"Мітохондріальна єва" і "генетичний адам" - прабатьки людського роду

В кінці 20-го століття в процесі вивчення складу генетичного коду виникла нова наукова галузь. Вона стала називатися молекулярної палеонтологией. Було виявлено, що в генотипі людини можна виявити сліди еволюції виду. Вчені навчилися отримувати дані зі скам`янілих останків, які належали істотам, які жили в далекій давнині. Отримані відомості істотно змінили уявлення про ранні етапи розвитку людини. Зроблені висновки поклали початок нових досліджень. Їх результати спростовували існували раніше уявлення про картину еволюції світу на планеті.

Дослідження А. Вілсона

професор Каліфорнійського університету Берклі стверджував, що прабатьки людського роду походять від однієї жінки. Колись вона жила в Африці. Її нащадки згодом розселилися по інших континентах. В результаті обширного їх поширення виникло генетичну різноманітність людей. Групою під керівництвом Уїлсона було розроблено дві фундаментальні концепції, в рамках яких проводилися дослідження.

Основні ідеї

За результатами порівняльного аналізу білків було встановлено, що в ході молекулярної еволюції з постійною швидкістю відбувається накопичення нейтральних мутацій. У цьому полягала перша ідея Вілсона. Швидкість, з якою відбуваються зміни в генах внаслідок нейтральних точкових мутацій, постійна в часі. У зв`язку з цим вона може використовуватися як своєрідний еволюційний хронометр, за допомогою якого можна датувати відходження конкретної гілки від головного стовбура. У цьому полягала друга ідея. В результаті все зводиться до досить простій арифметичній задачі, де при відомих показниках швидкості і параметрах шляху руху необхідно визначити час.

порівняльні дослідження

Вони були розпочаті в 1987 р Для дослідження Вілсоном була узята не ядерна, а мітохондріальна ДНК. Остання являє собою невелику кільцеву молекулу. Вона складається з 16 тис. Пар нуклеотидів. Вони утворюють 37 генів. З цієї кількості здатність до мутації виявляється не більш ніж у 2%. Це обумовлюється тим, що більшість генів є життєво важливими. ядерна дезоксирибонуклеїнова кислота включає в себе 3.2 млрд пар нуклеотидів.

Тим часом, визначальним фактором був не тільки розмір, який має мітохондріальна ДНК. Вілсон також керувався і іншими критеріями. Зокрема, встановлено, що X-хромосома успадковується тільки по жіночій лінії. У процесі злиття сперматозоїда і яйцеклітини при заплідненні відбувається руйнування органоида спермия в цитоплазмі. В результаті зародку передається X-хромосома тільки від матері. Дана обставина дає можливість простежити за попередниками індивіда по жіночій лінії.

Простіше кажучи, кожна людина отримує мітохондрії від матері, вона - від своєї і так далі. Відповідно, можна вибудувати лінію, за допомогою якої можна заглянути в саме далеке минуле. У мітохондріальної ДНК нейтральні мутації накопичуються з постійною швидкістю. Крім цього, вона не рекомбинирует. З цього випливає, що відмінності в нуклеотидном складі обумовлюються тільки мутаціями.

Генеалогічне дерево

Встановивши наявність у всіх мешканців планети такого хронометра, Вілсон почав аналіз людської генеалогії. Для дослідження були взяті зразки 182 різних типів мтДНК від 241 індивіда. До цього числа увійшли представники від кожної раси 42 національностей. Зрозуміло, молоді нації є більш однорідними в генетичному сенсі, тоді як для більш древніх характерний більший спектр мутацій, які були накопичені в процесі їх існування. Імовірність того, що візерунок ДНК співпаде у неспоріднених індивідів, складає 10-15, точність ідентифікації - 10-7. Кожен житель планети відрізняється від іншого 1 нуклеотидів з тисячі.

Група Уїлсона досліджувала Д-петлю. Це особливий гіперваріабельний ділянку ДНК, довжина якого 300 пар нуклеотидів. Він є нейтральною зоною. На цій ділянці відбуваються мутації не призводять до патологій і не дають ніяких переваг перед власниками інших послідовностей. В результаті Вілсон побудував генеалогічне дерево. Воно вказувало на наявність найбільшого відмінності мітохондріальних генів на території Африки. Всі вивчені зразки були зведені до вихідної єдиної нуклеотидноїпослідовності.

Таким чином, Вілсон пояснив походження людей від однієї жінки. При цьому він не стверджував, що вона була в той далекий час єдиною на планеті. За результатами математичного моделювання було встановлено, що ефективна величина популяції становила не менше 10 тис.

Дослідження інших вчених

Встановивши, що мітохондріальна Єва - та сама єдина мати всіх індивідів, що живуть на планеті, Вілсон пішов далі. Маючи певну швидкість мутації, він зміг встановити її вік. Вілсон визначив, що мітохондріальна Єва жила приблизно 200-150 тис. Л. назад. Ця жінка виявилася древнє неандертальця.

Інформація з аналізу дезоксирибонуклеїнової кислоти були отримані і іншими вченими. Так, наприклад, Сатоси хору вказував, що сучасні індивіди з`явилися близько 200 тис. Років тому на території Африки. Звідти вони переселилися в Євразію і досить швидко витіснили звідти Homo erectus. При цьому змішання мітохондріальних генотипів майже не відбувалося. Через деякий час Сатоси хору спробував відкалібрувати "хронометр". За уточненими даними, вік сьогоднішнього людини 143 тис. Років.

