Лекція відбулася 12 червня 2014 року в межах семінарів Українського Католицького Університету «Обрії науки».
1859 року Чарльз Дарвін вперше розвинув теорію, згідно з якою еволюція живих організмів – результат процесу, який називається природним відбором. Тоді він нічого не писав про людину – в часи вікторіанської Англії це було доволі ризиковано у зв’язку з позицією офіційної церкви. І лише 1871 року науковець опублікував роботу «Походження людини та статевий відбір», чим заслужив нищівну критику: йому не пробачили того, що він пояснив природне походження людини механізмом селекції.
Сьогодні потрібно розуміти: еволюція має механізм – природний відбір, але не має мети; немає завдання створити більш досконалий організм, створити організм з іншою будовою. Результатом еволюції є відбір адаптованих організмів, вони можуть бути як складнішими, так і простішими, можуть бути й зовсім «неочікуваними».
Еволюція людини почалася тоді, коли на Землі зародилося життя. За сучасними даними, вік Всесвіту – 13,5 млрд. років. 4,5 млрд. років існує Земля. І життя на ній з’явилося дуже швидко – через мільярд років. Упродовж майже 2 млрд. років життя мало вигляд одноклітинних бактерій. Дещо більше, ніж 1 млрд. років тому з’явилися евкаріотичні організми. 200 млн. років тому виникли перші ссавці – трохи пізніше від перших динозаврів. Вважають, що історія людини Homo sapiens як окремого виду триває близько 200 тисяч років.
У школі нам розповідали про еволюцію людини як про успіх, прогресивний рух від напівзігнутих істот, мавп аж до царя природи – Homo sapiens. Я би хотів заперечити постулат лінійного розвитку. Бо не було такого прямолінійного руху. Більшість сучасних вчених сходяться на думці, що природа не прагнула створити людину. Чому людина взагалі виникла? Це одне з запитань, на які відповіді немає.
Чи походить людина від мавпи? Геноми сучасних мавп – шимпанзе, бонобо, горили, орангутана – відомі повністю, як і геном людини. Його прочитали 2003 року. Різниця між геномом шимпанзе та людини – 1,2%. Незначна. Ми з ними мали спільних предків, які жили приблизно 5-6 млн. років тому. Як вони виглядали, ми не знаємо. Однак завдяки так званому відкаліброваному генетичному годинникові бачимо, що гілка спорідненості істот, яка веде до орангутанів, відділилася 12–16 млн. років тому; та, що веде до горили – 6–8 млн. років тому. Найближчі наші родичі – шимпанзе. Але людина не походить від них. Вони, як і ми, 6 млн. років розвивалися по-своєму.
Ми разом із людиноподібними мавпами належимо до гомінідів, разом з нашими безпосередніми предками, що відділились від предків сучасних мавп – до підродини гомінінів. Перші їх представники з’явилися 7 млн. років тому в міоцені. Приблизно 2 млн. років тому існувало декілька ліній чи груп споріднених видів. Вони жили водночас у різних екологічних нішах на території Африки.
Від людиноподібних мавп нас відрізняє прямоходіння та більший об’єму мозку. Прямоходіння з’явилося щонайменше 4,5 млн. років тому. Ардіпітеки жили в лісах і стали на ноги до того, ніж, як вважалось раніше, почали пристосувалися до савани. Але об’єм їхнього мозку мало відрізнявся від того, що є в людиноподібних мавп. Вважають, що з появою роду Homo, 2 млн. років тому, об’єм мозку збільшується. Тоді змінюється вид діяльності: починають використовувати знаряддя праці та «одомашнюють» вогонь.
Homo erectus (людину прямоходячу) вважали такою, що першою вийшла з Африки. Проте сучасні дані спростовують це уявлення: попередні форми також виходили за межі Африки, інколи дуже довго затримувалися в Азії. Великим відкриттям стали рештки в Грузії, біля міста Дманісі. Їх вік – близько 1,8 млн. років. Належали вони виду Homo georgicus або «примітивному еректусу». Виявляється, Африку покинули ще тоді.
Реконструкція виду Australopithecus sediba, здійснена лише 3 роки тому, засвідчує: цей австралопітек з ознаками Homo, жив у Південній Африці паралельно з Homo habilis (людиною вмілою) та з Homo ergaster (людиною працюючою).
