Генная инженерия. Спасение или гибель человечества?

Как самка выбирает отца своим детям

И в человеческом обществе, и в стае зверей, и у рептилий, и у насекомых самки отбирают для себя только таких партнеров, которые «соответствуют» определенным критериям. Тут главное не ошибиться. У самок, в отличие от самцов, образуется лишь одна яйцеклетка, готовая к оплодотворению, а у самцов миллионы шустрых сперматозоидов. К тому же не самец, а самка будет вынашивать детенышей, ей предстоит их кормить, ухаживать за ними. Слишком много труда вкладывает самка в свое потомство. Поэтому будущего отца своим отпрыскам выбирает она. Хотя человек давно уже не часть природы, но, по большому счету, не мужчина выбирает для себя жену, а женщина приглядывается и (на интуитивном уровне) производит отбор кандидатов.

В природе выбор претендента зависит от многих внешних причин: широте рассеяния популяции, наличия хищников, запасов корма, количества самцов и т. п. Самки оценивают их здоровье, благосостояние и прочие достоинства. Поэтому у многих видов самцы вынуждены вступать в ритуальные бои, демонстрируя невестам силу, ловкость, красоту, наличие гнезда или норы и прочие достоинства и удобства. Известно, что при прочих равных возможностях самки выбирают тех самцов, которые способны «ошеломить» их органы чувств своим внешним видом. Некоторые птицы на протяжении тысячелетий так совершенствовали свои внешние данные, что самцы в период брачных игр выглядят как новогодняя елка. У древесных лягушек самка предпочитает из множества кандидатов самца с наиболее громким и выразительным кваканьем. Аквариумные рыбки гуппи выбирают в отцы своим детишкам самого яркого и пышнохвостого самца.

Ученые задали себе вопрос: а почему обычно некрасивая самочка правит балом? По какому признаку она отметает брачные предложения? Что ее толкает выбрать определенного самца? Я уже упомянул, что выбор самок основан на традиции. Эти традиции отбора самцов складывались очень долгое время. По традиции самец должен быть способным создать партнерше условия для выхаживания детенышей, он должен обеспечивать будущую семью едой, он должен привлекать внимание силой, здоровым видом или каким-то иным преимуществом, которого нет у других конкурентов. То есть выбор самок основан на генетическом превосходстве. Но ведь генетическое превосходство трудно определить «на глазок»! Как с этим анализом на достоинства справляются неразумные животные?

Очень просто. Самцы красуются перед самками, напрашиваются на стычки, показывают свою исключительность, демонстрируя смелость, ловкость, силу. Подмечено, что в стайке, где нет самок, самцы не отваживаются выступать против хищников, не ходят в разведку на вражескую территорию. Но стоит им только оказаться по соседству с самками, сразу же начинается «козыряние». Отваживаются на него только те самцы, которые уверены в своей силе и ловкости. Слабый самец не станет играть в опасные игры с хищником. Он знает свои возможности. Он не настолько генетически хорош, чтобы безнаказанно дразнить хищника, и выбирает жизнь взамен размножения. А сильные самцы получают в награду за мужество дом и семью.

Если вы думаете, что к человеку этот принцип отбора отношения не имеет, то заблуждаетесь. Женщины точно так же интуитивно поощряют «самых-самых» мужчин. Недаром, наверно, столько анекдотов сложено про непреходящую женскую привязанность к военным. Гораздо чаще, чем высоколобых интеллектуалов со сколиозом и преждевременной лысиной, женщины выбирают мужчин физически развитых (то есть высоких, широкоплечих, сильных, ведущих здоровый образ жизни). Это по интуиции. По расчету выбирают мужчин, способных обеспечить будущую семью, создать все условия для комфортной жизни (но это совсем не означает, что дети в семье будут нести генетический код отца: нередко заботу о семье проявляет супруг, а генетическим отцом является более молодой и сильный соперник). Так было в первобытном обществе, так (по предпочтению) происходило бы и все время, если бы не одно «но». Выбор по предпочтению был в человеческой среде заменен принуждением, когда мужчины, используя вес в обществе, узаконили насильственные браки.

