Слава (slavikap) wrote,
Слава
slavikap

Расследование: остановилась ли эволюция человека?

Егоров Олег

Остановилась ли эволюция человека? Многие ответят на этот вопрос положительно. Действительно, если эволюция - это естественный отбор, "выживание сильнейших", то как может эволюционировать человек, подчинивший себе природу, с помощью сельского хозяйства способный прокормить себя и все свое потомство, а при нынешних достижениях медицины - обеспечивающий выживание тех, кто раньше не смог бы дотянуть до репродуктивного возраста?

Даже если забыть этот довод и сбросить со счетов влияние цивилизации, возникшей в последние 10 тыс. лет - палеоантропологические исследования показывают, что уже 50-100 тыс. лет назад наши предки анатомически не отличались от нас самих, в том числе и в таком важном аспекте, как объем мозга. Это позволяет предположить, что человечество достигло "эволюционного плато" - состояния, при котором отбор несет стабилизирующую функцию, лишь отсеивая особенно неудачные отклонения от найденного оптимума.

Однако эта позиция достаточно уязвима. Незаметность эволюции не говорит о том, что она не происходит вообще - это медленный процесс, отслеживать который в человеческой популяции в реальном времени почти невозможно. К тому же предположение об остановке эволюции человека приводит к выводам, которые противоречат современным исследованиям человеческого генома.






В простейшем определении, эволюция - это процесс изменения частот аллелей в популяции с течением времени. Большая часть эволюционных изменений сводится к замещению одних аллелей другими под давлением естественного отбора. Для того чтобы ответить на вопрос, идет ли эволюция человека, достаточно найти признаки изменения частот аллелей в геноме. Одним из надежных признаков таких изменений является любопытное явление, когда новый аллель закрепляется в популяции настолько быстро, что вместе с ним закрепляются и те аллели, которые близко расположены на хромосоме и поэтому часто наследуются вместе с ним. В результате в геноме образуется участок с очень низкой вариативностью - одинаковый почти у всех особей в популяции. Генетики обнаружили около 100 таких участков в геноме современного человека. Что интересно, в геноме афроамериканцев обнаружено только 9 из них, что хорошо согласуется с теорией африканского происхождения homo sapiens: у африканских популяций было более 100 тыс. лет для выработки адаптаций к местным условиям жизни, а все остальные попадали в новые среды обитания, к которым было нужно интенсивно приспосабливаться.

Аллели - разные варианты одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологичных (парных) хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака. В геноме конкретного человека обычно содержатся два аллеля. Если оба аллеля в геноме одинаковы, то геном называется гомозиготным, а если аллели разные - гетерозиготным по данному признаку. Каждая половая клетка содержит один аллель, и при слиянии половых клеток новый организм наследует по одному аллелю от каждого родителя. Мутация изменяет структуру исходного аллеля, т. е. приводит к появлению нового варианта признака. Существование в популяции организмов нескольких аллелей одного гена обеспечивает ее генетическое разнообразие и имеет важное адаптивное значение.

Исследования последних лет нашли несколько ярких примеров эволюции современного человека.

Высотная болезнь

Так, например, народы, переселившиеся в высокогорные районы планеты, столкнулись с проблемой недостатка кислорода. Кислородное голодание - опасное состояние, которое приводит к головокружению, утомлению, бессоннице, а в тяжелых случаях - к отеку легких и смерти. Акклиматизация лишь частично помогает избавиться от симптомов.


В Тибете дети с "гемоглобино-насыщенным" генотипом выживают более чем в два раза чаще "обычных".

Недавние исследования обнаружили возможную генетическую адаптацию к условиям кислородной недостаточности у коренного населения Тибета, живущего на высоте 4 тыс. метров над уровнем моря. В одном из таких исследований было обнаружено, что у части тибетцев насыщение крови кислородом на 10% выше нормального. Эта особенность оказалась наследуемой так, что можно предположить ее зависимость от всего одного гена.