Homo habilis (людина вміла) ходила по землі 2,3–1,5 млн. років тому, її вважають членом нашого роду. Цей вид користувався знаряддями праці, цим, припускали, відрізнявся від австралопітеків. Але зараз знаємо, що й австралопітеки використовували знаряддя праці. Й людиноподібні мавпи ними користуються. В іншій, примітивній формі, але вони горіхи колють каменем.
Вид Homo erectus за будовою тіла дуже нагадує сучасну людину. З’явився він майже 2 млн. років тому. Його предкова форма невідома. Але його нащадком вважають Homo heidelbergensis, що довго проіснував в Азії, зник близько 300 тисяч років тому. Є шанси, що цей вид – предок сучасної людини.
600 тисяч років тому Homo heidelbergensis жили в Африці і Європі. Тоді клімат, подібний до африканського, й африканська фауна поширилися на територію Євразії. Homo heidelbergensis вважають предком неандертальців. Це ймовірно. Африканські форми так званих архаїчних sapiens мають за предків людини сучасного типу. Цілком можливо. Але ми не знаємо точно. Бракує знахідок, аби повно все зіставити в часі та географії.
Отже, механічний погляд на еволюцію людини, що ходила на двох ногах, звільнила руки, користувалася знаряддями праці – неправильний. Не йдеться про лінійну драбинку. Йдеться про розлоге дерево, яке давало й мертві гілки. Чи точніше тупикові, з погляду еволюції сучасної людини, хоч існували вони довгий час – довше за нас.
Найстаріші кістяні знахідки Homo sapiens здійснили в Африці, в Херту (Ефіопія). Вони датуються періодом близько 170 тисяч років тому. Разом з нашими пращурами існувала низка інших антропологічних видів: неандертальці, так звані «гобіти» (Homo floresiensis) на острові Флорес (Індонезія) й інші види.
Раніше вважали, що неандертальці жили тільки в Європі. Але ні, вони жили й на Близькому Сході, на Кавказі, на території Росії аж до Алтаю. Є знахідки й у Середній Азії, наприклад, в печері Тешик-Таш (Узбекистан). Неандертальці були нашим сестринським видом. Вимерли майже 30 тисяч років тому. В них була велика м’язова маса, об’єм мозку не відрізнявся або був більшим від мозку Homo sapiens. Вони успішно проіснували 300 тисяч років, зокрема й на території України.
Нещодавно на острові Флорес в Азії знайшли рештки карликових людей. Об’єм їхнього мозку – дуже малий, як в австралопітеків. Але решткам – 20 тисяч років. А за знаряддями праці, знайденими на цьому острові, можна припустити: 800 тисяч років тому ці істоти – Homo floresiensis – вже були тут. Як вони попали на острів Флорес, ніхто не знає. Але тут досі ходить багато легенд про "лісових волохатих маленьких людей". Можливо, вони побудовані на історичній пам’яті?
Три роки тому, прочитавши геном фрагментарних решток з печери Денисова, що на Алтаї, дізналися про Denisova hominin – третій вид, який жив на Євразійському континенті тоді, коли предки Homo sapiens покинули Африку. Геном "денисовця" відрізняється від геномів неандертальця й сучасної людини. Видно, що ці види розділилися приблизно 1 млн. років тому.
Так, колись існувало декілька типів людей. Як вони співіснували? Це також запитання без відповіді. Зараз ми залишилися самі. Війна, асиміляція, хвороби – причини ми не знаємо.
Але зараз відомо набагато більше про еволюцію людини, ніж 10 років тому. Завдячуємо цим генетиці. Наш повний геном – 24 тисяч генів – передається від усіх предків, і з кожним поколінням наших прямих пращурів,що передали нам свої гени, стає все більше. Та є інформація, зашифрована в Y-хромосомах, що передаються по чоловічій ліній, і в мітохондріях, які успадковують лише по лінії матері.
Так науковці «відстежили» «мітохондріальну Єву». Вважають, що вона жила десь 180–200 тисяч років тому в Африці. Відповідно до схеми накопичення мутацій у мітохондріях, всі сучасні люди походять від цієї особини. Вона не була одна, жила у певній популяції, але тільки від неї залишилася лінія нащадків, що успадкувала її мітохондрії.
