Что такое эволюция
Существуют множество подходов к определению и изучению эволюции, с полным списком можно ознакомиться на ресурсах Википедии. Но для начала достаточно разобраться с классическим пониманием эволюции и ее основных процессов.
Как мы помним из курса школьной биологии, эволюция зависит от способности различных видов приспосабливаться к условиям окружающей среды, иными словами, выживает сильнейший. Выжившие передают свои гены потомству — именно так происходит тот самый естественный отбор. Популярен пример с жирафами: те предки жирафов, у которых были длинные шеи, могли доставать больше листьев с высоких деревьев саванны, поэтому жирафы выглядят сейчас так, как выглядят. Однако здесь можно поставить не менее знаменитый вопрос: шеи у жирафов стали длиннее потому, что они «хотели» дотянуться до высоких веток, или потому, что это была случайная мутация, благодаря которой «длинношеи» стали лучше выживать?
Значительный персонаж в истории эволюционного учения, естествоиспытатель и философ Жан Батист Ламарк в начале XIX века считал, что приобретение новых особенностей у видов зависит от того, насколько часто они упражняются в своих новых способностях. Он утверждал, что изменчивость видов обусловлена внутренним стремлением организмов к совершенству. То есть по Ламарку жирафы действительно «хотели» дотянуться до верхних веток и постоянно в этом упражнялись, что и сделало их шеи такими длинными.
В 1859 году английский натуралист Чарльз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путем естественного отбора. Согласно ей, выживают лишь те виды, которые имеют черты для адаптации в тех или иных природных условиях. По Дарвину, у жирафов появилась длинная шея не потому, что «так было задумано ими самими», а потому, что особи с более длинной шеей могли лучше себя прокормить, а потому чаще выживали и передавали свои особенности (гены) потомству.
У эволюции нет какой-либо цели. Сегодня мы знаем, что изменения в организмах происходят, в основном, случайным образом. Это могут быть мутации — то есть преобразования генотипа под влиянием внешних факторов. Это может быть дрейф генов, когда распределение генов, ответственных за тот или иной признак, меняется в популяции под влиянием случайных событий. Например, возьмем популяцию из 100 кустов ягод одного вида и предположим, что у двух кустов есть особенный ген, благодаря которому они устойчивы к холодам. Пока эти два куста составляют меньшинство. Но если придет медведь и съест ягоды с остальных 98 кустов, то, скорее всего, у всего следующего поколения этих ягод будет тот особенный ген, носителями которого являются «выжившие» кусты. Это грубый пример, но он отражает явление дрейфа генов.
Еще один инструмент эволюции — это перенос генов. Это происходит, когда в результате миграций гены из одной популяции переносятся в другую. Это более свойственно животным, так как они более подвижны. При этом перенос генов способствует снижению генетического разнообразия внутри одного вида, поэтому считается, что процесс препятствует появлению новых видов.
Эволюция — это адаптация и случайности
Таким образом, в классической теории эволюцию определяют, в большей степени, случайные биологические преобразования организмов. Например, жила обычная бактерия, А внутри кишечника. При делении ее ДНК была повреждена, и новая бактерия появилась с мутацией. Преобразование привело к тому, что бактерия не смогла получать энергию и умерла. Это пример неудачной мутации. А бывают и изменения в генетическом коде, которые делают организмы более приспособленными к внешней агрессивной среде. Например, когда бактерии приобретают устойчивость к антибиотикам.
Так или иначе, организмы вынуждены подстраиваться под окружающую среду. Чаще всего процесс адаптации запускается, когда меняется климат, появляются новые болезни, когда в место обитания приходят хищники или когда за ранее не ограниченные ресурсы приходится соревноваться с другими видами.
Так, согласно распространенной теории, человек стал прямоходящим потому, что когда-то его предок решил переселиться из джунглей в саванну. На открытой местности было важно уметь делать всякое полезное, например, рыть ямы, таскать ветки, защищаться от хищников, на что было нужно две свободных конечности. Также есть предположение, что прямохождение уменьшило площадь кожи, на которую падали солнечные лучи. Предки людей, которые обладали этими чертами в результате случайных преобразований генома, выживали, а их менее удачливые сородичи погибали и уже не могли передать свои «неудачные» гены потомкам.
