Земле около 4,5 млрд лет. По-видимому, сначала она была пылевым облаком, которое постепенно уплотнялось и отвердевало. Вода, многократно выпадая в виде дождей и снова испаряясь, снизила температуру нашей красной (тогда) планеты настолько, что смогли сформироваться бурные, горячие, безжизненные океаны докембрийского периода и архейский эон. Но в океаническом бульоне уже были фосфаты, сахара и азот. Из этих первых углеводов и других компонентов и сформировалась жизнь. По крайней мере, это одно из возможных объяснений.
Другая точка зрения, предлагаемая учеными, состоит в том, что реплицируемая ДНК сформировалась в космосе и была принесена на Землю метеоритом или астероидом. Эта теория происхождения жизни также известна под названием «панспермия». Ее сторонники предполагают, что формированию нуклеотидов способствуют условия, преобладающие на кометах: холод и наличие льда. Наша планета, словно гигантская «яйцеклетка», была оплодотворена космической пылью, метеорами и астероидами – космическими «сперматозоидами», которые занесли на нее ДНК. Есть даже определенные достаточно убедительные доказательства в пользу такой точки зрения. Метеориты часто входят в атмосферу Земли. Некоторые из них могли принести на Землю ДНК из другой части Вселенной или Солнечной системы. Либо метеориты принесли из космоса не ДНК, а нуклеотиды и другие компоненты.
Как бы не развивались события в те времена, в определенный момент нуклеотиды в морях соединились. Впоследствии вокруг них начали формироваться мембраны. Внутри этих мембран сформировались нуклеиновые кислоты, а также рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). На каком-то этапе эти кислоты обрели свойство, характерное для всего живого, – репликацию. От формирования Земли до начала развития молекулярной жизни прошло примерно 500 млн лет. В течение следующих 500–800 млн лет сформировались формы жизни, достаточно крупные для того, чтобы можно было обнаружить их окаменелые остатки[9].
От первичного нуклеотидного супа Земля уже перешла к протерозойскому эону (от греч. πρότερος – «первый из двух», и ζωή– «жизнь») докембрия. Основа жизни – ДНК, сформировавшаяся из сахаров, фосфатов и азота.
Благодаря знанию о ДНК нам известно, что человек и собака отличаются на молекулярном уровне строением их ДНК и последовательностями ДНК в геноме. Таким образом, геном – это набор различных ДНК и РНК и их комбинаций. Иначе говоря, собаки и люди отличаются не столько компонентами их ДНК, сколько синтаксисом этих ДНК. Иерархия ДНК и относящихся к ней элементов следующая:
Если мы рассмотрим известную нам историю Земли, то окажется, что до плейстоцена (2,8 млн лет назад), когда появляется Homo habilis (или Homo erectus, в зависимости от классификации), то есть первый вид из рода Homo, прошло 99,997 % времени существования планеты. А такие виды, как sapiens, появились еще позже. Период, в ходе которого первые гоминины дали начало современным людям, начался в позднем миоцене (23–5,3 млн лет назад), продолжился в плиоцене (5,3–2,8 млн лет назад) и плейстоцене и шел до начала текущей эпохи, голоцена (11 000 лет назад). У людей есть привилегия, которой не обладают другие формы жизни, – мы можем размышлять о своем происхождении. Тем не менее все человеческие представления сформированы культурой. Следовательно, культуры не только являются основой понимания мира человеком, но и определяют, какие вопросы достойны внимания. Культура определяет рамки мышления и рассуждения. Наука формируется на основе ценностей культуры, различных социальных ролей и структур знаний, санкционированных обществом (которое утверждает, что такое знание и как различные его компоненты соотносятся друг с другом).
Культура – это одна из причин, по которым ученые по-разному толкуют ископаемые источники. Это не просто разногласия по поводу фактов, хотя и это тоже важно. Ричард Фейнман одним из первых заметил, что результаты физических экспериментов намного чаще оказываются близки к опубликованным данным о предполагаемых результатах, чем следовало бы ожидать. Этот культурный эффект в науке известен как «предвзятость подтверждения». Даже если рассматриваются только вопросы науки, от тени культурного влияния все равно не скрыться. Интерпретация большей части известных ископаемых источников регулярно меняется. То же относится и к моим выводам в данной работе, хотя они не хуже и не лучше других, по крайней мере до тех пор, пока в нашем распоряжении не окажутся новые данные.