Сейчас объясню, почему это было плохо и к чему привело. Выбор партнера у женщин обусловлен «захватом» недостающих мужских генов. Выяснилось, что «нужные гены» вызывают целый комплекс приятных ощущений: идет реакция на особый, притягательный мужской запах, на цвет глаз или волос, на стиль поведения. Классифицировать эти ощущения очень трудно, поскольку многие из сигналов остаются за границей внимания. Но будьте спокойны: нужные гены сообщают партнерам, подходят ли они друг другу. Та самая безотчетная тяга людей друг к другу и показывает, что у них полная генетическая совместимость, и ребенок, рожденный в таком браке, будет «хорошим потомством». Однако на протяжении веков практиковалась выдача девушек замуж без учета их желаний. В результате дети оказывались наделенными меньшими генетическими достоинствами. И хотя сейчас в основном снова практикуется свобода выбора при замужестве, успели произойти какие-то мутации, несущие наследственные заболевания.

Мы постоянно говорим о нарушении экологического баланса, но забываем, что нарушен и генетический баланс. И немало этому способствовала практика насильственного брака. Вот вам и основная причина «вырождения генофонда», о чем с тревогой говорят многие специалисты. Ничто не проходит бесследно. Проведенная на человечестве селекция аукнулась в наши дни.

Половой естественный отбор

Некоторые виды живых существ используют самца только для одной цели – получение потомства. После совершения этого акта самки просто поедают своих мужей. И поедание самца заложено в программу поведения самки! Паучиха, например, откусывает голову своему благоверному в самый ответственный момент. Не лучше ведут себя скорпионы и богомолы. Словом, мавр сделал свое дело… Именно насекомые, наиболее богатые видовыми изменениями, развивают качества вида, истребляя выполнивших свой долг самцов. И в этом нет гуманности или негуманности. Это явление иного порядка. Для того чтобы вид мог успешно конкурировать в будущем, он должен совершенствоваться. Самец только один раз может передать свои гены. Так регулируется более быстрая и четкая передача новых качеств. Ведь съеденный самец в каком-то смысле был лучшим из нескольких: он смог найти себе самку для спаривания.

У более высоко организованных животных самка не посягает на жизнь самца, но выбирает из десятка претендентов именного такого, который выделяется своими достоинствами. Впрочем, не всегда побеждает самый сильный или самый ловкий самец. Природа дала шанс и тем, кто не отличается мощными мышцами и быстрой реакцией. У наших родственничков-приматов победителем часто оказывается наиболее хитрый противник. Впрочем, в животном мире хитрость – синоним человеческой смекалки. Если вспомнить наши сказки, так победителем в них выходит тоже не богатырь с мышцами Шварценеггера и не луноликий красавец вроде Филиппа Киркорова, а ушлый веселый малый, чутко реагирующий на любую ситуацию. Перечтите хоть одну, и убедитесь сами.

В половом естественном отборе побеждает тот, кто умеет создавать новые качества и находится в активном состоянии. Движение – это жизнь. На генетическом уровне это тоже полная истина. Побеждает только тот, кто постоянно к чему-то движется, меняется, разрушает стереотип, создает собственное «новое».

Именно поэтому природа и выбрала для динамического развития видов борьбу за место под солнцем как лучший метод регулирования качества потомства. Иначе мир населяли бы одни женщины. И их дочери. И дочери дочерей…

Ген управляет эволюцией

Можно сказать, эволюцией управляет невидимый глазом ген. Именно он ведет нас вперед. Именно от Y-хромосомы зависит, будет ли новое существо вести человеческий род по дороге перемен. Интуитивно все мы радуемся рождению мальчиков. И правильно. Мальчик – это будущее. Девочка – стабильность.

Когда ученые столкнулись с загадкой Y-хромосомы, они долго недоумевали. Ведь эта хромосома несет только половой признак! Оказалось – не только. В эту странную хромосому «впрессовано» много вроде бы посторонней информации. «В ней нет ничего интересного, не так ли? Просто несколько генов, кодирующих сперму», – говорят генетики. Однако Y-хромосома оказалась шкатулкой с сюрпризом. Чем больше ее изучали, тем больше приходилось переосмысливать процессы эволюции.