Эволюция — процесс длительный, но иногда из-за случайных внешних обстоятельств он может резко ускоряться. Например, некоторые виды могут резко вымирать: астероид убил динозавров (согласно самой распространенной теории) или человек истребил птицу додо. Дело в том, что додо жили на островах в Индийском океане, где не было хищников. Птицы не боялись людей, когда те начали заселять острова, а потому были быстро съедены до последней особи. В этих случаях вымирание — это тоже двигатель, ведь исчезновение динозавров дало толчок к появлению многих других видов.
Факторы человеческой эволюции сегодня
Так, эволюция — это приспособление, защита от окружающей среды, которая также двигается внешними случайными событиями. А насколько «случайны» внешние условия жизни человечества? Нужно ли сегодня человеку защищаться от окружающей среды, чтобы выжить, или это уже окружающую среду надо защищать от человека?
«Уже никто не спорит, что человечество полностью изолировало себя от естественных природных условий благодаря развитию технологий преобразования окружающей среды. Мутации, дрейф генов и другие генетические изменения еще могут влиять на нашу эволюцию случайным образом. Однако в наших условиях жизни полностью отсутствуют какие-либо угрозы внешней среды, поэтому естественный отбор в классическом понимании больше не работает. При этом важно подчеркнуть, что сегодня наша способность адаптироваться полностью зависит от доступа к различным ресурсам, в том числе к источникам энергии», — написал в статье для журнала EMBO Reports ученый из департамента археологии и антропологии Кэмбриджского университета Джей Сток.
Таким образом, внешние условия в гораздо меньшей степени влияют на человека, чем 40 тысяч лет назад. Люди привыкли жить в определенных климатических условиях и отлично адаптировались к ним, настолько, что стали сами менять окружающий ландшафт, что называют антропогенным фактором. Условия для будущей эволюции человек создает уже самостоятельно. При этом главное условие — это повышение выживаемости людей до репродуктивного возраста и волевое ограничение рождаемости в некоторых странах.
«Можно предположить, что технологическое и культурное развитие сильно повлияет на генофонд человечества, и это действительно так. Например, взять оспу. Раньше миллионы людей погибали от этой болезни, и большинство их генов не передавалось в следующее поколение. Генофонд людей не пополнялся генами заболевших. Но сегодня люди не болеют оспой, и те, кто мог бы умереть от болезни, имеют детей и пополняют генофонд человечества. Другая важная особенность современной эволюции связана с тем, что уровень рождаемости падает в развитых странах и растет в развивающихся. Сегодня самые высокие показатели рождаемости в Азии, Латинской Америке и Африке. Жители этих частей света вносят наибольший вклад в развитие человеческого генофонда. Через много поколение население планеты будет иметь большинство генов именно от этих людей, а не от жителей развитых стран», — прокомментировала для журнала Scientific American Меридит Смол, доцент антропологии в Корнелльском университете.
При этом не все болезни излечимы, не все люди живут в благоприятных внешних условиях и неизвестно, что нас ожидает в будущем. По некоторым прогнозам, очень сильно повлиять на деятельность человека и, в частности, на важнейший сельскохозяйственный сектор экономики, может изменение климата, которое происходит уже сейчас. Это будет то самое внешнее воздействие, которое снова заставит людей адаптироваться. Но, скорее всего, в масштабах планеты эта адаптация также не будет носить биологический характер, и человечество справится с проблемами с помощью новых технологий.
Биологическая эволюция: все-таки есть
У эволюции есть интересное свойство, которое называют необратимостью. Это значит, что, когда условия, благоприятные для появления нового вида, исчезают, закрывается и само «окно», благодаря которому новый вид мог бы появиться и развиваться дальше. Согласно одной теории, человек и самая генетически близкая ему обезьяна шимпанзе произошли от одного предка. Но шимпанзе решили обосноваться в джунглях, а человек вышел в саванну. Оба вида развили необходимые для выживания черты, и если сейчас забросить популяцию шимпанзе в саванну, то особи, скорее всего, погибнут или эволюционируют в совершенно новый вид. Шимпанзе хорошо в джунглях, а человек научился приспосабливаться к любым условиям — «окно» эволюции закрылось.
