Однажды телережиссер задал мне очень важный вопрос: «Когда люди научатся летать?» Телевидение начало выпускать новый сериал, герои которого имели мутации в ДНК, даровавшие им удивительную способность летать, владеть телекинезом, перемещаться во времени, читать мысли и прочее, что делало их похожими на мутанта X из комиксов издательства Marvel. Режиссера интересовала научная программа, которая могла бы подкрепить идею фильма. Какие-то реальные данные о невероятных человеческих возможностях и об их эволюции.

Я ответил, не задумываясь: мы уже умеем это делать. Я люблю комиксы, читаю их до сих пор и за последние 30 лет потратил (или, если хотите, растратил) массу свободного времени в рассуждениях о возможностях супергероев. Однако мой ответ был основан вовсе не на способностях вымышленных героев. Я выдал целую речь на тему о том, как эволюционировал наш мощный креативный мозг, способный предвидеть и планировать будущее, творить и изобретать и позволивший нам многократно выбираться из тисков естественного отбора.

Начав готовить пищу, мы переделали свой желудок, избавив его от необходимости расщеплять слишком прочные молекулы, поскольку еще до попадания в организм они частично разрушаются благодаря нашему уникальному умению пользоваться огнем.

Мы обошли многие неприятные моменты, связанные с жизнью кочевников, охотников и собирателей, начав строить жилища и приручив растения и животных. И это изменило нашу культуру, технологию и даже гены (см. главу 2).

Мы практически ликвидировали заболевания, уничтожавшие человеческие популяции в прошлом – чуму, малярию и прочие напасти. Когда-то оспа ежегодно уносила жизни сотен тысяч человек. После 1980-х годов, благодаря вакцинации, об этой болезни практически не слышно. Кажется, такая же судьба ожидает полиомиелит, который останется предметом интереса лишь для историков. Эти виды эволюционных факторов отбора были устранены благодаря изобретательству, науке и технологии, эволюция которых сопровождает нашу собственную эволюцию.

«Когда мы сможем летать? Да мы делаем это постоянно!» У меня было лирическое настроение. Мы придумали аэропланы, вертолеты и космические ракеты, а вскоре обзаведемся портативными летательными аппаратами. Мы ходили по Луне, а вскоре сыновья и дочери Земли прибудут на другие планеты, как супергерой Кал-Эл с планеты Криптон прибыл на Землю. «Мы с вами уже супергерои».

Кажется, моему собеседнику эти слова понравились, и он уточнил: «Так вам кажется, что в ближайшие столетия мы научимся летать?»

Я прикончил пиццу, поблагодарил его и ушел. На самом деле конечности сильно изменяются в ходе эволюции. В целом план тела всех животных примерно одинаковый, что указывает на общность происхождения. И гены, сообщающие, что «здесь должна быть нога», тоже примерно одинаковы у всех видов животных, имеющих ноги. Эти так называемые гены Hox определяют расположение всех частей тела, и их мутации и дополнительные копии как раз и обеспечивают вариации формы тела практически всех животных. У насекомых обычно шесть ног, у пауков восемь, а вот у многоножек и разного рода ползающих существ их множество. Но все они возникли в результате удвоения последовательности генов, обеспечивающих стандартный набор из шести ног у большинства мелких членистоногих.

Крылья летучей мыши и крылья птицы выполняют одну и ту же функцию, но эволюционировали разными путями. Ученые называют это «конвергентной эволюцией». Сотню миллионов лет назад передние лапы каких-то из динозавров изменили форму, и динозавры смогли совершать планирующие движения, а из кости стали полыми и легкими. Перьями эти динозавры, включая знаменитого Tyrannosaurus rex и других, на взгляд более симпатичных, а на деле еще более страшных и огромных хищников, обзавелись задолго до того, как научились летать, и процесс освоения неба длился для них миллионы лет.

Млекопитающие отделились от динозавров значительно раньше, и крохотные грызуны, давшие начало 1240 видам летучих мышей на протяжении десятков миллионов лет не умели летать и никогда не имели перьев. По структуре крылья птиц и летучих мышей похожи, но все же различаются. Оба варианта – адаптация передних конечностей, а это означает, что корень этого приобретения кроется не в полете, а в общем происхождении четырех конечностей. Передние конечности – гомологи: одинаковые кости с характерной морфологией. Но в качестве инструмента для полета крылья птиц и летучих мышей, говоря техническим языком эволюционной биологии, не гомологи, а аналоги, как крылья насекомых и самолетов. Крылья птиц и летучих мышей имеют с крыльями насекомых лишь функциональное сходство, но между собой они похожи по структуре – по наличию аналогичных костей, и то же самое можно сказать о плавниках дельфинов и копытах лошадей, что еще раз указывает: и то и другое – изменившиеся конечности четвероногих существ. Но разное строение крыльев говорит о разных путях их эволюционного развития. Поэтому нам, чтобы обзавестись крыльями, понадобится либо отказаться от кистей рук и предплечий, либо обзавестись дополнительной парой конечностей. Однако для таких превращений нет необходимого эволюционного давления. Еще важнее, что не существует «генов крыла», и, чтобы обзавестись крыльями, нам в утробе матери пришлось бы пережить значительное превращение, сопровождающееся большим расходом энергии, так что этого не будет и быть не может.