Выяснилось, например, что всего триста миллионов лет тому назад никакой Y-хромосомы не было (было две Х-хромосомы, и половые признаки формировались в зависимости от температурного режима окружающей среды). Аналогичные процессы до сих пор происходят у рептилий. При наборе из двух Х-хромосом партеногенез был явлением обычным и традиционным. Но на смену холоднокровным пришли теплокровные животные – мир вступил на новый виток эволюции. И однажды у какого-то теплокровного существа (у кого – доподлинно неизвестно) в результате положительной мутации появился ген, создавший Y-хромосому, носительницу мужского пути развития. Потом новорожденный ген заблокировал возможность замещения крошки Y аллелями Х-хромосом. Так первобытный мир разделился на самок и самцов.

Теперь достаточно проследить мутационные сдвиги в Y-хромосоме любого мужчины, чтобы понять, от какого общего генетического «дедушки» он произошел. Например, выяснилось, что постоянно враждующие между собой палестинцы и евреи – потомки единого предка и около восьми тысяч лет назад были одним народом. А предки современного человечества родом из черной Африки. Изучение этой мужской хромосомы показало, что «Ева» на восемьдесят четыре тысячи лет старше «Адама».

У женщин мужской хромосоме соответствует «женская» генетическая информация, которая передается от матери к дочери. Эта информация записана в так называемой митохондриальной ДНК (митохондрии – специальные энергетические образования в клетках, клеточные электростанции). По данным генетики, «Еве» около ста сорока пяти тысяч лет, а «Адаму» – чуть больше шестидесяти тысяч. У многих людей, далеких от науки, после этого сообщения в прессе возникло недоумение. Как же это? Значит, Ева не современница Адама? И они вовсе не родители Авеля и Каина? Когда ученые говорят о возрасте «Евы» и «Адама», они вовсе не имеют в виду библейских персонажей. Старшинство «Евы» показывает лишь, что сто сорок пять тысяч лет назад в результате мутации возникла m-ДНК, передающая «женскую» информацию от матери к дочери (время матриархата, время главенства женщины, когда передаваемые признаки контролировались по женской линии). А через восемьдесят четыре тысячи лет мутации породили Y-хромосому, и «мужская» информация пошла по новому каналу (шаг к патриархату, времени главенства мужчин).

По последним данным, мы действительно произошли от единой праматери. В журнале Science генетики Хенрик Кэссман и Сванте Паабо из Института эволюционной антропологии Макса Планка опубликовали статью о своих исследованиях ДНК людей и шимпанзе. Результаты исследований таковы: если шимпанзе имеют достаточно много разных предков, то люди произошли от очень ограниченного числа сородичей. А это означает, что в эволюции человека принимало участие гораздо меньшее количество начальных пар (может быть, даже одна), чем у приматов. Вывод сделан на основании исследования гена Xq 13.3, расположенного на Х-хромосомах людей и шимпанзе. Шимпанзе генетически разнятся между собой гораздо больше, чем люди. Общеизвестно, что чем больше разница, тем больше разных предков вносили свои гены в общий геном. Это показывает, что генофонд «братьев меньших» гораздо богаче человеческого. Их гены сильнее отличаются друг от друга, чем гены людей двух разных рас – к примеру, европейцев и африканцев, африканцев и монголоидов, монголоидов и аборигенов Австралии. Кстати, показатель меньшей вариабельности генов человека свидетельствует еще и о том, что для этого биологического вида характерна большая стабильность, более консервативное закрепление положительных мутаций.

