sittaeuropaea (sittaeuropaea) wrote,
sittaeuropaea
sittaeuropaea

Проповеди об эволюции: в каких строках текста ДНК кроется человечность, и что царапали неандертальцы

Слушая в последние дни дома и продолжая слушать непосредственно на лекции божественный (сарказм) звук отдалённой и не очень дрели, думала я вот над чем: какие строки, буквы и абзацы универсальной энциклопедии жизни у человека способствовали изобретению этого инструмента?
Перевожу на нормальный язык: что в человеческой ДНК такого...человеческого? И что с ней вообще происходило в ходе антропогенеза?

И вот как это можно выяснить. С первым путём мы уже познакомились, когда следили за внутри- и межконтинентальными похождениями неугомонных древних сапиенсов.

Молчать, компьютерщики! Mb - это не мегабайты, а миллионы пар (азотистых) оснований в ДНК! 486 - средняя длина белка в аминокислотах, 20 тысяч - примерное число генов.
А вот как найти важные различия? Это не так просто, как кажется, ибо - напомню - большинство изменений в геноме нейтральны. И не всякая аминокислотная замена приводит к ухудшению или улучшению работы того или иного белка. Помехоустойчивость, помните?

Интересно, убирать людей пачками можно, а ставить над ними генно-инженерные опыты - нельзя-нельзя...(это странное предложение вдохновлено строкой, увиденной на экране в метро: "каждый день "Мосметро" убирают тысячи человек"...). Тут дело и в технических сложностях, но больше всего, ясное дело, с этикой.
Если среди моих читателей есть сумасшедшие гении, это ваш шанс! Устраиваете на отдалённом острове/на дне океана/где-нибудь в Битцевском лесу сверхсекретную лабораторию, добываете немножко первоначального материала (свой генетический код, каплю крови и ядовитую слюну отдам по первому требованию)...и тихонько выращиваете себе в огромных баках людей, других обезьян, обезьянолюдей, мутантов всех сортов! (Зловещий хохот)

Сразу оговоримся - на самом деле несинонимичная замена не равна "осмысленной" (то есть не нейтральной), даже если она произошла в белок-кодирующих частях генов (в экзонах).
Насчёт выметания - были упомянуты классические таксы (чуть подробнее - в одной из лекций курса "Введение в эволюционную биологию").
А меня, естественно, заинтересовал вопрос: а нашли ли что-нибудь этакое у любимых птичек (внимание, орнитоцентризм!)? Если у домашних кур это всё очевидно и банально - всё тот же искусственный отбор, где упор был на рост, интенсивность обмена веществ, реакцию половых органов на длину светового дня, то следы "выметания отбором" в геноме вездесущей большой синицы оказываются в очень интересных местах: в тех генах, которые связаны со строением и работой нейронов и синапсов, с когнитивными функциями! А большая синица - продукт отбора самого что ни на есть 100% натурального органического без ГМО и консервантов естественного! Мораль - убавьте спесь, приматы! У птиц тоже идёт отбор на мозги! :-)))

В двух словах суть ортологов и паралогов: ортологи - это гомологичные (общие по происхождению) гены, выполняющие одни и те же функции у разных организмов; паралоги - гомологичные гены в одном геноме, и их функции могут отличаться. Толковее и подробнее - тут.

Помните, что неандертальцы, скорее всего, могли говорить (судя по строению подъязычной кости)? Вот, и знаменитый "ген речи" (не только речи) у неандертальцев был почти такой же, как у нас. Почти - ибо различалась регуляторная часть гена. И так различалась, что у нас, сапиенсов, конкретно в нём неандертальских вариантов нет. То есть неандертальцы, похоже, говорили как-то так, что у сапиенсов уши вяли...
Кстати, человеческий вариант FOXP2 как-то раз вставляли мышам. И что же? Конечно, мыши не заговорили, но явно стали умнее сородичей, стали быстрее учиться проходить лабиринты. А ещё с человеческим вариантом гена мыши пищат более басовито :-))) По этому поводу не могу не припомнить один из моих любимых анекдотов. Приходит мышка записываться в хор и пищит: "Я хочу петь у вас басом". Ей говорят: "Хорошо, но можете как-то погрубее это сказать?" Мышка, тем же тоненьким голосом: "Суки, я хочу петь у вас басом!"
Ух ты. Теперь я понимаю истинный смысл анекдота! Отныне его надо рассказывать так: "Приходит мышка с человеческой версией гена FOXP2 записываться в хор..."