Птицы и летучие мыши научились летать в результате едва заметных постепенных изменений, сопряженных с изменениями многих генов на протяжении тысяч поколений. Произошло это по той причине, что данные изменения давали своим владельцам некие преимущества. Если предоставить волю фантазии, можно вообразить, что в какой-то момент будет зачат ребенок с генетической аномалией, способствующей появлению зачатков дополнительной пары конечностей. Этот ребенок произведет здоровое потомство и передаст этот признак своим детям. Со временем соответствующие гены распространятся в популяции, причем отбору будут подвергаться гены, способствующие появлению все более развитых и мощных крыльев. Процесс этот должен длиться несколько десятков или сотен поколений. Наличие крыльев у животных повышает вероятность передачи генов будущим поколениям. Как только крылья перестают выполнять эту функцию, они исчезают. Мы видим это на примере бескрылых эму, попугаев какапо или киви. Да и насекомые обзавелись крыльями по той причине, что они дают преимущества в передаче генов потомству. Крылья помогают ускользнуть от хищника, найти еду или понравиться самке, – стандартный набор факторов, способствующих приобретению признака и его эволюции. Временные рамки подобных изменений опять-таки совершенно недоступны нашему пониманию. Так что, хотя гипотетически в морфологическом плане появление крыльев у человека возможно, вероятность этого события сравнима с вероятностью того, что мальчик, которого укусил радиоактивный паук, сможет вытягивать из пальца паутину.

Но кроме низкой вероятности внезапного появления крыльев и гигантских метаболических затрат на выращивание конечностей, способных оторвать нас от земли, существует еще более веская причина, почему мы никогда не сможем летать. Эту причину я и назвал режиссеру. Дело в том, что мы и так все время летаем. Нам не нужна способность свободного полета. Для летающих людей нет экологической ниши. Если в результате невероятного случая на свет появится ребенок с крыльями, он не будет иметь перед нами, ползающими по земле, практически никаких преимуществ, а его странный облик может уменьшить его привлекательность в качестве полового партнера.

Эволюция происходит иначе. Такое видение – сверхупрощенная версия эволюции из комиксов, научной фантастики и креационизма: все удивительные адаптации, которые мы наблюдаем в природе, имеют какую-то цель. Это адаптационный подход – все вещи нужны для того, чтобы выполнять функцию, для которой они подходят лучше всего. Но форма нашего носа объясняется не тем, что на нем хорошо держатся очки, как полагал доктор Панглосс у Вольтера, а нашей историей, долгой эволюцией, вероятностными факторами и половым отбором. Носы сформировались за сотни миллионов лет до появления человека, так что нам они достались в подарок от предков. За долгий период эволюции носы изменили форму в соответствии со своей функцией, с изменением формы лица в целом и с нашим представлением о привлекательности. Морфология носа записана в генах, а мерой эволюции является изменяющаяся частота встречаемости различных аллелей генов в популяции. Возможно, форма носа – не лучший пример, поскольку, как я понимаю, люди с большими и маленькими носами воспроизводятся с равной вероятностью (во всяком случае, насколько мне известно, никто не исследовал корреляцию между размером носа и количеством детей). Будущая эволюция нашего вида зависит от гораздо менее заметных признаков, повышающих или понижающих вероятность размножения.

Генетиков часто спрашивают, продолжается ли до сих пор эволюция человека. Ответ на этот вопрос положительный: да, продолжается.

Эволюция происходит на уровне генома. В каждом поколении наша ДНК изменяется. В большинстве своем это простые, часто тривиальные изменения. Но некоторые из них чрезвычайно интересные. В норме люди обладают трихроматическим зрением – различают оттенки трех основных цветов. Человеческий глаз содержит специализированные клетки, фоторецепторы, задача которых сводится к поглощению фотонов света. Существуют два класса фоторецепторных клеток – палочки и колбочки: палочки реагируют на движение и изображение при слабом уровне освещенности и находятся на периферии сетчатки – вот почему краем глаза мы видим движущиеся предметы, но видим нечетко. Колбочки располагаются по центру, и поэтому самое яркое цветовое изображение мы получаем от предмета, находящегося прямо перед нашими глазами. Помашите каким-нибудь предметом сбоку от себя, при этом глядя прямо перед собой, и вы увидите, что предмет движется, но не поймете, какого он цвета. Колбочки бывают трех типов, и каждый настроен на специфическую длину волны, что как раз и определяет, какие цвета мы различаем. В целом колбочки воспринимают свет с малой, средней и большой длиной волны, что практически соответствует голубой, зеленой и красной части спектра, хотя эти области перекрываются, а свойства колбочек у разных людей несколько различаются. Различия между тремя видами колбочек определяются единственным белком – опсином. Фотоны света проникают через прозрачную роговицу и безъядерные клетки хрусталика, через гелеобразную и стекловидную среду, потом через три слоя клеток, нервы и кровеносные сосуды и достигают глазного дна, где на кончиках колбочек располагаются опсины. Молекулы опсина захватывают фотоны, изменяют форму и передают электрический сигнал. Этот сигнал выходит из противоположной части фоторецепторной клетки, проходит через несколько слоев нервных клеток, отростки которых объединяются, образуя зрительный нерв, и попадает в зрительную кору головного мозга. В результате мы видим изображения предметов.