Однако некоторые небольшие биологические изменения в развитии разных популяций человека все-таки происходят, и их даже можно проследить на генетическом уровне.
Пожалуй, самый известный пример человеческой эволюции в современном виде — это способность людей переваривать лактозу во взрослом возрасте. Это «умение» появилось с развитием сельского хозяйства. Еще один пример, который был описан учеными в середине прошлого столетия — это распространение особого вида анемии у жителей Африки, которые проживают в низинных областях. Выяснилось, что в результате они получили преимущество и стали легче переносить малярию. Жителям горных районов такая мутация была не нужна, потому что они не были подвержены опасности заболеть.
Генетическая эволюция происходит очень быстро: каждый день внутри нас делятся тысячи клеток, за пять-семь лет мы полностью обновляем наше тело — именно поэтому мы выглядим немного по-другому с возрастом. И в течение этого деления могут происходить мутации, дрейфы генов и прочие процессы, которые вызывают ошибки в ДНК и приводят к изменениям. Ученые в Стэнфордском университете нашли способ, как можно отследить эти изменения на генетическом уровне, сообщает журнал Science.
Каждый ген человека имеет две копии, но эти копии могут отличаться друг от друга, а также отличаться у разных людей. Мутация в одной составляющей пары может, например, увеличить рост человека, а мутация в другой, наоборот, уменьшить его. Используя базы генетических данных, ученые из США могут проследить, как часто появлялись те или иные мутации в генах и как те или иные черты вроде высокого роста распространяются в популяции.
Технологическая эволюция — это скорее философский вопрос
Существуют и радикальные мнения о том, что естественная эволюция по преобразованию человека, как вида, остановилась с развитием медицины. Нам больше не нужно менять свою ДНК, чтобы выжить, поэтому теперь эволюция человека будет определяться технологическими приспособлениями, которыми он сможет себя «начинить». Если размышлять об эволюции с этой точки зрения, то можно задаться вопросом: а насколько удачны для развития человека электронные устройства, которые можно вживлять в тело, искусственный интеллект, протезирование, напечатанные органы?
«Согласно некоторым исследованиям, мозг человека может жить дольше, чем 100 лет, но человек умирает от болезней органов, от неспособности двигаться из-за потери конечностей и так далее. Одна из возможностей продлить жизнь человека — это использовать современные технологии. Для этого придется „надевать“ человеку протезы, пересаживать искусственные органы, увеличивать продуктивность работы его мозга с помощью информационных технологий. Конечно, это уже не будут люди в том понимании, в котором мы привыкли. Скорее, правильнее будет называть нас киборгами, так как мы не сможем обходиться без некоторых технологических улучшений в нашем организме и в наших жизнях. Однако это понятие многогранное. Ведь уже сейчас мы не можем обходиться без мобильных телефонов и других девайсов, и возникает вопрос, можно или нельзя ли называть нас киборгами», — прокомментировал аспирант естественнонаучного факультета Университета ИТМО Юрий Баулин.
Он добавил, что наиболее эффективной может оказаться генетическая коррекция человека. Когда ученые поймут, как системы организма работают в комплексе, и смогут их корректно менять, исправляя дефекты, образованные в течение веков эволюции, то появится возможность получить полностью новый, более совершенный вид людей. Но это вопрос не ближайших лет, техника искусственного преобразования человека сейчас развита лучше.
Не так давно мир облетела новость о рождении ребенка с генами от трех родителей. Для этого врачи взяли ядро яйцеклетки у женщины, страдающей редким генетическим заболеванием, пересадили его в яйцеклетку здоровой женщины-донора, оплодотворили ее семенем мужа, и пересадили эмбрион обратно к настоящей матери. В итоге генетический материал новорожденного на 98% состоит из генов родителей и на 2% - из генов матери-донора.
Сегодня вопросы технологической эволюции человека относят скорее к области философии. Если человек будет жить дольше, то он сможет произвести больше потомства, при этом генотип каждого представителя потомства будет отличаться от других из-за постоянных мутаций внутри родителя. Таким образом, генофонд будет пополняться быстрее. К чему это приведет в комбинации со случайными событиями, которые могут возникнуть и которые нельзя предсказать — этого, пожалуй, сказать сейчас не может никто.