А чтобы учесть тот самый факт, что значимые (несинонимичные) замены тоже могут быть нейтральными и не иметь особого смысла, иные господа скрупулёзно выискивают каждую замену в определённых участках сразу у нескольких близких видов и внутри каждого вида. Конкретно в данном случае положительный отбор был выявлен.
Кстати, об алкогольдегидрогеназе у дрозофил. Цитирую Александра Владимировича: "это у них важный боевой фермент". Логично, ведь в природе плодовые мушки приурочены к гниющей растительности, забродившим фруктам и всему такому. Было бы закономерно предположить, что неизбежный при брожении фруктов алкоголь для мушек - что вода. Ан нет! Мало того, что на алкоголь реакция у дрозофил неоднозначная (он у них и отвращение вызывает, походу, одновременно с кайфом!), так ещё и самцы мушек (мушики? :-))) налегают на спирт, если их отвергают самки! Вот и изучают с помощью мушек механизмы алкоголизма (созвучие не предполагалось)...
Кстати, должно быть, забавно читать обо всём этом, если учесть, что ваш покорный слуга не пьёт ни капли. При том что гентест выявил у меня нормальную работу генов, кодирующих алкогольдегидрогеназу и альдегиддегидрогеназу, фенотип мой не такой. Даже бокальчик шампанского (специально проверяла, чтобы окончательно убедиться) вызывает у меня ощутимое снижение давления, учащённый пульс, туман в голове и, скажем помягче, протест со стороны пищеварительной системы. Потому - ни-ни, сами пейте, мне не предлагайте! :-)))

Суть всего этого безобразия в математическом выражении.

Причудливый (на мой личный предвзятый взгляд, во всяком случае) термин "нонсенс-мутация" - это такая точечная (в одно азотистое основание размером) мутация, при которой несущий смысл кодон становится стоп-кодоном или наоборот - потому белок получается либо слишком коротким, либо слишком длинным.
Ну и да, логично, что отбор, шедший на увеличение размеров мозга, обязан был на микроцефалин повлиять.

И как всегда, всё сложно и неравномерно. Ген-то один, а нуклеотидов в нём много (если почитать ту самую статью - 2,5 тысячи пар оснований). Одни подвергались положительному отбору, другие - отрицательному...
Забавно подбирались виды для сравнения. Крыса и мышь - ладно, они хотя бы из одного семейства Мышиные. А вот сравнивать кошку и собаку - это интересно!

Ещё один шикарный термин - нокаутный. Смысл прост: ген, то есть его экспрессию, выключают. Разными способами, но результат тот же.

Повторимся - различия в принципе сами по себе не всегда имеют смысл.

И помните, безумные гении! Если вы хотите сделать из шимпанзе человека (хотела написать наоборот, была бы опечаточка по Фрейду :-))), одними белок-кодирующими участками ДНК не обойтись! Часто (если не чаще всего, минутка отсебятины) всё самое интересное кроется именно в регуляторных последовательностях!
Собственно, ДНК без каких бы то ни было регуляторных участков...по идее, не должна существовать в принципе? Это же бред получится, если вся ДНК будет тупо транслироваться в не пойми какой белок!

И вот почему не прокатывает гипотеза о том, что верхнепалеолитическую революцию вызвали какие-то резкие перестройки в геноме, повлекшие какое-то значительное изменение в морфологии и/или физиологии. Напомню - революция эта произошла значительно позже, чем 250 тысяч лет назад (около 40-45 тысяч).

