Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

Мозаичность очень важна для интерпретации эволюции человека с точки зрения эво-дево: она свидетельствует о том, что развитие различных структур эволюционировало прерывистым нелинейным образом на протяжении длительного времени. Анализ окаменелостей не выявляет никаких признаков быстрого внезапного изменения формы тела человека. Скорее, наша история состоит из количественных сдвигов (объема мозга, пропорций тела, размера черепа, продолжительности беременности, длительности подросткового периода и др.), ассимилированных за десятки тысяч поколений. Более того, скорость изменения наших физических признаков вовсе не была исключительной, если посмотреть на то, что происходило в это время с другими млекопитающими. Например, анализ ископаемых лошадей выявил похожие скорости изменения размеров тела и других признаков.

Многие данные говорят о том, что эволюция человека не была чем-то особенным, нетипичным для других животных. Поэтому мы можем предположить, что все известные закономерности эволюции формы животных будут справедливы и для эволюции человека. На самом деле, наше очень близкое генетическое родство с шимпанзе, а также генетическое сходство приматов и других млекопитающих подводят нас к уже знакомой идее. Наборы генов, участвующих в развитии животных и человека, очень похожи, и все наблюдаемые морфологические различия (как малые, так и большие) должны определяться только способом использования этих генов (или, как мы увидим на одном примере, их не-использования).

Парадокс 98.8% и эволюция Homo sapiens

Глубинная причина изменений развития и физических признаков, которые сопровождали эволюцию человека, заключается в его геноме. Где-то в нашей ДНК кроется различие между нами и другими высшими приматами, а также между нами и первыми людьми. Возникают следующие ключевые вопросы:

— Сколько между нами принципиальных различий?

— Где их искать?

— Какой вклад они внесли в морфологические различия?

Хорошая новость заключается в том, что теперь мы знаем полную нуклеотидную последовательность геномов человека, шимпанзе и мыши.

Плохая новость становится очевидна, если совершить несколько арифметических действий.

ДНК человека содержит около трех миллиардов пар оснований. ДНК шимпанзе на 98,8% идентична ДНК человека. Это различие в 1,2%, и оно намного меньше, чем различие между нашей ДНК и ДНК каких-либо других обитателей планеты. Однако эти 1,2% включают в себя 36 миллионов пар оснований. Поскольку линии человека и шимпанзе отделились от общего предка примерно шесть миллионов лет назад, можно предположить, что половина из этих различий специфична для шимпанзе (изменения произошли в линии шимпанзе), а половина — для человека (изменения произошли в линии человека). Таким образом, нас от нашего общего с шимпанзе предка отделяют 18 миллионов отличий. Конечно, я слегка упрощаю цифры и не учитываю делеции (т. е. потери) или инсерции (т. е. вставки) отдельных нуклеотидов, а также приобретения или потери крупных фрагментов ДНК.

Все ли из этих изменений имеют значение? Или часть из них лишь фоновый шум? Как узнать, какие из этих 18 миллионов различий внесли вклад в эволюцию? Мы хорошо знаем, что не все мутации гена являются значимыми. Генетический код вырожден, и поэтому некоторые нуклеотиды могут заменяться другими без последствий для белковой последовательности. Эти "молчащие" замены со временем накапливаются в ДНК, так как отбор их не устраняет. Кроме того, поскольку в кодировании белков и выполнении регуляторных функций задействовано лишь около 5% нашей ДНК, мутации в других участках ДНК не приводят к каким-либо заметным последствиям. Также следует учесть, что два любых человека, не являющихся родственниками, в среднем различаются по трем миллионам позиций в геноме. Хотя с точки зрения абсолютных значений это число кажется большим, оно соответствует лишь 0,1% всех нуклеотидов, и, несмотря на эти различия, мы, совершенно очевидно, принадлежим к одному и тому же виду. Это означает, что миллионы различий не имеют практически никакого значения. Поэтому никто не знает, сколько изменений внесли вклад в эволюцию строения человека. Мне кажется, что таких изменений должно быть несколько тысяч. Проблема заключается в том, чтобы найти отличия, которые имеют значение.