Многие млекопитающие имеют только два типа опсинов и поэтому различают цвета менее отчетливо, чем мы. Но большинство высших приматов, включая обезьян Старого Света, происходящих из Африки и Азии, имеют три опсина. Кошки имеют гораздо больше палочек и поэтому гораздо лучше видят в темноте, но плохо различают цвета. Некоторые представители семейства ротоногих ракообразных имеют не менее 16 опсинов, тонко настроенных на восприятие красного, синего и зеленого цветов, а также поляризованного света, ультрафиолета и множества других, невидимых для нас световых волн.

Мутации, приведшие к возникновению трех опсинов у человека (и множества у раков), заключались не в замене единичного нуклеотида, а в удвоении больших фрагментов ДНК и их последующих изменениях. Воспринимаемый глазом цвет зависит от длины волны световых лучей. Ген коротковолнового опсина находится на хромосоме 7, а гены средневолнового и длинноволнового опсинов – на X-хромосоме. Вот почему у мужчин чаще встречается цветовая слепота, чем у женщин: у женщин дефект опсина на одной X-хромосоме может быть восполнен за счет нормального опсина с другой X-хромосомы. У мужчин такого страховочного варианта нет. В какой-то момент в ходе эволюции приматов произошло удвоение гена опсина, находившегося на X-хромосоме. Позднее одна из копий подверглась мутации, но без потери функции, и в результате приматы приобрели способность воспринимать другие цвета. Все это произошло десятки миллионов лет назад, задолго до появления человека, но нечто похожее, возможно, происходит с нами и сейчас – точнее, с некоторыми представителями половины человечества. По-видимому, на свете есть женщины с тетрахроматическим зрением. В результате очередного случайного удвоения гена они приобрели третий ген опсина на X-хромосоме. По оценкам, каждая восьмая женщина имеет этот дополнительный вариант гена, но мы не знаем, обеспечивает ли он тетрахроматическое зрение. Женщины, которые, возможно, обладают такой способностью, должны видеть разные цвета там, где остальные едва различают оттенки. Это новая область исследований, и данное состояние, судя по всему, встречается редко. Для выявления красно-зеленой слепоты используют тест Ишихары: человеку предлагают обнаружить вписанные в круг цифры, отличающиеся от фона лишь по оттенку. Тест на тетрахроматическое зрение основан на способности распознавать оттенки зеленого там, где обычные люди видят лишь оливковый цвет.

Существует множество разнообразных гипотез о происхождении трихроматического зрения. Многие исходят из предположения, что способность обнаруживать спелые красные фрукты на фоне зеленой листвы была большим преимуществом для живших на деревьях наших предков обезьян.

Но преимущество распознавания четырех цветов остается загадкой. Многие животные умеют различать более трех цветов, но у человека эта способность, по-видимому, появилась недавно и случайно, но не подвергается отрицательному отбору, поскольку не создает никаких фенотипических проблем. Просто произошла такая мутация – еще один пример нашего бесконечного разнообразия. Пока не заметно, чтобы она распространилась широко, но кто знает? Давайте вернемся к этому вопросу через 5000 лет.

Это один пример мутации с очевидным эффектом. Но большинство мутаций не приводят к каким-либо заметным результатам. Процесс репликации ДНК несовершенен, и в клетках есть множество механизмов коррекции. Но мутации все равно появляются. Чаще всего это единичные замены, иногда – замены фрагментов. Без этих изменений нет эволюции, поскольку нет вариаций и, следовательно, нет материала для отбора. Для эволюционного процесса идеальная репликация скучна и непрактична, для эволюции необходимы отклонения от идеальной репликации (с сохранением кода). Процесс репликации обязательно должен быть неточным. Исключительно по воле случая каждый из нас на протяжении жизни приобретает как минимум 100 уникальных мутаций. Если у вас есть дети, они вполне могут получить от вас в наследство эти мутации, а затем приобретут свои собственные. Пока люди производят потомство половым путем, они продолжают эволюционировать. И избежать эволюционных изменений столь же трудно, как распоряжаться погодой.