Интересный момент насчёт иммунной защиты. Я сделаю упор не на её изменения вообще в человеческой линии, а на то время, когда сапиенсы начали активно расселяться по белу свету. Логично было бы предположить, что у непоседливых путешествовавших по всему свету людей должен был быть особенно крепкий иммунитет, чтобы распознавать и, самое главное, уничтожать разнообразнейшие патогены.
А вот и нет! Начнём с орнитоцентризма. На птичках (чёрных дроздах и певчих зонотрихиях) показано, что у осёдлых (или перелетающих на небольшие расстояния) особей одного и того же вида иммунитет сильнее, чем у перелётных, покрывающих многие и многие сотни километров! Ещё было масштабное исследование 1300 видов певчих птиц, перелётных и осёдлых, из Европы и Африки. И всё то же самое - у перелётных птиц иммунитет не такой крепкий и гибкий, как у осёдлых (и более всего африканских). Не видите логику? А она есть. Начнём с того, что в Европе меньше патогенов, чем в жаркой Африке - это во-первых. Во-вторых, затраты на сильный и очень гибкий иммунитет весьма велики; перелёт - это и так мероприятие трудное, а если ещё и крепкий иммунитет выстраивать - это можно и не долететь. Ну и аутоиммунные заболевания заработать можно.
И та же, по-видимому, тенденция у людей. Домоседам-африканцам досталась земля, полная болячек, к которым надо было развить особенно сильный иммунитет. Путешественники же, дошедшие до холодной Европы, могли, по сути, немножко выдохнуть с облегчением - патогенов меньше. Тем не менее, как сказано в упомянутом обзоре, иммунитет европейцев "в течение эволюции стал в большей степени регулируемым, главным образом за счёт изменений в некодирующих участках ДНК". То есть, как всегда, всё сложнее, чем кажется на первый взгляд...запутаться недалеко!

И вновь человекам не стоит особенно гордиться собой - мы просто продолжили и ускорили уже существовавшую тенденцию к увеличению мозга.




Вот те самые 24 гена, отвечающих за общеприматские ускорившиеся у человека тенденции, большинство из которых связано именно с развитием мозга, с поведением.
Самые забавные мутанты из упомянутых - мыши, гомозиготные по гену ADCYAP1. Они гиперактивны, чрезвычайно любопытны, меньше, чем сородичи, подвержены тревожности...и прыгают, как психи :-))) Не стали ли мы по сравнению с предками такими же...ну, если не прыгучими, то любопытными и гиперактивными? Хоть бы кто знал!

Ретровирусы - "ретро" не от времени :-))) Просто они содержат РНК, и умеют на её основе синтезировать ДНК (обычно-то на матрице ДНК строится РНК), и называется этот процесс обратной транскрипцией. Вот потому они и могут встраиваться в наш геном, "одомашниваться" и всячески на нас влиять. Кстати, тут снова приходит на ум та странная связь миграций и иммунитета. Минутка отсебятины: во время расселения сапиенсов, выходит дело, именно из-за некоторого ослабления (или, чтобы уж точно не напортачить в рассуждении, изменения!) иммунитета в человеческий геном могло попасть больше ретровирусов? Конечно, и до, и после тех масштабных перемещений они должны были к нам лезть, но в большом путешествии их можно было собрать наверняка..побольше!

МГЭ - мобильные генетические элементы, всё те же ретровирусы и прочая лабуда такого рода. Лабуда, тем не менее, весьма полезная в том случае, если исконно хозяйский ген работает вполсилы. И даже если не вполсилы - тоже сгодится!

А может, это затишье перед бурей? Как нагрянут новые открытия внезапно! :-)))

Возвращаемся из дебрей молекулярной биологии к костям предков!

Виды близкие во времени - а черепушки разные...

...в отличие от разошедшихся довольно давно шимпанзе и бонобо. Развлекитесь на досуге - найдите энное количество отличий черепа шимпанзе от бонобо (молчать, профессиональные антропологи)!
Кстати, после лекции прозвучал вопрос о том, насколько велики и осмысленны генетические различия между шимпанзе и бонобо. Нашлась одна
статейка практически по этому поводу (среди авторов которой числится никто иной, как Сванте Пеэбо!), основная суть коей сводится к следующему: часть генома человека (около 3%) больше схожа и с шимпанзиным, и с...не буду лепить дурацкие прилагательные, с геномом бонобо, чем та же часть сходна между собой у упомянутых нечеловеческих приматов. Насчёт осмысленности я там что-то ничего такого не нашла, да и не знаю, занимался ли кто этим.