Собранные Homo sapiens научные данные, построенные на основе языка и западной культуры, говорят о том, что люди – это приматы, и сведения о происхождении их рода следует искать в истории приматов. Тогда кто такие приматы? И откуда они появились?
Отряд приматы, к которому относится вид Homo sapiens, возник более 56 млн лет назад. Поскольку эволюция идет постепенно и непрерывно, есть «протоприматы», которые предшествуют «подлинным приматам». Первым известным ископаемым протоприматом является переходный Plesiadapis tricuspidens, существовавший около 58 млн лет назад в Северной Америке.
Но подлинная история эволюции приматов начинается с Teilhardina, которые были предтечей всех прочих приматов, включая нас. Teilhardina (названные в честь богослова-иезуита и палеонтолога Пьера Тейяра де Шардена) были мелкими существами, размером примерно как современные мармозетки. Поскольку эти существа развивались и находили отдельные ниши, среди них сформировались разновидности, а со временем и новые виды. Новые виды дали начало новым рода́м[11].
Многие приматы разделены по родам в соответствии с формой и состоянием их носа. Например, мокроносые приматы (Strepsirrhini) в наше время – это, за некоторым исключением[12], мадагаскарские лемуры. Люди входят в подотряд сухоносых приматов (haplorhini). Сухоносые приматы, в свою очередь, делятся на долгопятообразных (tarsiiformes), обезьянообразных и обезьян или антропоидов, от которых происходят люди. Есть дальнейшее деление на узконосых обезьян (catarrhini) и широконосых обезьян (platyrrhini). У всех обезьян Нового Света ноздри направлены в стороны, а у всех приматов Старого Света, в том числе у людей, ноздри направлены вниз. На рис. 3 приведена обобщенная классификация людей относительно других приматов.
На рис. 3 изображено древо приматов, где люди являются частью инфраотряда узконосых обезьян. Люди, как все обезьяны и приматы, входят не только в инфраотряд узконосых, но и в отряд обезьяны. Американские широконосые обезьяны эволюционировали не так, как их родичи из Старого Света, в результате чего появились только обезьяны, а не приматы. Таким образом, в Новом Свете люди в результате эволюции не возникли.
Все приматы могут лазать по деревьям. Должен признаться, что, хоть я и не так хорошо лазаю, как мохнатая обезьянка, у всякого человека, являющегося представителем приматов, тело по крайней мере отчасти предназначено для лазания по деревьям. У некоторых приматов есть и более важные отличия от других млекопитающих: у людей большой мозг, объемное зрение и ослабленное обоняние – качества, которые помогли им стать повелителями настоящей планеты обезьян.
Эволюция – величайшее прокрустово ложе жизни, которое вытягивает, укорачивает или иным образом модифицирует виды, чтобы они соответствовали занимаемой нише. Эволюция в ходе «великой волны млекопитающих», последовавшей за мел-палеогеновым (K – Pg) вымиранием динозавров около 66 млн лет назад, выдвинула приматов на первый план и запустила длинную серию когнитивных скачков. В определенный момент это продолжительное наступление млекопитающих привело к появлению гоминид.
Большинство современных ученых используют термин «гоминиды», подразумевая всех высших приматов. Некоторые до сих пор предпочитают использовать слово в его старом значении, подразумевая не всех высших приматов, а только род Homo. Но большая часть современных ученых под термином «гоминиды» понимают всех высших приматов и гоминин (hominini), людей и всех их прямых предков со времен разделения шимпанзе и людей на отдельные ветви древа приматов. Использование двух терминов, «гоминиды» и Homo, не увеличивает сложность восприятия эволюции человека, а просто позволяет избежать двусмысленности.