Но вернемся к Y-хромосоме. Именно по ее милости сохраняются «некорректные» гены при копировании. При образовании яйцеклетки и сперматозоида части парных хромосом меняются местами, поврежденные участки ДНК отбраковываются, и создается нацеленная на стабильность модель. Но Y-хромосома не занимается проверкой на некорректность, она продолжает переносить весь материал, который накопился: и полезные приобретения, и мусор, и разрушительную информацию. В этом есть свой шарм: мужская хромосома имеет в запасе «дополнительный аргумент», который используется в случае необходимости. Она замечательна еще тем, что не отвергает так называемые «прыгающие гены». Это такие гены, которые не любят сидеть на своем месте и с легкостью путешествуют по всему геному. Они вторгаются на чужие территории, пытаются «прихватить» соседние гены, создают новые союзы и разрушают уже существующие. Транспозоны (таково их научное имя) – странные образования, однако именно им мы обязаны позитивными мутациями. Так вот, в нормальных хромосомах неукоренившиеся транспозоны периодически выкидываются вон и уничтожаются. Но стоит им попасть в мужскую хромосому, там они и остаются, там им позволено делать все, что пожелают, – и они именно этим и занимаются. Транспозоны в Y-хромосоме соединяют и разъединяют гены, образуют новые признаки и новые последовательности. Именно это постоянное чередование нового и старого создает толчок для эволюции вида.

Например, транспозонный ген DAZ, вторгшийся в мужскую хромосому, отвечает за выработку сперматозоидов и формирование зародыша мужского пола. Если этот ген поврежден или неправильно откопирован, возникает мужское бесплодие. Судя по всему, этот ген любит передаваться по наследству. Результат его работы – огромное количество случаев наследственной невозможности семяобразования. Плохой подарок мужчинам? Плохой. Но Y-хромосома дарит и выгодные мутации. Сейчас среди специалистов принята гипотеза, что благодаря некому гену-транспозону у людей возникла речь. Этот ген речи был в 1909 году обнаружен в Y-хромосоме. Интересно, что в таком виде он имеется только у человека. У высших обезьян аналог этого гена расположен в Х-хромосоме. Выявлена и прямая связь гена речи с самыми важными событиями в эволюции человека. Около трех миллионов лет назад ген речи способствовал резкому увеличению объема мозга, а около ста двадцати – двухсот тысяч лет назад ген был модифицирован, и тогда же у людей появилось абстрактное мышление и символьная передача информации.

Иметь теории – это хорошо. Но понять суть процесса пока не удается до конца. Прислушаемся к словам одного из главных исследователей Y-хромосомы Нейла Афера: «Y-хромосома потеряла большинство своих генов в процессе эволюции. Вопрос в следующем: почему процветают все оставшиеся? Они, должно быть, выполняют некую неуловимую, непонятную для нас функцию. Вероятно, для выяснения этой функции нужно исследовать связь генетических маркеров, позволяющих проследить родословную человека с разницей в его способностях». Проще говоря, все люди братья, но один брат умный, а другой – дурак. Мы – потомки умного брата?

В целом, благодаря особому положению человека во внешнем мире, его эволюция с древнейших времен оказалась направленной на усовершенствование не видовых признаков и качеств, а изменчивой внешней среды. Так что верны слова забытого нынешним поколением Энгельса: обезьяна стала человеком, обработав камень и превратив его в орудие труда и оружие. Тут необходимо дополнение: эта обезьяна не только взяла камень, она еще и отделила себя от окружающего мира и стала улучшать этот мир, примерно так же, как на биологической основе улучшает популяцию выгодный ген. В основном генетические преобразования сохраняли благоприятные качества, необходимые для этого процесса, – ум, рабочие навыки, абстрактное мышление. Предки человека не могли стать лучше более сильных и ловких видов, поэтому они просто «подогнали» мир под себя: стали строить укрытия от хищников, возделывать поля, чтобы не зависеть от природы, одеваться, чтобы переживать холода, образовывать семьи, чтобы проще следить за потомством, и т. п.

Весь ученый мир издавна уверен, что человечество родилось на жарких просторах африканской саванны. Там люди начали ходить прямо, взяли в руки орудия труда и «отрастили» большие мозги. Хотя есть среди палеоантропологов и те, кто не верит в эту аксиому. Профессор Филип Тобайас из Йоханнесбурга пять лет назад заявил: «Выбросьте в окно эту гипотезу с саванной». Потому что человек родом из воды. Физические отличия человека от остальных приматов объясняются тем, что наши предки наполовину жили в воде, а наполовину на суше.