Конечно, мы влияем на погоду. Уже 10 тысяч лет мы обрабатываем землю и полностью уничтожили несколько видов животных. Наше присутствие на Земле изменило ее поверхность, а также флору и фауну. Климат на Земле периодически менялся, и мы к этому адаптировались. Начинались и заканчивались ледниковые периоды, но благодаря нашей деятельности, возможно, больше не повторятся. Развивая сельское хозяйство и промышленность, особенно на протяжении последних столетий, мы сделали Землю теплее. Сами мы стали намного здоровее. Продолжительность жизни людей в разных уголках Земли различна (она различается даже в пределах Великобритании и заметно снижается, например, по мере удаления от центра Лондона к бедным восточным окраинам). Но в целом продолжительность жизни людей значительно выросла. У нас меньше детей, чем когда-либо в истории, но и уровень детской смертности сильно сократился. Большинство людей по собственному желанию выбирают себе полового партнера (в том числе, среди людей того же пола) и решают, хотят ли иметь детей и когда. Все это может говорить о том, что люди вырвались из тисков естественного отбора.

Однако в недавнем прошлом, благодаря изобретению сельского хозяйства, мы сильно изменились: изменилась наша пища, изменились наши гены, которые помогают нам ее переваривать, мы стали пить молоко, расселились в регионах с холодным климатом. Мы уничтожили леса, тем самым способствуя возникновению болот и распространению комаров, и сами эволюционировали в ответ на эти изменения, обзаведясь серповидными эритроцитами со всеми вытекающими последствиями для гетерозиготных и гомозиготных по этому признаку людей.

Развитие геномики привело к созданию колоссальной базы данных, благодаря которой мы можем сравнивать генетическое строение всех людей и определять скорость эволюционных изменений нашей ДНК – не только по появлению отдельных генов, обеспечивших нам новые признаки, но по геному в целом. В наших базах данных есть референсный геном и множество обычных и редких вариантов. В 2013 году Джошуа Эйки и его коллеги из университета Вашингтона в Сиэтле провели сравнительный анализ геномов 6500 человек, просто выявляя вариации однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Они просканировали 15 тысяч генов и обнаружили 1,15 миллиона SNP. С помощью шести разных методов они определяли время появления тех или иных аллелей, учитывая, что с момента изобретения сельского хозяйства численность нашего вида выросла более чем в тысячу раз. Выяснилось, что 75 % вариантов появились за последние 5000 лет. Не означает ли это, что мы продолжаем эволюционировать? Конечно, означает: мы не мутанты, но мы мутируем.

Наличие 164 688 единичных замен, пожалуй, нельзя назвать хорошей новостью, поскольку они, хоть и едва заметно, но все же изменяют структуру белков и могут делать их менее эффективными или вовсе нефункциональными. По данным Эйки 86 % этих замен тоже произошли за последние 5000 лет. Мы действительно эволюционируем и приобретаем новые генетические проблемы.

Наверное, в этом нет ничего удивительного, учитывая наш уход из Африки. Примерно 100 тысяч лет назад из Африки вышло несколько тысяч людей, потомки которых впоследствии расселились по всему миру. Пять тысяч лет назад нас было уже пять миллионов, а к 2025 году население Земли достигнет девяти миллиардов человек. Люди расселились повсюду – в Европе, в Азии, прошли через Берингов перешеек и обосновались в обеих Америках, в Китае на востоке и в Индии и Океании на юге.

Этот путь оставил след в наших генах. Мы видим, как наш геном изменился после перехода к сельскохозяйственному образу жизни и как он изменился в ответ на появление различных болезней. Наша культура изменила наши гены. Если вам предстоит плановая хирургическая операция в Хайдарабаде в Индии, в госпитале вас обязательно спросят, не относитесь ли вы к касте вайш.

Вайши – одна из четырех основных индийских каст, каста торговцев, в отличие от религиозной касты брахманов или неприкасаемых. Вопрос о социальном статусе находится в самом начале регистрационной формы всех больниц Хайдарабада. Некоторые думают, что этот вопрос отражает все еще существующее в Индии социальное неравенство. На самом же деле это очень важный вопрос, связанный с эволюцией генома индийцев. В 1980-х годах хирурги начали замечать, что некоторые пациенты выходят из состояния наркоза на несколько часов дольше остальных. Для общей анестезии в настоящее время применяют целую группу веществ, вызывающих сон. Методом исключения врачи поняли, в чем причина: дело заключалось в короткоживущем мышечном релаксанте сукцинилхолине, который расслабляет мышцы легких и позволяет врачам спокойно ввести пациенту дыхательную трубку. В некоторых случаях действие этого вещества длилось несколько часов, тогда как обычно заканчивается через несколько минут. Для здоровья пациента это не представляет никакой опасности, но требует более длительной искусственной вентиляции легких и вызывает удивительно долгий сон после совсем короткой операции. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что такое случается только с вайшами. Проанализировав их геном, ученые обнаружили единственное отличие – переключение лишь одной буквы в последовательности гена, кодирующего фермент бутирилхолинэстеразу. В норме этот фермент расщепляет в крови молекулы, напоминающие данный анестетик.

