цепочек аминокислот в белках. Как мы, конечно, знаем, белки закодированы последовательностями ДНК, называемыми генами. В генах определены аминокислотные последовательности, в них в тех или иных сочетаниях чередуются двадцать разных аминокислот. Белки выполняют в организме самую разную работу: это и регуляция активности генов, и построение тканей, и контроль метаболизма. И скорее именно модификации в белках будут иметь какие-то последствия для организма, чем любые другие мутации. Подобные потенциально небессмысленные мутации — заменяющие одну аминокислоту на другую в белке или изменяющие длину белковой последовательности — встречаются гораздо реже других, не играющих столь драматической роли. Мартин в конце концов выдал мне их список — 78 мутаций, затрагивающих аминокислотные цепочки, по которым все люди отличаются от обезьян и неандертальцев. К этому списку по мере продвижения наших дел и проекта 1000 Genomes некоторые позиции будут добавляться, ну а другие вычеркиваться. Так что можно вполне обоснованно предположить, что с момента разделения неандертальской и человеческой линий у людей закрепилось не больше двух сотен аминокислотных мутаций.

В будущем, когда сформируется более полное понимание работы каждого белка в организме и в мозге в том числе, биологи смогут порассуждать, как влияет каждая отдельная аминокислота на функционирование белка и насколько проявлялось это влияние у неандертальцев. К сожалению, столь внушительный объем информации будет собран нескоро, когда я сам уже присоединюсь к неандертальцам на том свете. Но мне приятно думать, что прочтенный нами неандертальский геном (и его улучшенная версия, которая появится стараниями других ученых, сегодняшних и будущих) станет заметной вехой на этом пути.

Но на тот момент эти 78 позиций могли дать лишь очень приблизительный намек. Имея только нуклеотидную запись этих новоприобретений, трудно представить, что за изменения в организме за ними стояли. Среди них мы, однако, приметили пять таких белков, где заменилась не одна аминокислота, а две. Вряд ли это можно считать случайностью, если 78 мутаций распределяются случайным образом по 20 тысячам наших белков. Так что эти пять белков, скорее всего, изменились сравнительно недавно в человеческой истории. Вполне возможно, что они потеряли свое былое значение и теперь могут накапливать мутации без всяких осложнений. В любом случае к этой пятерке стоило присмотреться получше.

Первый из белков с двумя мутациями был связан с подвижностью сперматазоидов. Меня это не удивило. Хорошо известно, что у человека и других человекообразных приматов гены, связанные с мужской репродукцией и свойствами сперматозоидов мутируют весьма часто. Это объясняется прямой конкуренцией между сперматозоидами за право оплодотворения, когда у самки имеется возможность многократного спаривания с разными самцами. Легко понять, что любое изменение, благоприятствующее победе в отчаянном соревновании за яйцеклетку, например увеличивающее подвижность и скорость сперматозоидов, быстро распространится в популяции. Такое изменение находится под действием положительного отбора, то есть увеличивает шансы своего носителя на выживание и передачу генов потомкам. Если подумать, то чем яростнее битва между разными сперматозоидами вокруг каждой яйцеклетки, битва за наследство, так сказать, тем мощнее действует положительный отбор. Поэтому имеется зависимость между уровнем свободы скрещиваний и силой положительного отбора, обнаруживаемого в генах мужской репродукции. Так, у шимпанзе, у которых самки во время течки стремятся спариться со всеми самцами, каких только могут привлечь, свидетельств положительного отбора в этом направлении множество, существенно больше, чем у горилл. У тех самки имеют возможность спариться только с доминантом, старым самцом с серебристым загривком, монопольно контролирующим всех своих дам. Им только и достается сперма среброгривого монополиста, а сперматозоидам молодых подчиненных самцов не позволяется участвовать в конкурентной борьбе за яйцеклетку. Точнее, они участвуют в этой борьбе, но на более раннем, социальном, этапе, когда утверждается иерархическое положение каждого самца. И очень примечательно, что даже столь косвенный признак, как относительный размер мошонки, отражает разницу в конкурентных стратегиях самцов. У шимпанзе размер мошонки относительно большой, а карликовые шимпанзе бонобо, склонные к широчайшему промискуитету, оснащены еще более впечатляющими фабриками по производству спермы; при этом крупные доминантные самцы горилл имеют довольно жалкие по размеру яички. У людей, судя по размеру яичек и данным по положительному отбору в генах, ответственных за мужскую репродуктивную функцию, сочетается шимпанзиная склонность к промискуитету и горилловая моногамия. Наши предки, скорее всего, не сильно отличались от нас, балансируя между эмоционально поощряемой преданностью партнеру и заманчивыми сексуальными альтернативами.

У второго белка из списка Мартина функции так и остались неизвестными. И это отражает вопиющую неполноту наших знаний о работе генов. Третий белок участвовал в синтезе факторов, контролирующих производство белков в клетке. И что означают изменения в нем, мы не имеем ни малейшего представления. Вполне небезосновательно предполагать, учитывая пробелы в наших знаниях, что данный белок приобрел какую-то дополнительную, неизвестную нам функцию. Но зато два оставшихся белка с парой аминокислотных замен присутствуют у нас в коже. Один принимает участие в соединении клеток друг с другом, в особенности он проявляет себя при заживлении ран, а другой обнаруживается в верхних слоях кожи, в потовых железах и в волосяных луковицах. Следовательно, мы можем заключить, что по ходу эволюции в человеческой линии произошли некие серьезные изменения кожных покровов. Остается лишь надеяться, что в дальнейшем ученые прояснят сущность этих изменений: может, первый белок способствовал более эффективному заживлению ран, а второй мог модифицироваться из-за того, что люди избавились от меховой шкуры. Но сейчас мы ничего определенного не скажем. Слишком уж велико наше невежество в вопросах конкретной работы генов в организме.

Когда будет готова полная версия неандертальского генома и когда соберется достаточно информации по современной генетической вариабельности, Мартин и Дженет должны будут, конечно, скорректировать свой каталог. В новой версии будут отражены все модификации, которые появились в человеческой линии около 400 тысяч лет назад после разделения с неандертальцами и до отметки в 50 тысяч лет, когда толпа переселенцев двинулась из Африки, заполонив весь мир. После этого времени вряд ли можно найти изменения, которые имелись бы у всех людей, просто потому что люди оказались на разных континентах. Если ориентироваться на имеющиеся данные по неандертальскому геному, общее число модифицированных позиций у людей составляет порядка 100 тысяч. Эта цифра и есть точный ответ на вопрос “Что делает человека человеком?”, по крайней мере с точки зрения генетики. И если мысленно вернуть обратно все эти 100 тысяч нуклеотидов в их изначальное состояние, то получится как раз общий предок неандертальца и человека современного типа. И в будущем одной из важнейших задач антропологии станет тщательное изучение созданного каталога, с него начнется поиск генетических изменений, предопределивших человеческие разум и поведение.