Жизнью в водной среде можно объяснить нашу способность к плаванию и то, что плавать умеют даже новорожденные. Вода научила наших предков держать голову прямо, что помогло освоить ходьбу на двух ногах, а в руки брать различные инструменты. Например, камни с морского берега, чтобы расколоть с их помощью раковину съедобного моллюска, – точно так, как это делают сегодня морские выдры. Еще Харди в свое время отметил, что мы – единственные «голые» приматы, а потеря волосяного покрова характерна для морских млекопитающих. Слой подкожного жира объединяет человека с китообразными и отличает от других приматов. Элейн Морган, из Южного Уэльса, сравнила анатомию, биохимию и физиологию современного человека и других животных. И обнаружила, что человек – самый жирный примат, у него в десять раз больше жировых клеток, чем у земных млекопитающих таких размеров. Только человеческие дети и детеныши китообразных рождаются покрытые жиром. Слой подкожного жира закладывается в последние месяцы развития плода и становится еще толще в первые месяцы жизни. Он сохраняет тепло и способствует плавучести. И крепится, в отличие от подкожного жира большинства млекопитающих, прямо к коже – как у дельфинов, тюленей и гиппопотамов.

Морган доказала, что и речь человека развилась именно в результате жизни в воде. Среди животных, живущих на суше, только человек способен произвольно контролировать свое дыхание – как водные млекопитающие. Ни у одного млекопитающего, живущего на суше, гортань не опущена так низко, как у нас. Эта черта полезна не только для говорения, но и позволяет забирать большое количество воздуха во время плавания.

Но и эти доводы не убедили научный мир. Потому что все доказательства эволюции человека, собранные в семидесятых – восьмидесятых годах прошлого века, поддерживали «теорию саванны». Окаменелости находили на сухих жарких открытых участках в Южной Африке и долине Рифт. Однако никто не задумался над тем, что нынешние саванны в прошлом могли быть чем-то другим. Когда Тобайас проанализировал окаменевшую пыльцу, собранную с останков гоминида, насчитывавших два миллиона семьсот тысяч лет, оказалось, что она имеет лесное происхождение. На других раскопках стоянок гоминидов в Южной Африке и Эфиопии также нашли растения и животных, характерных для древних лесов. Значит, эти территории тогда были покрыты густыми лесами. И все эти стоянки находились близко к воде. Ведь представители нашего вида не могут долго обходиться без воды, поскольку теряют большое количество жидкости с потом и мочой. Такого в условиях саванны не может себе позволить ни одно существо.

Тобайас считает, что именно вода сыграла решающую роль в отделении человека от шимпанзе. Два миллиона лет назад наши предки выбрали для жительства пляжи. И вели образ жизни амфибий. Большой мозг – главное наше отличие – не мог появиться без участия водной среды (значительный по отношению к массе тела объем мозга характерен для водных млекопитающих – китов, дельфинов). Окаменевшие черепа наших предков показали, что первые три миллиона лет после того, как человек откололся от шимпанзе, его мозг был очень невелик. Но около двух миллионов лет назад он начал расти. А за последние двести тысяч лет сделал резкий скачок и увеличился еще на пятьдесят процентов. Соотношение мозга и общей массы тела человека стало точно таким же, как у дельфина. У животных, живущих в саванне, наблюдается общая тенденция к большой массе тела и маленькому объему мозга. Носорог, например, весит тонну, а его мозг – всего триста пятьдесят граммов.

Размер мозга определяет наличие в организме двух жирных кислот – докосагексеновой и арахидоновой. Первая отвечает за построение мембран нейронов и фоторецепторов, а вторая – за строительство стенок сосудов, без которых большой мозг не сможет работать. В организме они производятся в небольших количествах и очень медленно. Эти кислоты редко встречаются в диете млекопитающих, живущих в саванне. В изобилии они присутствуют только в пищевой цепочке на берегах океанов, рек и озер. Именно морские питательные вещества способствуют росту мозга. Сегодня, если человек не получает с пищей этих двух кислот, его начинают преследовать заболевания коры головного мозга и сосудов. Археологические находки показали, что человек питался дарами моря двести тысяч лет назад, как раз в то время, когда его мозг начал активно увеличиваться. И сто тысяч лет назад, когда Homo Erectus начал понемногу превращаться в Homo Sapiens.