Дальнейшие исследования показали, что в результате другой мутации такая же кажущаяся недостаточность холинэстеразы имеет место у персидских евреев и эскимосов. Как считают индийские генетики, мутация произошла у одного человека примерно тысячу лет назад и сохранилась в группе людей благодаря эндогамии. Численность вайш составляет более двадцати миллионов человек, поэтому маловероятно, что данная мутация могла сохраниться в столь значительной популяции только за счет инбридинга. Даже кастовые преграды не в состоянии предотвратить передачу генов. Некоторые ученые считают, что данная мутация давала какие-то преимущества своим владельцам, как носительство гена серповидных эритроцитов в гетерозиготном варианте дает защиту от малярии. Вайши и эскимосы употребляют в пищу много жиров – одни в виде топленого масла, другие в виде ворвани. В результате представители этих групп часто страдают от ожирения, так что, возможно, этот вариант гена играл какую-то роль в метаболизме насыщенных жиров. До сих пор ученые не обнаружили следов отбора гена бутирилхолинэстеразы или свидетельств того, что он наследовался вместе с соседними генами, дающими владельцу какие-то преимущества. Возможно, эта версия гена просто не оказывала никакого эффекта на протяжении столетий, как типичный SNP в не очень важном гене. Но с развитием медицины этот вариант вдруг дал о себе знать. Теперь анестезию подбирают в соответствии с геномом пациента, поскольку эволюция генома происходила под влиянием культуры популяции. Эта аллель распространилась. Она эволюционировала, но, по-видимому, оставалась нейтральной на протяжении всего времени своего существования. Хотя сейчас она связана с немаловажным медицинским аспектом, она не является летальной, не влияет на вероятность воспроизведения и поэтому не подвергается отбору.

Касты – странный эволюционный эксперимент. Это социальная иерархия невероятной сложности, запрещающая браки между представителями разных социальных групп. Несмотря на современные попытки сгладить кастовые различия, особенно в больших городах, многие, если не все, браки в Индии осуществляются по договоренности. Газетные объявления типа «хотел бы познакомиться» или «с хорошим чувством юмора» в разделе знакомств все еще проходят кастовый отбор. Это означает, что гены и геномы на протяжении многих поколений сохранялись (и сохраняются) внутри определенных групп людей. У нас в Великобритании история формирования социальной структуры весьма туманна, и браки между представителями разных социальных групп происходят гораздо чаще, так что имеет место постоянный обмен генами между верхними и нижними слоями общества, что отразилось в истории леди Чаттерлей и ее любовника простого происхождения. Европейская элита переживала взлеты и падения, но в Индии кастовые законы брачных отношений соблюдались гораздо строже. Считалось, что установлению неформальных кастовых законов способствовала британская колониальная система, поскольку это облегчало контроль над населением. Методы геномики позволяют установить, каким образом социальные условности влияли на формирование генома индийцев. Проведенное в 2013 году исследование показало, что аллели кастовой принадлежности начали возникать в результате эндогамных браков как минимум 1900 лет назад. Это весьма точное значение отличается от того, что предполагалось ранее на основании запутанных исторических документов. Из анализа ДНК следует, что касты существовали задолго до установления британского владычества в Индии.

Эволюция генома происходит по понятным законам. Мы влияем на нее через свою культуру и технологию. Мы повлияли на ее ход, когда покинули родной дом в Африке и размножились и расселились по всему миру. И ее ход изменяется в каждом следующем поколении. Так что правильнее интересоваться не тем, продолжается ли наша эволюция, а тем, находимся ли мы по-прежнему под контролем естественного отбора.

А вот на этот вопрос ответить значительно труднее, и основная трудность связана с тем, какой смысл мы вкладываем в слово «естественный». Ничто из событий нашей жизни нельзя считать «естественным» в традиционном смысле слова. Мы изменили планету, на которой живем уже несколько сотен тысяч лет, буквально по всем параметрам, и, контролируя (или пытаясь контролировать) окружающую среду, в значительной мере изменили силу влияния естественного отбора. Питание и сексуальные отношения – два основных фактора, изменяющих наши гены, но с помощью генно-инженерного метода, называемого сельским хозяйством, мы изменили нашу еду и теперь едим буквально все, что захотим. И спим с кем заблагорассудится, причем обычно не для того, чтобы произвести на свет новых маленьких человечков. Санитарные, жилищные и медицинские условия современной жизни защищают нас от давления, которое мы испытывали на себе от начала нашего рода. Большинство женщин доживают до репродуктивного возраста и имеют столько детей, сколько захотят, не стремясь произвести на свет как можно больше детей, чтобы повысить вероятность сохранения собственных генов. В Великобритании в XIX веке на одну женщину в среднем приходилось 5,5 детей, но к концу Первой мировой войны это число упало до 2,4.

Детская смертность и уровень рождаемости – два ключевых фактора, определяющих влияние отбора на нашу эволюцию. Максимальное количество данных по этому вопросу происходит из Скандинавии. В конце XVIII века в Швеции умирал каждый третий ребенок. Сегодня в младенчестве умирают три ребенка из тысячи. И это различие – часть наших взаимоотношений с эволюцией. Эта возможность вырваться из природных оков указывает на то, что эволюция путем отбора очень сильно замедлилась, если не остановилась совсем. Уровень детской смертности – двигатель эволюционных изменений, поскольку гены умерших не передаются следующим поколениям, а гены выживших с наибольшей вероятностью передаются дальше и распространяются в популяции. Снижая показатель детской смертности путем совершенствования медицины, системы здравоохранения и методов контрацепции, мы снизили влияние, которое отбор оказывает на нашу эволюцию.

