Особенная обезьяна

Таким образом, человек – это обезьяна: ему присуще большое сходство с обезьянами. Но во многих отношениях человек – обезьяна не такая, как другие. Прежде всего, генетическое разнообразие в пределах его популяций минимально по сравнению со всеми изученными обезьянами; за ним с небольшим отрывом следуют бонобо. По сравнению с шимпанзе и гориллами разнообразие людей в два-три раза меньше, и это при том, что почти 8 миллиардов представителей рода людей, к которому мы принадлежим, рассредоточены по всей планете, тогда как область распространения, или ареал, шимпанзе и горилл (численностью всего 200 000 и 100 000 особей соответственно) ограничивается Центральной и Западной Африкой.

Как же тогда объяснить, почему люди обладают таким небольшим генетическим разнообразием несмотря на свою огромную численность и очень широкое географическое распространение? Все дело в юности нашего вида: он появился в Африке «каких-то» 200 000 или 300 000 лет назад. Кажется, что это много, но такой возраст ничтожно мал в масштабе эволюции. В любом случае, этот период недостаточен для того, чтобы выйти на тот же уровень разнообразия, что и у других человекообразных обезьян. Более того, наш вид в период своей эволюции, по всей вероятности, состоял из очень небольшого числа особей.

Различия, которые мы можем наблюдать между геномами человека и человекообразных обезьян – пусть в случае шимпанзе это будет хоть 2 %, хоть 6 %, – не отражают актуального различия фенотипов двух видов. Проблема не в цифрах, а в том, что стоит за ними – это «нотариальная проблема», как сказал бы нейробиолог Ален Прохианц, профессор Коллеж де Франс. Геном человека на 80 % совпадает с геномом мыши, однако мы очень отличаемся от мышей… Важно смотреть, где именно находятся различия. Если различия с шимпанзе, какими бы незначительными по объему они ни были, располагаются в участках генома, задействованных, к примеру, в развитии коры головного мозга, то они могут объяснять гораздо больший размер нашего мозга, превосходящий мозг шимпанзе в три или четыре раза, и, как следствие, те исключительные когнитивные функции, которые прибрел наш вид: крошечные различия порой ведут к грандиозным последствиям…

Более того, отличия в последовательности нуклеотидов – не единственное, чем можно объяснить фенотипические различия между человеком и человекообразными обезьянами. Отличия в организации геномов, появление новых специфических генов или утрата других, значительная часть которых работает в коре головного мозга и в яичках, варьирующая экспрессия генов и эпигенетические маркеры, такие как метилирование ДНК, – все эти факторы также объясняют уникальные особенности человеческого вида: его морфологию, когнитивные возможности. Это, к примеру, членораздельная речь, социальные взаимодействия, физиология, восприимчивость к патогенам и другие фенотипические признаки.

Популяции людей: сходства и различия

Различия между геномами двух случайных людей, вне зависимости от их этнического или географического происхождения, составляют около 3 миллионов нуклеотидов, или 0,1 %. А как насчет популяций? В какой мере популяции людей различаются между собой? Насколько непохожи африканцы на европейцев, а европейцы на азиатов? Можем ли мы разделить людей на различные группы, классифицировать их в соответствии с их генами? Вопросы о различиях и о классификации человеческих популяций, существуют, возможно, столько же, сколько и само человечество. К сожалению, в ходе нашей истории они почти всегда были связаны с теми или иными формами расизма.

Биологическое понятие расы впервые появилось в 1684 году, когда французский врач Франсуа Бернье предложил разделение людей на четыре расы, основываясь прежде всего на цвете их кожи. В XVIII веке шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778), большой авторитет в вопросе классификации, разделил вид Homo sapiens на категории, которые назвал americanus, europeus, asiaticus, afar (африканский) и… monstrosus, то есть «уродливый», подразумевая, что в эту категорию входят «карлики» или гигантские жители Патагонии. В XIX веке Фрэнсис Гальтон (1822–1911) присвоил этим категориям иерархические «ранги» (A, B, C, D и т. д.): открывали список, разумеется, европейцы (и прежде всего греки), в самом конце стояли африканцы и австралийские аборигены. Как мы увидим, генетические данные опровергают «научные» основания расизма и отрицают существование абсолютно самостоятельных и полностью обособленных групп людей. Эти данные ясно показывают, что расизм – только социальный и идеологический конструкт, но никак не биологический феномен.

