Вячеслав Тарантул - Геном человека - Энциклопедия, написанная четырьмя буквами

Существует несколько гипотез, пытающихся объяснить феномен происхождения человека от обезьяноподобных предков. Одни исследователи считают, что расхождение в эволюции (дивергенция) двух ветвей — человека и шимпанзе — произошла за счет специфического изменения в регуляции генов. Другие склонны думать, что это есть результат мутаций, приводящих к потере функции некоторых генов, и в этом свете называют современного человека «дегенеративной обезьяной». Существует также мнение, что имеется особый «ген человека», т. е. ген, который миллионы лет назад претерпел некую судьбоносную мутацию, благодаря чему наделил человека речью; этот ген следует искать на половых хромосомах. Так, у всех млекопитающих вплоть до обезьян на женской половой X-хромосоме имеется одинаковый кусок ДНК размером примерно в 4 млн. п. н., но только у современного человека этот участок ДНК скопировался также на мужскую Y-хромосому. Однако все это лишь предположения. Окончательного ответа мы пока не имеем.

Хотя еще многое остается неясным, мы начинаем понимать, что в своей эволюции человек достигал новшеств не с помощью каких-то особых способов, а с использованием в основном тех же путей и стратегий, что и все другие организмы. Не зря ведь говорят, что наиболее простой и дешевый способ изобрести что-то новое — это взять уже имеющееся открытие или изобретение и подогнать их под новые задачи.

При формировании современного человека активно происходила существенная перестройка генома, осуществлялась новая комбинаторика предсуществующих генных экзонов, что в конечном итоге приводило к образованию коллекций новых генов из имевшихся «старых». В результате этого полный набор белков (протеом), кодируемых геномом человека, более сложен, чем у других организмов. Еще один путь, использованный человеком в ходе эволюции, — это создание не просто семейств родственных генов (о них мы говорили ранее), а неких суперсемейств, состоящих из сотен, а иногда и тысяч родственных генов. Такие суперсемейства составляют в геноме человека более 60% всех генных семейств. Это указывает на то, что огромную роль в эволюции человека сыграло умножение генов путем их удвоения (дупликации) и последующего частичного расхождения (дивергенции). Примерами таких семейств генов могут служить семейство генов иммуноглобулинов, семейство кератиновых генов и многие другие. И всему этому есть определенный смысл в связи с особенностями развития и существования человека. В конечном итоге, в геноме размножалось в основном то, что нужно человеку. А вот то, что не нужно, наоборот, сокращалось. Так, с удивлением было обнаружено, что некоторые семейства генов содержат меньше членов в геноме человека по сравнению с геномами другими млекопитающими. В частности, у человека в два раза меньше генов семейства рецепторов обоняния. Это связано, скорее всего, с тем, что обоняние весьма важно для других позвоночных, а существование человека в меньшей мере зависит от этого чувства. Для человека намного важнее зрение, а не нюх. Несмотря на небольшое среднее различие в геномах человека и шимпанзе, становится очевидным, что оно может быть весьма неодинаковым для разных типов генов, в частности, для тех, которые работают в печени, и тех, которые выражают свою активность в мозгу.

Существенные различия обнаружены также в том, что в геноме человека много вставленных в него чужеродных элементов — ретровирусов, а вот у обезьян их как раз очень мало. Выше уже говорилось о том, что ретровирусы обладают способностью изменять «святая святых» живой материи — генетический аппарат клетки-хозяина. ДНК, синтезированная на вирусной РНК, внедряется в геном клетки, поставляя туда как бы «лжепрограмму» (провирус), которая затем передается по наследству. В результате этого происходит гораздо более сильное изменение генома, чем это возможно при «нормальной» эволюционной изменчивости. Академик Е. Д. Свердлов предложил гипотезу, согласно которой превращение обезьяны в человека в значительной мере связано именно с ретровирусами, вмешавшимися на каком-то этапе истории в эволюционный процесс.

Таким образом, в процессе формирования человека как вида и его эволюции происходили заметные изменения в геноме, обусловленные различными мутациями в нем. Однако должны существовать определенные пределы или ограничения этой вариабельности. Понятно, что они не могут быть очень большими, в ином случае это уже несовместимо с жизнью. И действительно, как уже говорилось, у всех ныне живущих людей генетические тексты очень похожи. Два любых человека, кроме однояйцовых близнецов, различаются всего лишь одной буквой-нуклеотидом из 1000. За 200 000 лет, прошедших после возникновения человека как нового вида, различия между геномами разных людей едва достигли 0,1%. «Изменения, которые произошли в процессе эволюции с человеком, гораздо меньше, чем у других животных», — делает вывод Эрик Ландер из Массачусетского технологического института.