Глава седьмая. Новейшие ключи к происхождению человека

Исследование происхождения человека не исчерпывается одними лишь раскопками. Капля, которая вот-вот упадет в пробирку в микробиологической лаборатории института Карнеги в Вашингтоне, содержит нити генетического вещества человека и шимпанзе. Анализ определит сходство между ними - и степень родства их древних предков

Глубочайшие истины средневековья теперь вызывают у школьников только смех. Пройдет еще два-три века, и над глубочайшими истинами американской демократии будут смеяться даже школьные учителя.

Генри Л. Менкен (1880-1956)

Шервуд Уошберн, рассуждая об эволюции гоминидов, то и дело говорит: "По моему предубеждению...", после чего высказывает какую-нибудь спорную идею. Так он любезно предупреждает собеседника, что собирается высказать какое-нибудь любимое теоретическое положение. У меня нет любимых теоретических положений, за исключением одного, самого главного - убежденности, что своим появлением на Земле человек обязан происхождению видов благодаря естественному и половому отбору,- а потому я счел себя вправе свободно бродить по просторам науки, подхватывая новейшие сведения и прослеживая ход тех рассуждений, которые мне представлялись наиболее логичными. Другими словами, предшествующие главы более или менее отражают "мое предубеждение".

Признавшись в небеспристрастности, я должен признаться, что существуют линии рассуждений, которые приводят к совсем другим выводам, чем некоторые из изложенных в этой книге, и что кое-какие из моих предубеждений обоснованы довольно шатко.

Например, я старался примерно одинаково использовать сведения об окаменелостях и поведении приматов. Это не убедит чистого сторонника палеонтологического подхода, и он будет настаивать, что единственными реальными свидетельствами эволюции остаются геологические данные, кости и предметы материальной культуры. Они неопровержимо доказывают, что произошло то-то и то-то, ибо их можно измерять, датировать и сравнивать с другими конкретными объектами. С этой точки зрения можно, конечно, тратить время на занятные, но недоказуемые фантазии, опирающиеся на поведение современных приматов и даже животных, еще менее родственных человеку, но наука палеоантропология от них мало что выигрывает.

В ответ на это сторонник этологического подхода заявит: "С некоторыми из этих животных мы состоим в близком родстве, и, хотя наше поведение, безусловно, отличается от их поведения, корни его те же, и стремление игнорировать многочисленные факты, выявленные в процессе анализа поведения животных, свидетельствует только об узости взглядов. И еще: многое ли можно узнать по статичным обломкам костей? Палеонтологи постоянно строят выводы на мельчайших особенностях зубов и столь же постоянно спорят между собой".

Чтобы проиллюстрировать, как далеко может завести такое сосредоточение на какой-то одной научной дисциплине при полном игнорировании всех остальных, рассмотрим вопрос о генеалогическом древе приматов - когда и кто с кем разделился.

Недавно за эту проблему взялся финский палеонтолог Бьорн Куртен. Рассматривая только окаменелости, он пришел к выводу, что человек вообще не происходит от человекообразных обезьян. Он строил свои рассуждения на исследовании окаменелостей некоторых приматов с небольшими челюстями, живших 30 миллионов лет назад. Один из них, так называемый Propliopithecus - проплиопитек, не раз привлекал к себе внимание палеоантропологов как возможный предок человека. Сосредоточившись на челюстях и зубах этого животного, Куртен решил, что мы можем провести линию нашего происхождения прямо от проплиопитека через рамапитека к австралопитеку. Довод его прост: для исходной формы характерны маленькие челюсти и зубы, а не большие. На древнейшую обобщенную модель с маленькими челюстями гораздо больше походит человек, чем человекообразные и низшие обезьяны с их более поздними специализированными массивными челюстями и длинными клыками. Если считать проплиопитека предком гоминидов, указывает Куртен, очень трудно создать такой сценарий эволюции, в котором клыки укрупняются (чтобы обеспечить развитие человекообразных обезьян), а затем снова уменьшаются, чтобы- объяснить позднейшее отделение человека. Он предпочитает предков с небольшими челюстями по всей линии, утверждая тем самым, что низшие и человекообразные обезьяны "происходят от человека", а не наоборот. По сценарию Куртена разделение гоминидов и человекообразных обезьян произошло 30-40 миллионов лет назад.