Серьезные исследования биологического разнообразия человеческих популяций начинаются с открытия в 1900 году Карлом Ландштейнером первых генетических полиморфизмов с группами крови АВО. Красные кровяные тельца, эритроциты, имеют на поверхности антигены, реагирующие со специфическими антителами в сыворотке крови. Два типа антигенов (A и B) легли в основу системы ABO, согласно которой людей можно разделить на 4 группы: те, кто имеет только антиген A; те, кто имеет только антиген B; те, кто имеет оба антигена (AB); и те, кто не носит ни того, ни другого (O). Первые популяционные исследования показали, что существуют очевидные различия по частоте распространения определенных групп крови в популяций людей.

Открытые позже другие группы крови (MNS, система Льюиса, или резус-фактор) широко использовались в исследованиях популяций на протяжении XX века. Например, оказалось, что антиген A наиболее распространен в Северной и Центральной Европе, однако присутствует (хоть и в меньшей степени) и в Африке, и у австралийских аборигенов, как и в некоторых популяциях коренного населения Северной Америки. Что касается антигена B, его самое широкое распространение обнаружено в Азии, и затем в Центральной Африке. Наконец, группа O наблюдается преимущественно в Северной Америке, где также распространена группа A, и в Южной Америке, где она встречается у почти 100 % аборигенов-индейцев.

Методы, основанные на анализе крови, и похожие иммунологические методы позднее использовали для выявления специфических мутаций иммуноглобулинов и человеческих лейкоцитарных антигенов, или системы HLA (аббревиатура от английского названия Human Leukocyte Antigens; иначе говоря, главный комплекс гистосовместимости, который представляет собой совокупность молекул на поверхности клеток, позволяющую иммунной системе различать чужеродные антигены). Появление электрофореза белков позволило распознавать новые полиморфизмы: этот метод заключается в разделении белков в электрическом поле соответственно их размеру и заряду. На основе накопленных данных, получаемых от так называемых «классических» генетических маркеров, и их анализа в рамках популяционной и эволюционной генетики в 1994 году было опубликовано исследование «The History and Geography of Human Genes» («История и география человеческих генов»), авторами которого являются Лука Кавалли-Сфорца, Паоло Меноцци и Альберто Пьяцца. В этой книге – настоящей библии генетики человеческих популяций – учтено все, что было известно к тому времени о классических маркерах, и, благодаря изучению сотен популяций во всем мире, авторы смогли лучше объяснить распределение генетического разнообразия человека и его историю.

В 1980-е годы начались исследования генетики популяций с использованием ДНК: особое внимание уделялось митохондриальной ДНК и Y-хромосоме, позволяющим проникнуть в прошлое популяций за счет реконструкции линий их наследования от матери и отца соответственно. В 1990-е годы растет число исследований двух этих составляющих генома, которые всегда наследуются только от одного из родителей, а также начинается использование микросателлитов в качестве молекулярных маркеров. С наступлением XXI века исследования ДНК человеческих популяций принимают новый размах: в науке, которая по-прежнему называется генетикой, выделяется новое направление – геномика. Дан старт таким международным проектам, как «HapMap», «1 000 Genomes», «Exome Variant Server», «GnomAD» или «Simons Genome Diversity Project», направленным на изучение генетического разнообразия популяций людей во всем мире.

Здесь я хотел бы отдельно отметить один очень важный проект, который родился во Франции, в Фонде Жана Доссе – Центре изучения полиморфизма человека, и произвел переворот в своей области: это проект «HGDP», от английского «Human Genome Diversity Project» («Проект разнообразия генома человека»). Проект был начат Жаном Доссе – врачом и гениальным иммунологом, получившим в 1980 году Нобелевскую премию за свое открытие в 1958 году главного комплекса гистосовместимости, который теперь используется для определения совместимости при пересадке органов. Именно при поддержке Жана Доссе американский педиатр и член этого Фонда Говард Канн в сотрудничестве с Лукой Кавалли-Сфорца из Стэнфордского университета начали панельное исследование более 1000 иммортализованных клеточных линий, полученных из образцов 54 различных популяций людей. В центре внимания было географическое распространение популяций, их принадлежность к определенной языковой группе и культурные особенности. За последние двадцать пять лет Фонд Жана Доссе – Центр изучения полиморфизма человека, недооцененный на национальном уровне, приобрел признание во всем мире. В этих панельных исследованиях использовались данные о различных народах, что позволило вывести анализ генетического разнообразия людей на новый уровень.