Для сравнения: дарвиновская теория эволюции посредством естественного отбора значительно проще. Отчасти ее привлекательность и красота заключаются как раз в ее простоте. Она состоит из трех постулатов.
Во-первых, способность популяции к расширению в принципе бесконечна, но способность среды поддерживать численность популяции всегда конечна.
Во-вторых, в пределах любой популяции существует изменчивость. Следовательно, нет двух идентичных организмов. Изменчивость влияет на способность особей выживать и размножаться, поскольку некоторые из них могут производить на свет потомство, более приспособленное к определенной нише.
В-третьих, родители неким образом передают свои изменения своему потомству[13].
Во время своего известного путешествия на борту судна королевского флота «Бигль» (1831–1836) Дарвин обратил внимание на то, что животные, по-видимому, приспособлены к среде обитания. В течение всей своей научной карьеры он наблюдал, как разные существа (например, его знаменитые галапагосские вьюрки) быстро приспосабливаются даже к малейшим изменениям в среде обитания.
По иронии судьбы в то самое время, когда Дарвин формулировал свои идеи естественного отбора, чешский монах Грегор Мендель закладывал основы генетики. За семь лет работы с садовым горохом (1856–1863) Мендель разработал два важных принципа генетических исследований.
Первым стал «принцип расщепления», который состоит в том, что признаки разделяются на две части (сейчас их называют аллелями), и только одна из этих частей передается от каждого родителя потомку. То, какая именно аллель передается, – случайный выбор[14].
Вторым стал «принцип независимого наследования», согласно которому пары аллелей, полученные в результате соединения гаплоидных тел родителей, формируют комбинации генов, которых нет ни у матери, ни у отца.
Со временем работа Менделя получила всеобщее признание, хотя в его построениях все еще оставались вопросы, на которые удалось ответить только с появлением современной генетики. Во-первых, Томас Морган в известной работе о мутациях у плодовых мошек продемонстрировал, что гены связаны и во многих признаках работают в тандеме. Это противоречит идее Менделя о том, что каждый ген действует независимо, – идее, которую разделяли многие генетики до публикации работы Моргана. Открытия Моргана означали, что идея Менделя о независимом наследовании генов была неверной. Морган также включил в свои исследования оригинальные и проработанные представления о структуре клетки. Именно благодаря его работе выяснилось, что хромосомы были реальными объектами внутри клеток, а не просто гипотетическими носителями генов[15]. Во-вторых, Мендель считал, что изменения всегда дискретны, тогда как в действительности они обычно продолжаются непрерывно. Если скрещиваются мать ростом 1,95 м и отец – 1,57 м, то рост их ребенка не будет обязательно 1,57 м или 1,95 м. Ребенок может достичь любого роста в этих пределах и даже за этими пределами. Другими словами, многие (в реальности большинство) признаки смешиваются. В работах Менделя, разработанных на основе наблюдений за наследованием признаков у гороха, это никак не отражено, поскольку все наблюдаемые им признаки были дискретными и не связанными между собой.
Еще один важный факт теории эволюции: целью естественного отбора являются фенотипы (внешне наблюдаемые физические и поведенческие характеристики, являющиеся результатом действия генов и среды), а не генотипы (генетическая информация, частично формирующая фенотип). Таким образом, естественный отбор воздействует на живые существа (отбирая тех, кто выживает) на основании их поведения и общего набора физических характеристик. Гены определяют эти характеристики и поведение, но фенотип – это не только гены; его частично определяют гистоны, среда и культура. Гистоны влияют на время «раскрытия» генетической информации, а, следовательно, на то, как гены формируют фенотип.
Когда не-биологи размышляют об эволюции, то часто представляют ее как цепочки видов; однако, хотя это и является одним из побочных продуктов эволюции, рассматривать только видообразование было бы ошибкой. Когда «ученый» креационист говорит, что одни виды не могут трансформироваться в другие, а, следовательно, эволюции не существует, он в действительности говорит о макроэволюции – эволюции крупных систематических единиц. Однако макроэволюция – не единственная форма эволюции. На самом деле макроэволюция часто является накоплением более мелких эволюционных изменений, даже столь незначительных, как мутация в отдельной аллели, что называют микроэволюцией.