Это, разумеется, полностью перечеркивает изложенные в предыдущих главах доводы в пользу того, что небольшая челюсть и очень развитые коренные зубы могли появиться в результате приспособления к условиям наземного существования, включающим пищевой рацион из твердых семян, охоту, дележ пищи и пр. Если считать, что простейшее объяснение - всегда наилучшее, теория Куртена выглядит убедительнее изложенной здесь.

Но как ни логичен сценарий Куртена, ему не хватает действующих лиц. Это - попытка вывести линию окаменел остей, о которых известно крайне мало, так как они сохранились в недостаточных количествах и в очень фрагментарном состоянии, и строить на них хоть сколько-нибудь обоснованную теорию попросту невозможно.

Но эти окаменелости, пусть редкие, пусть мало что говорящие, тем не менее существуют, и не только Куртен пытается их использовать. Другие сторонники палеонтологического подхода истолковывают их по-своему, относя разделение гоминидов и человекообразных обезьян на 30 миллионов, 20 миллионов и 15 миллионов лет назад. Сторонники поведения приходят к столь же различным результатам, хотя и по другим причинам. А есть специалисты, объединяющие обе точки зрения; они также не могут прийти к согласию.

Поскольку невозможно установить строго научные мерки как для окаменелостей, так и для поведения (ведь они меняются от индивида к индивиду), споры будут продолжаться по-прежнему. В конце-то концов и окаменелости и поведение - мерила весьма скользкие и растяжимые. Многие ученые полагают, что для более точного измерения эволюции требуется нечто столь же стабильное и надежное, как изотопное датирование, нечто слагающееся из маленьких, поддающихся измерению единиц вроде распадающихся атомов калия-40 в вулканическом пепле - единиц, которые не изменяются, присутствуют во всех живых организмах и могут быть сосчитаны в лаборатории.

И такой способ измерения эволюции как будто уже найден. У всех живых существ имеется нечто общее - и притом именно в форме поддающихся измерению единиц. Это гены, таинственные субстанции внутри каждой клейки, определяющие, чем этой клетке быть. Станет ли оплодотворенное яйцо шмелем или буйволом? На этот вопрос отвечают гены, и они же определяют, какие клетки развивающегося яйца станут шерстью буйвола, какие - его ногами, а какие - маленькой бородавкой у него на загривке.

Предположения о роли генов в управлении развитием клетки выдвигались еще в начале века. Но как это осуществляется, оставалось тайной вплоть до 1953 года, когда два будущих лауреата Нобелевской премии Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик занялись ДНК, одной из нуклеиновых кислот клетки. Им удалось установить строение молекулы ДНК и выяснить, что именно ДНК определяет деятельность генов.

ДНК можно уподобить перфокарте, передающей информацию компьютеру. Достоинство перфокарты заключается в том, что ее можно использовать сколько угодно раз в любом числе компьютеров, и результат всегда будет тот же. И еще одно достоинство: в перфокарту можно заложить гигантское количество информации, используя лишь один тип запоминающей ячейки - маленькие дырочки. Сами по себе дырочки абсолютно одинаковы, но место, где они пробиваются на карте, может меняться. В этом-то и суть: каждое изменение их позиций означает, что карта дает компьютеру иное задание.