Различные международные исследования в области геномики позволили нам лучше понять демографическую историю людей: каким образом наши предки смешивались с другими видами людей – такими, как неандертальцы или денисовцы, и как именно влиял естественный отбор на наш геном. Кроме того, эти работы предоставили нам бесценные сведения для понимания связи болезней с отдельными мутациями у пациентов и генетических основ варьирующихся морфологических и физиологических характеристик человека – таких, как рост или склонность к диабету второго типа. Что же мы узнали о различиях и сходствах между человеческими популяциями?

Благодаря работам в рамках этих проектов мы теперь знаем, что в истории человечества происходили резкие сокращения популяции (эффект бутылочного горлышка), но вместе с тем наблюдался и значительный рост населения. Мы можем утверждать, что подавляющее большинство генетических вариантов, наблюдаемых в человеческих популяциях, являются редкими. Распространенными считаются варианты, встречающиеся с частотой более 5 %. Варианты с низкой распространенностью составляют 1–5 %, а редкие – менее чем 1 %. Наконец, существуют крайне редкие варианты: они встречаются менее чем у 0,01 % членов полуляции или даже описаны у единственного индивида (называемого «singleton»). Несмотря на то что большинство вариантов на уровне популяций относят к крайне редким, на уровне индивида бо́льшая часть выявленных вариантов являются частыми (более 95 %). Это объясняется тем, что значительная часть генетических вариантов, которые отличают отдельных людей, возникла из-за древних мутаций, произошедших на заре истории человечества. В те времена эффективный размер популяции людей был мал – и теперь эти мутации присутствуют, хоть и с меняющейся частотой, в большинстве человеческих популяций.

Сейчас нам также известно, что большинство генетических вариантов человека относятся к различиям внутри одной популяции, а не между разными популяциями. К такому заключению пришел в 1972 году Ричард Левонтин, использовав небольшое количество классических маркеров. Это наблюдение, имевшее первостепенное значение для опровержения биологических основ расизма, уверенно подтвердили более поздние исследования, которые рассмотрели множество человеческих популяций и использовали геномные данные – целые геномы. Вне зависимости от типа полиморфизмов и числа изученных популяций в среднем 85 % генетической изменчивости наблюдается в пределах одной популяции, и только 15 % характеризуют различия между популяциями.

Одно из недавних исследований, опубликованное в марте 2020 года в журнале Science, анализирует результаты высокоточного секвенирования геномов из выборки, использовавшейся в панельных исследованиях в рамках проекта «HGDP», о котором говорилось выше. Авторы смогли идентифицировать почти 70 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), около 9 миллионов инсерций и делеций и около 40 000 вариаций числа копий (CNV). И снова большая генетическая изменчивость наблюдалась преимущественно в пределах популяций человека, тогда как между популяциями различия были крайне малы, скорее напоминая шаг между соседними делениями на шкале генетического разнообразия… В таком случае, почему разные человеческие популяции имеют совсем небольшое генетическое разнообразие несмотря на широкое географическое распространение, тогда как прочие виды – такие, как серый волк (Canis lupus) из Евразии или газель Гранта (Nanger granti) из Восточной Африки с меньшими ареалами, тем не менее, имеют гораздо более высокие коэффициенты генетического разнообразия между популяциями? Причиной опять-таки является сравнительная молодость нашего вида, особенности его скрещивания и тот факт, что эволюционное развитие человека не происходило в полностью изолированных группах. К тому же не известно ни одной мутации «частного характера» – такой, которая была бы присуща исключительно жителям одного континента или конкретного региона Земли и при этом отмечалась у 100 % соответствующего населения, но не в других популяциях. Это подтверждает идею, что даже если возможно провести различие между человеческими популяциями на генетической основе, то между группами людей не существует резких и явных отличий.