Равновесие определяется нашим выбором. Длительность детородного периода у женщин возросла, как и продолжительность жизни, однако изменился и возрастной период, когда женщины рожают детей. Пока существуют различия в количестве рождаемых женщинами детей и в показателях выживаемости, существует потенциальная возможность для отбора. Этими вопросами мы стали интересоваться лишь недавно, и имеющиеся у нас данные относительно новые. Показатель детской смертности очень сильно изменялся в историческом плане, и хотя в целом сейчас он значительно снижается, происходит это по-разному в разных странах мира. Детская смертность в развитых странах за последнее время очень сильно сократилась, что подтверждается точными данными за последние сто лет. По данным ООН уровень детской смертности во многих развитых странах (таких как Сингапур, Япония, Скандинавия и большая часть Европы) составляет от двух до трех детей на тысячу (этот показатель учитывает количество смертей среди детей в возрасте до одного года). В Великобритании этот показатель составляет 4,19, а в США – 5,97. Последние десять мест в списке занимают страны Африки, где показатель смертности колеблется от 70 до 90 на тысячу. В 1950-х годах Скандинавские страны тоже возглавляли список, хотя уровень детской смертности в Швеции, Норвегии и Исландии тогда составлял около двадцати на тысячу. Но тогда в конце списка было лишь шесть африканских стран (с показателем около 250 детей на тысячу).

Из-за подобного неравенства составить общую картину эволюции нашего вида практически невозможно. Мы расселились по всей планете, но уровень жизни в разных местах очень разный. Сбор информации относительно детской смертности – чрезвычайно важная вещь, но еще важнее определить изменение частоты встречаемости различных вариантов ДНК, а таких данных у нас пока нет. Только в последние десятилетия мы поняли необходимость исследовать научными методами (и нашли для этого деньги) то, что родословные делали на протяжении тысячелетий, – следить за жизнью семей на протяжении длительных отрезков времени, из поколения в поколение.

В симпатичном городке Фрамингем в Массачусетсе в 1948 году было начато исследование, изначально направленное на сбор данных относительно распространенности сердечно-сосудистых заболеваний. За 50 лет были собраны общие данные относительно 14 тысяч человек, так что это исследование стало источником большого объема информации, опубликованной врачами и учеными в виде тысячи научных статей. Были обнаружены флуктуации в уровне рождаемости, связанные с культурными изменениями. Так, в 1950-х и 1960-х годах, когда люди не обращали серьезного внимания на курение, физические упражнения и потребление жирной пищи, женщины Фрамингема в среднем имели меньше детей, чем в 1990-х годах. Эволюция происходит только тогда, когда существуют наследуемые признаки. Хотя никотиновая зависимость и высокий уровень холестерина в крови имеют наследственную составляющую, вряд ли они стали двигателем этих изменений. Скорее всего, благодаря более здоровому образу жизни женщины смогли рожать больше детей и, тем самым, передавать больше генов следующим поколениям. Женщины начинали рожать в более молодом возрасте, а заканчивали в более зрелом, так что могли произвести на свет еще одного ребенка. Еще выяснилось, что пухленькие женщины небольшого роста в среднем имеют больше детей. Если эта тенденция продолжится, в 2040-х годах женщины Фрамингема будут примерно на два сантиметра ниже и на килограмм тяжелее. Такой медленный демографический сдвиг вполне типичен для эволюции. И он вполне может прекратиться при смене внешних условий, например, в результате изменения качества питания в школах или под влиянием таких тривиальных факторов, как закрытие предприятий и миграция потерявшего работу населения. Биологические признаки никогда не эволюционируют независимо друг от друга и от условий окружающей среды.

Финны тоже заинтересовались своей эволюцией. В 2015 году вышел обзор, содержавший данные о жизни примерно 10 тысяч человек из пятнадцати поколений, сменившихся за последние триста лет. За три столетия в стране произошел переход от сельскохозяйственной деятельности и рыбной ловли к промышленному производству со всеми вытекающими последствиями. В XVIII веке численность финнов не превышала 450 тысяч человек, и они постоянно находились под угрозой вторжения русских с востока и шведов с запада. Русские приходили, уходили и вновь приходили, и шведы делали то же самое. В мирные и благополучные времена в XIX веке население удвоилось, а к 2010 году финнов было уже более пяти миллионов. Рождаемость упала от пяти детей на семью в середине XIX века до 1,6 в наши дни, но это падение с лихвой компенсируется снижением показателя детской смертности. В 1860-х годах выживали двое их трех новорожденных детей, но к началу Второй мировой войны этот показатель превысил 94 %.