Это лишь одна из точек зрения. Но факт остается фактом: в результате внешней эволюции люди изменили мир по своим меркам. И ощущают себя в безопасности только в таком защищенном мире.

Сортировка генофонда

Если, в отличие от животных, наша генная вариабельность совсем невысока, то… Да, с нарастанием численности населения будут возрастать случаи эпидемий и генетических мутаций. Хотя мы и не являемся клонами, но наш генетический аппарат во много раз проще, чем у обычной мыши! Он примерно такой, как у бактерии, нашей ближайшей родственницы. Так что нам есть над чем задуматься.

Еще век назад природа сама занималась сортировкой жизнеспособного и нежизнеспособного человечества. В 1918 году половина Америки и Европы вымерла от гриппа-испанки, потому что не было антибиотиков, и врачи не могли подавить эпидемию. В середине вполне развитого XIX века множество женщин умирало во время родов. В родах же погибали все нежизнеспособные дети. Таким образом, в генофонд нации не попадали «плохие» гены. Выбраковка проходила жестко и целенаправленно: не можешь справиться с препятствием – уходи. Мы же научились спасать генетически больных детей, мы гордимся тем, что даем жизнь пятимесячным младенцам, которые раньше рассматривались врачами как выкидыши, мы излечиваем такие болезни, как чахотка, чума, холера, тиф. И в результате получаем генетически нестабильное потомство, способное жить лишь при медицинском вмешательстве. Если современного человека оставить на какое-то время в нетронутом цивилизацией мире, если лишить его возможности использовать современные лекарства и средства защиты от насекомых, змей, зверей, то обычный, средний горожанин начала третьего тысячелетия не проживет и месяца. Его организм привык пользоваться услугами таблеток. Без лекарств он не справится с простой простудой.

Об этом стоит задуматься. Скоро ученые точно установят, какой ген отвечает за какой признак. Все гены будут расписаны и изучены. И тогда начнется время искусственного устранения «плохих» генов. По большому счету, это та самая евгеника, которую считают фашистской наукой, забывая, что один из основателей генетики Н. В. Тимофеев-Ресовский был и основателем евгеники. И если мы будем всерьез заниматься клонированием, нам не избежать вмешательства в генный материал. Не избежать хотя бы потому, что состояние здоровья современного человека оставляет желать лучшего, а клонировать клетку с отклонениями в генетическом аппарате – значит передать черты вырождения будущему потомству. Тут-то и придется сортировать гены. Но это нужно делать осторожно и владея не частью информации, а всем знанием. К сожалению, исправление одного гена может привести к нестабильности какого-то участка ДНК и повреждению других генов. Именно в этом, а не в создании любопытным ученым существ-химер, я вижу опасность работы по управлению генами. Если бы все было так просто и легко, как в электротехнике! Заменил поврежденный конденсатор, подпаял диод – и система стала лучше прежней. Но геном не микросхема, а если и какая-то схема, то предназначение частей этой схемы (и прибора в целом) пока неясно.

Однако первые эксперименты по работе с генами уже ведутся. Пока, правда, не на людях, а на приматах. Ученым удалось создать первого генетически измененного примата. Это робкий шаг по лестнице евгеники. Сделал его сотрудник Орегонского регионального центра изучения приматов Энтони Чан, впервые за всю историю человечества «собравший» генетически улучшенную макаку-резуса. Обезьянку, благополучно появившуюся на свет в октябре 2000 года, назвали АНДи, что означает перевернутую аббревиатуру inserted DNA («вставленная ДНК»). Защитники животных могут, конечно, возмутиться: зачем что-то менять в ДНК обезьяны – это же нарушает права животных! И такие голоса, конечно же, сразу зазвучали. Но научная общественность приняла эксперимент с одобрением: ведь Чану удалось то, что вчера еще казалось фантастикой. Сам он, кстати, при проведении опыта не думал об улучшении обезьяньей породы, он решал гораздо более весомую задачу: разобраться в механизме человеческих заболеваний на модели обезьяны (как близкого родича).