Іншими групами дослідників також було встановлено, що перший індивід з`явився в Африці. При цьому вчені аналізували ядерні гени. Розселення, на думку дослідників, відбулося не раніше 100 тис. Л. назад. Англійські вчені вивчали фрагмент ядерного гена, який відповідає за синтез В-глобіну. Ця ділянка була проаналізовано у 349 жителів з різних регіонів світу. За результатами дослідження також було встановлено, що походження людей пов`язано з територією Африки. Аналогічні висновки були зроблені і багатьма іншими вченими.

Таким чином, відкриття Вілсона дало поштовх для інших досліджень в самих різних лабораторіях планети. Всі роботи, які були виконані незалежними вченими, вказують на те, що місцем, де з`явилася мітохондріальна Єва, є східна Африка.

Порівняння з лінгвістичним деревом

Спроба провести аналіз молекулярної генетики та процесів поширення мов була зроблена Кваллі-Сфорца. Порівняння показало, що дерево, побудоване за результатами генетичних досліджень, відповідає лінгвістичному. Таким чином, було виявлено поєднання Генографія та етнічної географії.

Мітохондріальна Єва і Y-хромосомний Адам

За життя Вілсона була зроблена спроба простежити батьківську лінію всіх індивідів, що населяють сьогодні планету. За попередніми даними аналізу, було підтверджено, що в Африці з`явилася і мітохондріальна Єва, і генетичний Адам. В ході дослідження було встановлено ряд цікавих фактів.

Y-хромосома має розміром 60 млн нуклеотидних пар. Вона не рекомбинирует, в зв`язку з чим відмінності в складі обумовлюються мутагенезу. Більш точні дослідження проводив професор Ундерхаллом. Він зібрав матеріал для аналізу практично з усіх регіонів планети. Y-хромосома є тільки у чоловіків. Відповідно, вона переходить виключно від батька до сина.

За результатами аналізу було встановлено, що перший чоловік з`явився приблизно в той же час, що і мітохондріальна Єва - приблизно 150-160 тис. Років тому. Різниця у віці укладається в похибки методу обчислення. Подібні висновки були зроблені іншої незалежної дослідницької групою, керував якою М. Хаммер.

Мітохондріальна Єва: спростування усталених теорій

Із зазначеного вище можна зробити наступні висновки. В Африці близько 150-180 тис. Років тому виникли перші люди. Приблизно 100 тис. Років тому вони почали мігрувати по ойкумені. При цьому вони заміщали всіх гомінідів, які проживали на територіях, які не схрещуючи з ними. Приблизно 40 тис. Років тому перші люди з`явилися в Європі. Подальші дослідження дали досить дивні результати. Так, професор Сванте Паабо зміг витягти мітохондріальну ДНК з фрагмента хребця, що належав неандертальцю, який був вперше виявлений в 1856 р і жив близько 50 тис. Років тому. За результатами порівняльного аналізу було встановлено, що цей гомінідів не є не те що предком, а навіть близьким родичем сучасних індивідів.

Різні напрямки еволюції

Виявлені відмінності були настільки суттєвими, що вчені прийшли до висновку, що еволюційні гілки видів могли і, власне, повинні були піти в різні боки 600 тис. Років тому. Існуюче різноманітність мітохондріальних ДНК Homo sapiens є 24 заміни, а у неандертальців - 32. Дана обставина вказує на те, що останні виходять за рамки видової мінливості людей. Відповідно, неандертальці формують окремий напрямок еволюції і відносяться до паралельної і разом з тим тупикової гілки.

підтвердження висновків

Результати досліджень, проведених Паабо, в корені змінюють уявлення про антропогенезу. У зв`язку з цим виникла необхідність перевірити висновки групою незалежних вчених. Фрагмент неандертальської кістки досліджувався М. Стоункінгом, послідовником Уїлсона. Провівши аналіз останків дитини, який жив близько 30 тис. Років тому, вчений отримав такі ж дані, що і Паабо. Відповідно, висновки останнього були повністю підтверджені. Через деякий час група німецьких дослідників провела аналіз неандертальської мітохондріальної ДНК. Результат також підтвердив раніше висунуту гіпотезу. На думку палеонтолога К. Стрингера, людство стоїть на порозі формування єдиної теорії, в рамках якої об`єднаються археологічні, генетичні, палеоантропологические і лінгвістичні докази африканської моделі.

духовний аспект

Синтез усіх зазначених вище напрямків може наблизити людство до розгадки таємниці його виникнення. Тим часом, як вважає ряд авторів, антропогенез не може зводитися до виключно наукового питання. На їхню думку, прихід людей в світ є не тільки матеріальним, а й духовним феноменом. Автори наводять на підтримку своєї позиції витяги з Священного Писання. Оскільки є певні матеріальні останки істот, які близькі до людини за морфологічними ознаками, виникає питання про визначення місця в процесі еволюції, в якому індивід стає, власне, людиною.

висновок

Святе Письмо нічого не говорить про механізм творіння. При цьому в ньому повідомляється про факт створення людини Богом. Основним в цьому процесі стало одухотворення тіла, внаслідок якого людина перестала бути твариною. Як зазначав св. Філарет Московський, створення було одноразовим дією, а тривалим і поступовим утворенням. Саме цей сакральний момент - коли Бог вдихнув в тіло Святий Дух - і є початок справжнього людського буття, на думку прихильників релігійної теорії. Міркував на цю тему і св. Григорій Ніський. У своїй праці він писав, що людина була влаштована останнім після рослинності і тварин. Природа якимось чином послідовним шляхом йшла до досконалості. Однак сам цей процес Писання не пояснює. У цьому місці духовна теорія заходить в глухий кут. Передбачається, що простежити шлях "сходження до досконалості" повинні вчені.