Элизабет Болунд с коллегами изучили церковные записи и воссоздали самые полные семейные деревья за всю историю Финляндии. Они проанализировали такие важные параметры, как продолжительность жизни, количество детей, возраст матери на момент рождения первого и последнего ребенка. Анализируя изменения этих показателей во времени, ученые смогли определить, какая их часть определяется генами, а какая внешними факторами. Болунд установила, что ДНК может отвечать за 4–18 % вариаций в показателях рождаемости. Однако со временем вклад ДНК усиливается. Возможно, с повышением уровня санитарных норм и доступности медицинских услуг влияние окружающей среды ослабевает, и в результате увеличивается вклад генетической составляющей, во всяком случае, в отношении беременностей и деторождения. А это, в принципе, дает больше возможностей для действия дарвиновского механизма отбора.

Мы не знаем, проявляется ли подобный эффект где-то еще. Но современная эволюция человека в значительной степени зависит от двух основных факторов. Первый фактор заключается в том, наследуются ли вариации. А они, безусловно, наследуются. Мы можем наблюдать наследование не только определенных генов, но и сложных поведенческих функций с известной генетической составляющей. Второй фактор связан с тем, меняется ли уровень детской смертности. На этот вопрос тоже вполне обоснованно можно дать положительный ответ.

Однако все описанные выше исследования охватывали смехотворный для эволюционного процесса отрезок времени, а зафиксированные изменения были весьма слабыми. Уровень детской смертности в разных странах мира разный, а это означает, что эволюционные изменения, произошедшие в Финляндии или в Фрамингеме, нельзя обобщать или экстраполировать на весь мир, и хотя похожие результаты были получены, например, в небольшом исследовании в Гамбии и где-то еще, целостной картины у нас пока нет. Несколько поколений по сравнению со всей эволюцией человечества – как лужица по сравнению с океаном, и в этой лужице можно только намочить ноги. Но мы эволюционируем, наши геномы изменяются, и хотя давление отбора тоже значительно изменилось, наша современная жизнь не отменила его полностью. Мы не созданы в заданном раз и навсегда состоянии, мы рождены и меняемся. Пока между нами существуют различия, мы будем эволюционировать.

История всех, кто когда-либо жил на свете, уходит корнями в землю и в нашу ДНК, но делать прогнозы на будущее весьма сложно. Если вам кажется, что это недостаточно серьезный вывод для всей книги, то такова, к счастью, природа науки.

«Незнание чаще порождает уверенность, чем знание», – писал Дарвин в книге «Происхождение человека», где рассказал об эволюции современных людей от наших лохматых предков. Споры с креационистами – дело бессмысленное и бесконечное, поскольку они смотрят на вещи иначе, чем другие люди. Они уверены, что знают истину, а наука должна признать, что ошибается. Мы же подвергаем сомнению все, что знаем и что считаем правильным. Когда построение гипотез и проведение экспериментов уже не позволяет найти ошибки, это может означать, что мы на верном пути. Именно так устроена наука. Христиане иногда заявляют, что порой сомневаются в собственной вере, но это другое сомнение. Христиане сомневаются, но уверены в том, что их предположения подтвердятся. Ученые сомневаются, точно зная, что их представления будут пересмотрены. Большинство христиан, которых я знаю, считают, что дарвиновская теория эволюции – лучший способ объяснения устройства мира. Но на задворках христианства все еще маячит креационизм, подпитываемый странными и нелепыми заблуждениями. В контексте нашего повествования, пожалуй, стоит обратить внимание на один аспект из всего арсенала упрямых доводов креационистов. Креационисты утверждают, что ученые не нашли окаменелостей промежуточных форм и не имеют примеров переходных видов, что «переходная форма» глаза бессмысленна, тогда как наше зрение совершенно и не могло возникнуть путем постепенных превращений.

Никто не слеп в такой степени, как тот, кто не хочет видеть. Ученые обнаружили множество окаменелостей промежуточных форм. Назовите любой признак, и вы найдете в камне множество его вариантов. Более того, мы видим множество форм глаз, соответствующих постепенному переходу к нашей форме, не только в окаменелостях, но и у живущих ныне существ: от фоточувствительного пятна у одноклеточной эвглены до нашей формы глаза и даже далее, поскольку многие организмы имеют гораздо более совершенное зрение, чем мы с вами. В окаменелостях этот путь прослеживается намного хуже, поскольку окаменелости трудно найти и они не всегда хорошо сохраняются. Но они есть, и по имеющимся отрывочным свидетельствам мы можем восстановить десятки промежуточных форм – от лапы к крылу, от фоточувствительного пятна к глазу, от плавника к ноге, от дыхальца к легким. Все эти постепенные изменения являются предметом отбора, и все закодированы в ДНК.