Подібний аналіз зробили з Y-хромосомами, які передаються від батька до сина. І скидається на те, що так званий «мітохондріальний Адам» також жив у Африці приблизно 160–180 тисяч років тому. Це відповідає тому часові, на який вказують перші кістяні рештки. Чи знав «Адам» «Єву», ніхто не знає. Чи жили вони в одному племені з різницею 10, 20 чи більше тисяч років, невідомо.
Але зараз в Африці є племена мисливців-збирачів, що за маркерами батьківства та материнства найближчі до вихідної форми. Їхній вигляд дає нам приблизне уявлення про те, як могли виглядати біологічні Адам і Єва. Вони були подібні до представників племен бушменів кунг в південній Африці (які раніше жили ближче до півночі) та хадза з Танзанії,. Вони живуть за тисячі кілометрів одне від одного й генетично не споріднені, але мають спільних предків, близьких до «кореня» нашого генетичного дерева. Цікаво, що в їхніх мовах збереглися архаїчні так звані «клацаючі» звуки. Можливо, це була прамова, яку використовували ще 100 тисяч років тому?
15 тисяч років тому людина прийшла в Америку, в Європі вона з’явилися приблизно 40 тисяч років тому, вже 50 тисяч років австралійські аборигени живуть практично без контактів із зовнішнім світом. Але генетична різниця між усіма сучасними людьми мізерна – 0,1%. Ще одне з питань, на яке не мають точної відповіді: чому двоє людей із різних континентів генетично різняться менше, ніж будь-які мавпи з однієї групи?
Є теорія про те, що на певному етапі історії (можливо, починаючи з 300–400 тисяч років тому) ефективна популяція предків людей (ефективна популяція – ті, що залишили потомство) становила щонайбільше 2–3 тисяч особин. Тобто, ми були на межі зникнення?
Також 70 тисяч років тому мало місце часткове вимирання предків Homo sapiens внаслідок виверження вулкану Тоба – грандіозної катастрофи, яка змінила клімат на цілій Землі. Вона збіглася з великим похолоданням і частково його спричинила. Тих, хто тоді вижив, було декілька сотень, можливо, декілька тисяч. Так «записано» у нашому геномі.
Основна особливість, яка відрізняє Homo sapiens від інших видів – це мова. Вона дала можливість спілкуватися та передавати інформацію на відстані. Можливо, мова й дозволила нашому видові залишитися на Землі. Вчені шукають, які гени могли змінитися в геномі Homo sapiens саме 70 тисяч років тому.
Я вже казав, що коли наші предки виходили з Африки, неандертальці, "денисовці", Homo florеsensis існували в різних регіонах. Потім вони зникли. Чому, невідомо, та пропали вони не повністю: геном неандертальця на 30% окремими невеликими фрагментами присутній у геномі сучасної людини. Як це встановили? Всі люди належать до роду "мітохондріальної Єви", але не неандертальці. Перша реконструкція підтвердила 99,5 % подібності геномів сучасної людини та неандертальця Але по мітохондріальній ДНК ми не маємо нічого спільного. Ми – недавні африканці, неандертальці – ні. Сучасні неафриканці мають близько 2% геному неандертальця. Homo sapiens, що залишилися в Африці, не мають цих ділянок в своєму геномі. Вважають, що ДНК перейшла через схрещування приблизно 80 тисяч років тому при виході людей з Африки. Меланезійці тоді ж отримали частину геному від "денисовця". Існує гіпотеза, що при розселенні в нові екологічні ніші люди мали великі проблеми з інфекціями. Тим, в кого була частина генів від місцевих жителів, "денисовців" чи неандертальців, було легше зберегти популяцію, вони ставали менш невразливі до патогенів, поширених на новій території. Тобто, "денисовці" та неандертальці передали частину генів, особливо відповідальних за імунітет, сучасній людині.
Чи діяв природний відбір на сучасну людину в історичні часи? Так. Наведу декілька прикладів.
Малярія – небезпечна хвороба. Переносять її комарі в тропічних районах. Тут поширена серповидноклітинна анемія – мутація генів, що зумовлює зміну форми кров’яних тілець. Якщо мутований ген передають обоє батьків, то дитина буде хворою на анемію. Та якщо один із генів батьків мутований, а інший – здоровий, то їх носії стають нечутливі до малярії.