Хотя микроэволюция по определению менее заметна для наблюдателя с небольшой продолжительностью жизни (как у человека), именно здесь и происходит все самое интересное. Вследствие этого, если мы можем объяснить малые изменения, то более крупные тоже в общем понятны. Эволюционисты пытаются разобраться в происходящих со временем биологических изменениях во всех их формах. Макро- и микроэволюция – это лишь отдельные точки континуума изменения в ходе естественного отбора.
Одной из движущих сил микро- и макроэволюции являются мутации. Многие мутации нейтральны. Случаются и смертельные мутации. Но некоторые мутации обеспечивают организму-носителю преимущества в плане выживания. Благоприятное с точки зрения естественного отбора изменение в определенных условиях среды позволяет мутировавшему организму произвести на свет больше потомков, чем существам, у которых мутация не произошла.
Нейтральные мутации важны для эволюционной теории, хотя они по определению не несут ни вреда, ни пользы для выживания организмов. Лайнус Полинг, единственный в истории обладатель сразу двух Нобелевских премий (одна по химии, другая – премия мира), и Эмиль Цукеркандль, первооткрыватель в области генохронологии, в 1962 г. выступили с гипотезой о том, что нейтральные изменения всегда происходят с одинаковой скоростью. Это постоянство работает как молекулярные часы, с помощью которых можно определить, когда именно разошлись два родственных вида. Сегодня нейтральные мутации являются важнейшим инструментом для понимания эволюционных различий между отдельными существами, хотя эти мутации сами по себе не влияют на появление таких отличий.
Однако благоприятные с точки зрения естественного отбора мутации – не единственная движущая сила эволюции. Если учесть, насколько сложно устроена жизнь на Земле, совсем не удивительно, что она не объясняется лишь одной концепцией. Помимо естественного отбора есть и другие источники микро- и макроэволюции. Один из них известен под названием «дрейф генов», в ходе которого происходит сокращение генетического разнообразия популяции. Представим, что существует единственная популяция людей размером в 1000 особей, составляющих 100 семей. Теперь предположим, что гены, кодирующие фотопигменты, в пяти семьях – скажем, у 50 особей – дефектные. Эти особи – дальтоники. Далее, представим, что этих особей-дальтоников большинство избегает ввиду неких культурных причин, и все эти 50 человек решают перебраться в другое место. Наконец предположим, что после ухода дальтоников исходную популяцию (не дальтоников) уничтожает некая болезнь или природный катаклизм. Дальтоников это бедствие не затрагивает. Эта маловероятная, но возможная цепь событий приведет к тому, что у вида останутся только такие гены, которые приводят к появлению дальтонизма. Это сообщество дальтоников может со временем увеличиться, произведя множество потомков и основав совершенно новую популяцию людей. Такой сценарий приведет к существенным изменениям в рамках вида, которые к естественному отбору отношения иметь не будут.
Генетический дрейф – естественное сокращение генетического разнообразия, происходящее под воздействием закономерности, описанной менделевским принципом случайности отбора аллелей. Напомним, что это не вызвано естественным отбором, поскольку приспособленность на результат никак не влияет.
Особым случаем генетического дрейфа является так называемый эффект бутылочного горлышка, под которым понимают изменение соотношения аллелей, происходящее в результате внешних причин, как в нашем примере с изгнанниками-дальтониками. Причиной могут быть такие события, как миграция, когда мигрирующая популяция является частью большей популяции и обладает иным соотношением аллелей, или сокращение генетического разнообразия в результате внешних событий. Например, появляется болезнь, которая убивает по одному человеку в каждой семье. Есть вероятность, что такое сокращение численности популяции приведет к иному распределению генов. Это также может приводить к появлению «эффекта основателя» – возникновению субпопуляции с отличным от исходной популяции распределением аллелей, которая производит поколение жизнеспособных потомков. Другими словами, исходная популяция Homo erectus
О проекте
О подписке