Дело в том, что пока мы воспроизводимся, на уровне генома мы остаемся промежуточными формами. ДНК каждого из нас – переход от ДНК наших родителей к ДНК наших детей. Если бы у нас была база данных с ДНК всех живших на Земле людей и прочих существ, мы могли бы воссоздать семейное дерево невероятного размера, в котором отразились бы все переходы от клетки к клетке, от родителей к детям, от вида к виду – каждый пиксель на гигантской цветной картине. К сожалению, таких данных у нас нет, и поэтому, используя имеющиеся геномные данные, мы сравниваем существующие виды с вымершими видами, рассчитываем степень эволюционного родства и наносим эту новую информацию на общую картину, складывающуюся из данных палеонтологии, геологии, статистики и математики.

Новые виды образуются именно благодаря постепенному накоплению генетических модификаций. Хотя границы между видами могут быть расплывчатыми, как мы видели на примере многократных скрещиваний между Homo sapiens и Homo neanderthalensis (см. главу 2), со временем и под действием давления, испытываемого каждым организмом в каждой популяции, накапливается достаточное количество специфических изменений. Геномы разных популяций начинают различаться так сильно, что популяции больше не могут скрещиваться между собой: их репродуктивные системы на механическом и (или) биохимическом уровне различаются в такой степени, что представители двух популяций не могут давать общее потомство, способное к воспроизведению. Такая версия эволюции – реальный и проверяемый биологический процесс, который происходит сейчас и происходил в прошлом. Со времен Дарвина мы наблюдали это множество раз. Яблонная муха пестрокрылка отделилась от исходного (боярышникового) вида по той причине, что на протяжении многих поколений разные мухи питались плодами фруктовых деревьев и кустарников, плодоносящих в разное время года. Перелетные птицы славки-черноголовки в основном зимуют в Испании. Но, начиная с 1960-х годов, когда люди стали активно подкармливать птиц в садах и парках, некоторые представители вида стали зимовать в Великобритании, что ближе к их летним местам обитания в Германии. Они прибывают раньше испанских родичей, первыми спариваются и теперь уже выглядят несколько иначе, чем исходный вид.

Эти птицы, насекомые и мы с вами – переходные виды, поскольку потихоньку и иногда скрытым образом изменяемся от поколения к поколению. Креационисты называют это превращение «микроэволюцией» – изменением внутри одного вида, но не признают «макроэволюцию» – превращение одного вида в другой. Биологи не видят принципиальной разницы. Это один и тот же процесс, который происходит за достаточно длительный промежуток времени при соблюдении соответствующих условий. В отличие от черноголовки мы в настоящий момент находимся в режиме «микроэволюции». Пока не видно, чтобы люди разделялись на независимые виды: мы слишком похожи и слишком широко распространены, и разные популяции постоянно перемешиваются между собой за счет скрещивания. Но за достаточно длительные временные интервалы все виды превращаются во что-то другое или умирают. Так устроена жизнь на Земле.

Дарвиновская теория эволюции за счет естественного отбора – всего лишь теория. Однако в научной среде и вне ее термин «теория» воспринимают по-разному. Ученые называют теорией наилучшее на сегодняшний день объяснение того или иного факта или явления. Для ученых слово «теория» не является синонимом таких слов, как «догадка», «идея» или «гипотеза». Теория – это наиболее полная субъективная картина мира. Это не истина в последней инстанции: истина существует в математике, религии и философии. Наука лишь продвигается к истине, на каждом шагу приближаясь к пониманию того, как на самом деле устроен мир, а не того, каким мы его видим или хотели бы видеть.

Но теория Дарвина уникальна в своем роде. Она не конкурирует с другими теориями, поскольку ничего подобного больше не существует. Нет другого научного описания жизни на Земле, которое подтверждалось бы наблюдениями и проверялось на опыте. Чарлз Дарвин выдвинул свою теорию за 50 лет до обнаружения генов, за 100 лет до открытия двойной спирали ДНК и за 150 лет до расшифровки генома человека. Но все эти открытия подтвердили справедливость его теории. Жизнь – это химическая реакция. Жизнь развивается, причем развивается за счет неточного копирования. Жизнь – накопление и уточнение информации, закодированной в ДНК. Теория естественного отбора объясняет, каким образом, однажды начавшись, жизнь эволюционировала на Земле. Мы развиваем эту теорию, прорабатываем ее подробности, пользуясь возможностями, появившимися в результате прочтения множества геномов, и критически разглядываем эти подробности, пока из них не вырисовывается четкая картина. Мы заняты сбором данных.

Продолжает ли человек эволюционировать под влиянием естественного отбора? Да, продолжает, хотя влияние отбора на человека ослабло и замедлилось по сравнению с влиянием на все другие виды, находящиеся на нашем семейном дереве, которому уже четыре миллиарда лет. Мы животные, но мы особые животные. Мы все еще эволюционируем. Эволюция – это изменение во времени. Мы наблюдаем изменения, произошедшие в нашем отдаленном и недавнем прошлом. Иногда это очевидный результат положительного естественного отбора, иногда – просто пассивное скольжение во времени. Неизменные виды уже вымерли. Пока у нас рождаются дети, человеческие существа продолжают эволюционировать, как и все другие, самые прекрасные и самые изумительные формы.