Трипаносомоз, або сонна хвороба (її переносить муха цеце), поширена в Африці, стала однією з причин, чому європейські колонізатори, які заселили південь Африки, так і не змогли посунутися на північ, у тропічні райони. Місцеві ж племена банту з’явилися тут кілька тисяч років тому і мають великий відсоток резистенції до цієї хвороби.
Коли європейці відкрили Америку, то половинна (а, може, й більше) автохтонного індіанського населення впродовж одного-двох поколінь померло від вірусів, які привезли колонізатори: грип, віспа тощо.
Ще один приклад природного відбору – ген, що дозволяє дорослим людям вживати молоко. В Скандинавії його має 80% населення, у нас з вами – половина, а в світі загалом – 35%. Відомо, що здатність утилізувати цукор лактозу, яка є в молоці, дає змогу фермент, що зазвичай пропадає після дитинства. В Азії переважна більшість дорослих не сприймає лактозу. Але ті, хто міг сприймати молоко, в період голоду легше виживали. Відомо, що мутації, які мають один ефект – створення терпимості до молока – для африканців і європейців різні. Вони виникли незалежно одна від одної. Найімовірніше, ці мутації потрапили в Європу з Близького Сходу в період неоліту разом з людьми, які принесли культуру землеробства й тваринництва.
Чорна чума – ще один приклад природного відбору в історичні часи. В XIV столітті майже половина населення Західної Європи померла від цієї хвороби. Її збудника – Yersinia pestis – перенесли з Китаю Шовковим шляхом блохи зі щурів. Точка передачі точно відома – Крим, Кафа. І так “через розвиток цивілізації” вимерла половина населення міст Європи. Люди, які залишилися, або жили в маленьких містечках і селах, або мали природний імунітет.
Чи продовжиться еволюція? Куди? В бік технічного прогресу? Дарвін і механізм еволюції на це відповіді не дає. Ніхто не може передбачити, бо задіяні багато факторів. Але малорухливий спосіб життя, очевидно, є поганим, бо організм людини, починаючи з етапів Homo habilis чи Homo erectus, призначався для низькокалорійної дієти і для сильних фізичних навантажень. Малорухливий спосіб життя може впливати на еволюцію людини зараз і в майбутньому.
Один із найбільших викликів сучасності – зростання популяції. Для того, щоби дорости до першого мільярда, населенню Землі потрібно було приблизно 300 тисяч років, другого – 130 років, третього – 30, четвертого – 15, шостого, сьомого – 12. Очевидно, що людина як біологічний вид змінюється не лише кількісно, але й якісно, адже кожен несе унікальну комбінацію генів від обох батьків та всіх їхніх предків.
Отже, людина – недосконалий біологічний вид, не цар природи. Такий «антропоцентричний» погляд на нашу еволюціє є цілком хибним. Еволюційний генетичний багаж, зокрема, й спадкові хвороби, передається кожному наступному поколінню. Позатим глобальне поширення людини виду Homo sapiens – приклад неймовірного еволюційного успіху. Але мало говорять про те, що на популяційну структуру, на поширення народів впливали, не в останню чергу, біологічні фактори, наприклад, резистентність до хворіб і патогенів. Ми вже вийшли з-під керування природи? Ні. Та зараз низка колись корисних адаптацій є непотрібними або шкідливими за умови індустріально-технічного прогресу. Для прикладу, подивившись на глобальну на карту кількості хворих дітей з діабетом 1-го типу, побачимо: найбільше їх – у розвинутих країнах, де мало рухаються та мають надлишкову вагу.
Карколомний науково-технічний прогрес свідчить, що за 10-15 років людина буде готова цілеспрямовано змінювати геном: виправляти погані мутації, вводити добрі. Чи це покращить нашу біологічну природу? Я не знаю. За час, що залишився, мусимо відповісти на це запитання і вирішити цілий ряд дуже складних і нових для нас біоетичних проблем.
Чи триває еволюція? Вчені вважають, що вона ніколи й не зупинялася.
Лекцію до публікації підготували Олег КАЧАН та Соломія КРИВЕНКО
01.07.2014