ДНК действует примерно по тому же принципу; она также сохраняет немыслимое число инструкций, используя простые единицы. Она состоит из двух длинных цепочек химических кирпичиков, напоминающих нитки бус и закрученных спиралью одна вокруг другой. Это знаменитая "двойная спираль", открытая Уотсоном и Криком. Ей также свойственна возможность почти бесконечных сочетаний. В отличие от перфокарты, использующей один тип запоминающей ячейки - дырочку, у двойной спирали имеются четыре типа химических кирпичиков. Различные инструкции, которые она несет, определяются расположением кирпичиков (как и дырочек перфокарты) в двух цепочках спирали. Столь же важны и химические связи, которые прочно удерживают цепочки двойной спирали на их местах.

Раз ДНК осуществляет генетический инструктаж, а гены руководят развитием шмеля или буйвола, то становится ясно, что всякая эволюция должна начинаться с изменений в расположении и связях кирпичиков двойной спирали.

И в ДНК действительно происходят такие изменения. Происходят они в форме мутаций, и для простоты мы можем назвать их "единицами" эволюции. Со временем в ДНК любого биологического вида медленно накапливаются изменения, и в конце концов эти изменения оказываются настолько многочисленными и действенными, что результаты их влияют на весь вид. Это и есть то, что мы называем эволюцией.

Чем больше пройдет времени, тем больше будет число таких эволюционных изменений. Таким образом, если бы удалось найти способ измерять различия в ДНК двух животных разных видов, можно было бы измерить эволюционные различия между ними простым подсчетом. Другими словами, сравнение ДНК человека с ДНК шимпанзе должно показать, насколько они в действительности близкие родственники.

Теоретически это выглядит просто. Но в лаборатории практическая разработка такого способа измерения эволюции оказалась сопряженной с невероятными трудностями. Ведь он требовал создания методов разъятия, наблюдения, анализа и соединения цепочек субмолекулярной величины - объектов настолько малых, что их невозможно увидеть в самые сильные световые микроскопы. Однако специалисты по молекулярной биологии, такие, как Д. Кон (Калифорнийский университет в Сан-Диего) и Б. Хойер (институт Карнеги), умеют это делать. Выяснилось, что можно "отмотать" одну цепочку ДНК человека и сравнить ее с одной цепочкой ДНК шимпанзе.

Эти лабораторные измерения показали, что человек отличается от шимпанзе только на 2,5% и немногим больше - от гориллы. Но от наших низших обезьян он отличается уже более чем на 10%. Как сказал Уошберн, внимательно следивший за этой работой: "По ДНК можно составить стройное генеалогическое древо, ни разу не взглянув на самих животных. И древо приматов, которое в 1970 году предложил Кон, нисколько не удивило бы Дарвина и Гексли в 1870 году".

Так зачем же трудиться? Зачем тратить столько усилий, чтобы доказать то, что наукой уже доказано другими способами и признается истиной вот уже целое столетие?

А затем, что мы таким образом получаем прежде не существовавшие доказательства. Теперь у нас есть общая единица измерения. Неважно, где проводился эксперимент и какой человек с каким шимпанзе сравнивался, различие останется постоянным. Теперь, наконец, у нас есть стандартная мера эволюционных расхождений, которая принципиально отличается от колеблющихся различий в величине мозга или зубов, которые никогда не бывают совершенно одинаковыми у двух разных особей. В лабораторных сравнениях ДНК какие бы то ни было индивидуальные колебания отсутствуют.

Молекулярная биология не ограничивается изучением только ДНК. Она использует другие лабораторные методы для исследования эволюционной истории белков крови, таких, как гемоглобин и сывороточный альбумин, у различных животных. Винсент Сарич и Аллан Уилсон (Калифорнийский университет в Беркли) применили один из таких методов - иммунологические реакции - для измерения молекулярных различий в сывороточном альбумине животных. И вновь результаты согласовываются, как показывает левая таблица на (цифры представляют количества иммунологических различий в сравнении со стандартом, за который Сарич и Уилсон приняли сывороточный альбумин сенсибилизированного кролика).