Как же это по-человечески - мочить соседей и есть их! И с каких пор слово "человечный" - это комплимент? :-)))

Странно всё-таки, если неандертальцы и впрямь не додумались до метательных копий. Не такая уж сложная вроде штука!
А вот интересная статейка про то, откуда же всё-таки на шанидарском неандертальце пыльца. Может, её и пчёлы принесли, но вероятнее всё-таки человеческих рук дело.

Раньше думали, что неандертальцы вообще получали гораздо больше травм, чем сапиенсы - как раз и потому, что не освоили метательные копья и шли сражаться с мамонтами чуть ли не врукопашную. Но нет! Различия в возрасте. Вот это странно. Внезапная минутка отсебятины: а что, если сапиенсы больше времени уделяли обучению молодёжи премудростям опасной охоты? Неандертальцы просто говорили: "Пошли на охоту", а сапиенсы - "Не умеешь - не берись" :-)))


Краски у неандертальцев были в ходу. Но использовали "художники" их...

...как-то не особенно впечатляюще. Только "буквой зю" и можно именовать.

Отпечаток руки - и тот какой-то хилый.

Вот потолки красить - тут особенно много художественности не надо! :-)))

Доказали, что неандертальцы специально оставили вот такую царапину, а не осталась она от разделки чьей-то туши и ударов орудиями...
Прежде чем посмотреть непосредственно на это произведение, спросите себя: готовы ли вы ко встрече с самым высоким неандертальским искусством?

Ну как? Испытали катарсис? Мощно, да? :-)))
Была интересная высказана мысль после лекции: дескать, форма мозга неандертальцев намекает на отличное от нашего зрительное восприятие, и потому то, что мы считаем примитивными загогулинами, для них было действительно высоким искусством! Договорились потом и до неандертальского абстракционизма...мысль занимательная, почему нет?

И думается мне в таком случае, что наверняка я лично не понимаю всей необыкновенной высоты неандертальского искусства по одной простой причине. Я несу на редкость мало неандертальских аллелей! Гентест выявил всего 267 неандертальских аллелей из 7438 возможных. Я почти чистый кроманьонец! :-)))

Перья - материал красивый, благодатный для всякого рода творчества.
Вот только обязательно ли орудиями по костям шкрябать, когда можно их просто выдрать? Ну, с особенно крупными птицами (вроде упомянутых в работе бородача и чёрного грифа), должно быть, смысл есть. А вот с мелким кобчиком, не очень-то крупным вяхирем и альпийской галкой это как-то не очень логично. Поверьте личному опыту - и у сравнительно крупного фазана маховые перья выдираются безо всяких инструментов!

То ли неандертальцы сами попытались повысить уровень культуры, то ли подсмотрели у сапиенсов...то ли просто слои перемешались. И такое бывает! До кроликов в докембрии, конечно, дело не доходит, а вот такие близкие по времени косяки встречаются сплошь и рядом.

Ещё из послелекционных вопросов: подсаживали ли человеческий microcephalin мышам? Наверняка! Вот только работ на эту тему я почему-то не обнаружила. Искала-искала, без толку. Странно.
И последний, на десерт - менялись ли женские половые органы после исчезновения кератиновых шипиков на пенисе (этот момент с делециями в человеческой ДНК был снова упомянут на лекции)? Фиг его знает! Я попыталась зайти с другой стороны и найти нормальную схему со строением шимпанзиных (поскольку у самцов шипики есть) женских причиндалов - попытки успехом не увенчались. Поинтересуйтесь у озабоченных приматологов!

Хотите больше? Со всех ног бегом в "АРХЭ" в среду вечером, ибо курс незаметно подкрался к финишной черте! Неспособные к оному - в удовольствии посмотреть трансляцию себе не откажите :-)))

З.Ы. Александр Владимирович, захваливаете! :-)))
Tags: Александр Марков, Архэ, биология, лекции, наука, проповеди об эволюции, эволюция
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 1 comment