Как выяснилось, частота зачатий и успешных родов не зависят от генотипа матери по данному признаку, зато от него зависит детская смертность. В среднем на каждую семью приходится 0,48 смертей для матерей с "гемоглобино-насыщенным" генотипом и 2,53 матерей с "обычным". Число выживающих детей варьируется от 3,79 в среднем у "гемоглобино-насыщенного" генотипа до 1,64 у обычного. Следовательно, у населения Тибета прямо сейчас происходит быстрое замещение аллелей - эволюция в действии.

Малярия

Малярия - болезнь, вызываемая внутриклеточными паразитами рода Plasmodium, которые в одном из периодов своего жизненного цикла проникают внутрь красных кровяных телец, где быстро размножаются, разрушая клетку-хозяина и выделяя в кровь токсичные отходы жизнедеятельности. Симптомы малярии включают в себя жар, тошноту, обезвоживание, анемию, в тяжелых случаях отказ внутренних органов, впадение в кому и смерть. Несмотря на успехи медицины и ведущиеся мероприятия по борьбе с малярией, в наше время ареал распространения болезни оценивается в 27% суши, а число случаев заболевания - до 500 млн в год.

1 | 2 | 3 |

Число заболеваний малярией по миру

Так как красные кровяные тельца - основное место обитания и размножения паразита, можно ожидать, что отбор будет поощрять адаптации, изменяющие структуру и функции именно этих клеток. Действительно, известно несколько аллелей, обеспечивающих защиту от малярии, среди них аллель серповидно-клеточной анемии (гемоглобина S), альфа- и бета-талассемии, гемоглобина C и гемоглобина E. Здесь видны признаки сильнейшего давления отбора. Во-первых, обилие аллелей говорит о том, что отбор поддерживает почти любую форму адаптации к болезни. Во-вторых, давление настолько сильно, что несмотря на то, что почти все эти адаптации весьма дорого обходятся своим носителям, они все равно поддерживаются отбором.

Лучше всего изучено влияние аллеля серповидно-клеточной анемии. Серповидно-клеточная анемия - тяжелое врожденное заболевание, которым страдают носители гомозиготного набора аллеля, кодирующего производство гемоглобина S - особой дефектной формы гемоглобина, которая имеет свойство "слипаться", деформируя эритроцит (отсюда название болезни) и нарушая его функцию. Несмотря на очевидную вредность мутации, аллель гемоглобина S широко распространен в популяциях, где высока заболеваемость малярией. В чем же причина? В том, что гетерозиготы - носители одного аллеля гемоглобина-S и одного аллеля гемоглобина-A - не страдают от анемии и в то же время обладают высокой (>90%) резистентностью к малярии. Получается, что в подверженных малярии регионах гомозиготы AA страдают от малярии, гомозиготы SS - от анемии, а отбор поддерживает гетерозиготов. Такая ситуация называется гетерозисом.

Почти все остальные адаптации, дающие устойчивость к малярии, очень похожи: это мутации, которые были бы безусловно вредны и отсеяны естественным отбором, если бы не длительный контакт человека с малярией. Счастливым исключением можно назвать мутацию, которая вызывает отсутствие на поверхности эритроцитов особых белков - антигенов группы Даффи. Эти белки используются одним из возбудителей малярии - P. vivax - для закрепления на клеточной мембране перед вторжением в эритроцит. Почти все выходцы из Африки являются "Даффи-отрицательными" и хорошо защищены от этой формы малярии при том, что наличие этой мутации не приводит к анемии.

Непереносимость лактозы

Лактоза - углевод, который в природе встречается только в молоке млекопитающих. Лактозу человек усваивает с помощью особого фермента - лактазы, который в больших количествах вырабатывается в первый год жизни, после чего его синтез идет на спад. У большинства взрослого населения Земли лактаза не синтезируется и нет возможности усваивать лактозу в значительных количествах; пределом считается 11 гр лактозы (эквивалент примерно 200 мл молока) в сутки при условии принятия небольшими дозами вместе с едой.

Это может показаться удивительным для европейца, но у большинства представителей многих народов: американских индейцев, австралийских аборигенов, обитателей южной Африки и юго-восточной Азии - употребление цельного молока вызывает расстройства пищеварительной системы: вздутие живота, колики, диарею, тошноту и рвоту. Да и среди европейцев процент людей с лактазной недостаточностью довольно высок (10-15%). Однако процесс брожения, используемый при получении кисломолочных продуктов, расщепляет лактозу, поэтому все эти люди могут употреблять кисломолочные продукты.

Способность усваивать лактозу в зрелом возрасте возникла у человека дважды - в Европе и северной Африке. На независимое возникновение указывает то, что мутации произошли в разных частях генома, хотя проявляются они одинаково (в биологии это явление называется полиморфизмом). То, что две разные мутации независимо возникли и распространились в разных регионах - надежный признак действовавшего на человека сильного давления отбора. Дважды независимо возникшая способность к усвоению лактозы - лучший известный нам пример конвергентной эволюции современного человека.

СПИД

Пандемия СПИДа, начавшаяся в 80-х года прошлого века, стала одним из ключевых демографических факторов современности. Почти 40 млн человек заражены неизлечимой болезнью, летальность которой близка к 100%. Эпидемия СПИДа в южноафриканском регионе, где процент заражения взрослого населения приближается к 25%, привела к падению средней продолжительности жизни почти на 10 лет.


Увеличить
График распространенности СПИДа среди молодых людей

Как было показано на примере малярии, с эволюционной точки зрения пандемию можно рассматривать как фактор отбора, который должен поощрять мутации, обеспечивающие защиту от болезни. Обычно защита достигается изменением структуры белков, играющих важную роль в процессе заражения клетки.

Такие мутации существуют. Для присоединения к T-лимфоцитам вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) использует особые белки на поверхности клетки: так называемые С-С рецепторы хемокина CCR5 и CXCR4. Наиболее изучена мутация CCR5-Δ32, приводящая к отсутствию рецепторов CCR5 на мембране T-лимфоцитов. Гомозиготные носители мутации имеют полный иммунитет к ВИЧ, в то время как гетерозиготные получают только немного (на 2-3 года) замедленное развитие болезни. Эта мутация встречается в основном у населения Северной Европы и очевидно не связана с эпидемией СПИДа. Возможно, ее распространение связано с болезнью, возбудители которой использовали похожие механизмы для заражения клеток. К несчастью, в южноафриканской популяции крайне редки мутации, отключающие рецепторы CCR5 и CXCR4. Это, возможно, вносит свой вклад в развитие пандемии в регионе.

Обычно отключение действующего гена, такое как при мутации CCR5-Δ32, оказывается вредным и исчезает под давлением отбора. Но, как показывает пример развития резистентности к малярии и СПИДу, в условиях контакта с инфекцией, использующей кодируемый геном белок в своих целях, отключение гена может быть преимуществом.

Таким образом, возникновение цивилизации не только не оградило человечество от естественного отбора, но и само стало фактором отбора. Освоение новых территорий потребовало приспособления к новым условиям жизни, переход к сельскому хозяйству вызвал изменение питания и поощрил изменение пищеварительной системы, увеличившаяся плотность населения подвергла человека большему риску заражения инфекционными болезнями. Все это дает возможность говорить о том, что, хотя рассмотренные примеры и не позволяют говорить о тех изменениях, которые обычно подразумеваются под "эволюцией человека": росте объема мозга, изменении черт лица, переходе к прямохождению, возникновении речи - эволюция человека не остановилась, но может быть даже ускорилась в последние 5-10 тысяч лет.




Источник: cnews.ru
2010-12-20




http://mygenome.ru/articles/83/
Tags: эволюция
Subscribe
promo slavikap май 14, 2015 15:49 6
Buy for 50 tokens
Предлагаю разместить рекламу Вашего поста в этом промо-блоке, чтобы ее смогли увидеть 10 000 уникальных пользователей сети Интернет в течение суток. Сделаю репост за 50 жетонов. Без политики, эротики и т.д.
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 18 comments